杨晓燕
南京苏夏设计集团股份有限公司 江苏南京 210000
摘要：为满足广大北方城市居民冬季采暖的需求，现多采用集中供热形式。为保证冬季集中供热质量，源头上需要做好供热管网设计，而目前实际上在对供热管网实行设计规划时常存在一些可能影响供暖效果问题。本文主要分析在城市区域集中供热管网设计工作中可能存在的一些常见问题，提出了一些改进对策，保证管网设计的合理性。
关键词：城市供暖；集中供热；管网设计；设计问题
一、城市地区集中供热管网设计工作中的常见问题表现
集中供热方式消耗能量相对较少，带来污染也比较少。国内各大城市主要采取集中供热形式来满足冬季北方城市的取暖需要。冬季采暖是民生问题，为确保冬季集中供热效果，保证热量供给安全、可靠、平稳、持续，需对此类供热管网实施科学规划，合理设计，同时，在安全可靠性的基础上再考虑一定的经济性，保证管网设计的安全经济合理。
当前，冬季国内北方城市地区除对在供热量上存在较大的需求，同时对供暖质量提出了更高的要求。近年来，城市供暖质量不佳引起的矛盾并不鲜见，城市供热管网改造任务较重。北方城市供暖系统主要如下：集中热源产生蒸汽或热水，建立汽-水或水-水换热首站，产生高温热水，一次网将高温热水输送至城市各处；在各小区、办公楼、商业附近建设有二级换热站，换热站内设置水-水换热器，将一次网来热水与用户家中返回的二级网低温水进行热交换，升温后通过二级网再送至各用户。根据输送的距离，一次网可能需要设置中继泵站等。通过分析，认为集中供热管网存在的问题主要包括：供热管网布置不合理、供热管路不通畅、管路保温层效果不佳、蒸汽输送管道存在凝结水问题等。
（一）供热管网布置缺乏科学性，热量分配不合理
城市区域实施集中供热系统设计需科学规划、合理布置供热管网。集中供热发展之初，因为供热负荷的不确定性或城市发展的不确定性，一些城市最初无供暖管网的总体规划，出现热负荷就规划热源，建设管网，最终导致热源众多，各热源点负荷较小，管网众多，管网交叉，供热管网布置不合理；同时由于热负荷调查不清晰，导致管网管径过大或过小，管线过长或过短，管网能力与实际热用户负荷不相适应。
如果管网布置不合理，会导致不必要的热力以及动力耗损，热量分配不合理，比如，供热管网系统近端的用热用户热量供应过剩，而管网远端的用热用户用热量及参数存在不足；同时，管网布置不合理时会出现重复建设管网的现场，造成供热系统重复投资，增加造价。
（二）供热管路存在堵塞问题，引发供热故障
如果集中供热管网中有杂物堵塞管路，或部分管路中存在污渍、锈迹等，也会造成管路系统故障，从而导致供热系统故障，导致热量浪费的同时严重影响居民生活。在施工完成后按规范要求对管路进行清洗和吹扫，采暖季过后及时对管路进行维护检查。
（三）供热管路外部保温层保温性能不佳，截止输送途中热量损失
当今，国内集中供热架空敷设的管道外面常设置一层保温层，保温层材料主要以岩棉为主。然而，这种材料质地相对比较软，投入运用后易出现破损沉降，出现管道上面薄而下面厚的表现。由于管道上层保温变薄影响保温效果。岩棉材料保温层发生下沉，管道和保温层之间出现缝隙，保温效果受到影响。
（四）蒸汽供热管网存在凝结水，管道受冲击易发生损坏
集中供热首站在采用蒸汽-热水换热形式制取热水时，电厂/集中锅炉房产生的蒸汽需要通过蒸汽管网输送至集中供热首站内。蒸汽管道在设计时需合理布置启动疏水和连续疏水，及时将管道中的凝结水排出管道，由于存在凝结水，在非采暖季，在空气作用下，管道易腐蚀，管道壁厚变薄，导致管路应用寿命变短，同时带来不安全隐患。
此外，如果蒸汽管路中未彻底实行疏水，在管道低点、拐弯处等，附近介质在该处形成冲击影响，导致管道发生明显振动，产生水击现象，将造成管道焊缝撕裂，对供热安全性带来较大的危害，多次水击管道损坏从而导致供热中断。
二、城市区域集中供热管网设计工作尚存问题针对性的改进对策
为解决集中供热管网在设计中存在的问题，需充分注重各项细节内容，结合实际情况，做好管网优化设计工作。
（一）科学布置供热管网及管路走向
设计前期应充分调查热负荷情况，合理规划管路走向，科学进行水力计算，合理选择管径及走向。
在规划供热管网走向时，需充分考虑管网布置是否符合当地政府的规划要求，是否会对周围构筑物、建筑物带来不良影响，需严格按照当地政府规划部门的要求进行路由规划，同时满足电力、水利、道路、航道、桥梁、燃气、铁路、高速等各部门的要求，供热管道与其他管道、设施的安全距离需严格按照各部门的要求及规范上的净距要求。另外，还需考虑供热管网走向布设的经济性，管网在满足热负荷要求的基础上尽量短、直，充分确保供热管网走向的科学合理性。
因此，在供热系统设计初期，需进行实地调查，充分了解热用户的用热性质、采暖面积、区域位置，设计时根据热用户的情况，合理布置管道走向。同时，根据热用户的位置及用热负荷，合理进行水力计算确定管径，充分保证远端用户用热的可靠性。
（二）保证供热管路通畅
第一，供热管网在施工时时，需做好质量检验，保证管道质量符合相关设计及施工验收要求，对于存在质量问题的管道不可投入使用。
第二，及时清理管道中的锈迹、污垢以及杂物等，保证管道的通流面积。
（三）保温层采取优质保温材料
保温层需选用导热系数低，保温性能佳，不易破损的优质保温材料，保温层在施工时严格遵循管道绝热工程设计和施工规范要求执行。
目前架空热水管道常用的保温材料包括高温玻璃棉、热网专用棉、宜可棉等，质量和性能均优于岩棉。架空蒸汽管道根据介质温度不同，可选用硅酸铝针刺毯、硅酸镁针刺毯、高温玻璃棉、摩根陶瓷、纳米气凝胶等复合保温材料，分层敷设。城市中供热一次水网、二次水网多采用直接开挖的地埋敷设，地埋管道大多采用成品聚氨酯发泡管，聚氨酯泡沫的导热系数在保温材料中是最低的，可有效降低热量损失，同时聚氨酯发泡管容重轻，防腐、绝热，施工简便快捷，聚氨酯材料抵抗腐蚀效果较好，且可起到抵抗渗透作用，具有比较好的稳定性，因此在城镇供热管道中聚氨酯发泡管应用广泛。
（四）减少蒸汽供热管网凝结水
第一，根据供热管网的介质及参数，合理选择管道保温材料，对保温材料按照设计要求进行检测，必要时可进行第三方送检，保证保温材料的质量。同时材料进场后注意保温材料的存储，避免被雨淋。选择导热系数较小的材料尽量减少热量损失，以此减少出现凝结水现象。
第二，蒸汽管道在设计时低点合理布置启动疏水和经常疏水装置。管道暖管启动时停止运行后，开启启动疏水及时将管道中的凝结水排出管道；管道正常运行时，关闭启动疏水，由经常疏水装置进行排水。
结束语：
综上所述，当前在城市集中供热管网设计工作中尚且存在一些常见问题，如供热管网布置不科学，管路堵塞问题，管路外部保温层性能不佳，蒸汽管道中存在凝结水等。因此，需针对存在问题积极实施改进优化设计对策，通过科学合理布置供热管网，保证管路系统通畅性，做好管道外部保温，解决管路凝结水问题，从而提高城市区域热量供应质量。
参考文献：
[1]王方圆. 城市集中供热管网的优化设计研究[J]. 建筑工程技术与设计, 2020, 000(027):741-741.
[2]朱海涛. 城市集中供热管网的设计施工及优化研究[J]. 中国房地产业, 2019, 000(002):244-244.