优化城市集中供热管网布局与设计

摘要：伴随城市集中供热的高速发展，供热管网与人们的关系愈来愈密切，也显得愈来愈重要。然而城市集中供热系统工程非常复杂，加上建设规模大，影响的因素比较多，存在各种各样的问题，对于城市的规划、建设以及环境的美化等工作都造成了很大的影响。从而给热网的设计工作以及项目的施工带来更大的挑战，同时也给热网稳定运行的也提出更高的要求。本文根据当前城市集中供热管网的基本状况，简要探讨了在管网的运行、管线以及管径的设计等三个方面对城市集中供热管网进行优化设计。

关键词：城市;集中供热管网;优化设计;管线;管径;

集中供热管网系统是北方城市的十分关键的一项基础设施，最近几年以来，通过以资源性发展为基础的我国北方的城市集中供热工程获得了快速的发展，对供热系统进行优化工作愈发获得人们的青睐。对供热系统进行优化的关键是对供热管网进行优化与研究，对于节约工程项目的资金投入、减少供热能耗、提升企业的经济社会效益等均有着重大的意义。

1.我国城市目前集中供热管网的基本状况

伴随城市的高速发展，与建筑规模同步增加的还有供热管网。然而，这部分后续用户的供热管网，大部分并未进行科学计算，敷设管道的施工通常是分段进行，使得不少管线为枝状延伸的形式。有的新用户为了满足增加热负荷的需要，采取随意加设大管径管道的办法，造成二次网存在热水从细管道朝粗管道方向流动的问题。我们国家城市的集中供热管网的现状是热用户非常分散。一旦管网出现事故的时候，可以有数小时的停止供热而进行修复的时间。并且部分供热管网为了增强供热的稳定性以及应对供热发展存在的不确定性问题，在进行规划设计的时候就将供热管网像市政工程中的给水管网那样布置成网格形状，从而使得水力工况以及控制系统变得非常复杂。合理的布局供热管网是一个城市有序建设与科学发展的基础，务必对其实施优化设计。

2.如何对城市集中供热管网进行优化布局与设计

根据目前城市集中供热管网的现状，对其实施科学合理的优化与设计。而城市的集中供热管网组成了一个十分繁杂的输配网络系统，需要着重从以下三个方面进行优化布局与设计。

2.1 优化管线的布局

由于我们国家城市的集中供热源的进一步减少，供热辐射的能力不断加大，建设供热管网的投入更大了，管线的布局应当尽量靠近热负荷的集中区域，以免管线太长，导致阻力损失以及增加投资额。管线的布局应当满足两个要求。第一，技术上应当科学。首先，管线应当尽量避开交通干线，通常要和公路的中心线平行并且应尽可能在车行道之外的位置敷设。并且敷设的管线应当沿着街道的一边。敷设在地上的管道，应当不会对城市的环境美观产生影响，对交通不构成妨碍。其次，布局的管线还应当尽可能避免敷设在土质松软的位置、地震破碎带、滑坡危险区域和地下水位比较高等不良区域。再次，设计的供热管道应当和其它管道、建筑物之间保持一定的距离，确保安全运行、便于施工以及检修。第二，经济上应当可行。首先，应当合理布置管线上的各种阀门、补偿器以及部分管道附加装置。其次，主干线应当尽可能布置热负荷集中的区域，尽量减少管线的数量。

2.2 优化管径的设计工作

在管线的优化布局、优化管径的设计以及对管网运行进行优化这三个部分当中，优化管径的设计是其中的关键。对于一个工程项目而言的管径通常都是离散的，因此优化管径的设计当中是对其进行大规模的优化与组合工作。针对任何一种管线进行优化布局，管径的优化选择都有各种不同的组合。所以，在优化管径的设计工作当中，应当按照工程的具体实际确定管径的最大值，使得管径能够在合理的范围之内进行选择。设计供热管网的时候，不同管段的管径是按照供热管网不同管段的理论流量以及比压降的大小来确定，而流量范围是由热负荷来决定，确定管径之前，应当对不同管段的实际热负荷加以核算，对今后需要增加的负荷加以预测。事实上，管径越小，输送的阻力就越大，所消耗的动力成本就越高;相反，消耗动力的成本就越小，但是其基建的投入资金就越大。所以，在确定了热网布局的前提下，应当选择一个最佳的管径设计方案，也就是最经济合理的管径，此时，基建投入以及动力费用总和才能够实现最低。只有通过优化管径的设计工作，才能使得所选用的管径不仅可以符合相应的技术要求，同时又可以实现最优的经济性。

2.3 优化管网的运行

我们国家各大城市的集中供热管网在日常的运行当中，浪费了大量的能源，其经济性非常差。由于不同类型的供热系统的兴起，对供热管网的运行进行优化调节愈发受到重视。其中，当前热网运行当中冷热不均的问题普遍存在，而产生该问题的主要原因在于热网的水力失调而导致的。所以，热网的水力平衡就显得十分重要，它对于管网运行的效果有直接影响。因此，为了确保管网的平稳运行，务必选择动态调节设备对于各个环路的水力失调问题加以解决。当部分用户调整用热量的时候，动态调节设备不仅不会对其余环路的用热量产生影响，并且没有振动以及噪声产生。然而，在动态系统当中可能会出现稳态失调的问题，所以应当预防产生稳态失调。总之，水力失调会导致各个热用户或者各个采暖房间出现过冷或者过热的现象，需要引起高度关注，同时还应当结合技术经济上的先进合理性以及建设上的可行性，对方案进行优化，进一步改进热网系统中存在的水力失调现象，以提升热网的质量，从而达到供热系统平稳、高效运行的目标。

3.结束语

我们国家城市的集中供热管网的平稳、高效运行是一项系统性非常强的工程，在对其进行优化设计的时候，应当在热网系统的安全稳定性以及经济合理性的前提下，按照管线的优化布局、管径的优化与设计以及管网的平稳运行，不断完善城市的热网系统。伴随城市集中供热管网系统的设计技术的快速发展，热网的性能一定会得到更好的发挥，也一定会有巨大的发展潜力。

参考文献：

[1]郝雪梅.城市集中供热管网的设计优化探讨[J].洁净煤技术(问题探讨),2007,(3).

[2] 师涌江,刘丽莉.供热管网布置的优化方法[J].河北建筑工程学院学报,2004,22(4)：31-34.