探讨城市集中供热管网的优化设计

张 莉

(太原市热力集团有限责任公司，山西 太原 030001)

1 概述

这些年来国内集中供暖模式的发展日益壮大，而与之相关的设计以及建设工作也越来越被重视，在上述工作开展进程中，基于城市集中供热管网的优化设计，一方面可以有效的减少供热管网运行耗用的经费，另一方面可以极大程度的提高供热管网的节能环保性。

2 城市集中供热管网的优势与不足

2.1 城市集中供热管网的优势

1)有效降低热能损失。

就城市供热管网来分析，其往往选用集中的供热模式来开展管网运行，而集中供热模式视角下的管网运行，可以依托相关控制系统，进一步依据室内外气温对内部介质温度及流量等予以调控，最终保证供热温度符合要求。集中供热模式一方面可以精准的采集用户的取暖要求，另一方面还可以确保能源的合理配置，经济效益以及社会效益明显。除此之外，集中供热管网的运行也离不开计量表的设计，依据实际情况设计的计量表可以对供热管网的运行实施有效的监管。

2)有效减少运行污染。

城市集中供热管网的另一大优势在于节能环保性强，分析其原因，主要在于集中供热管网的热源集中且运行方式合理，对于锅炉具备极高的利用率，同时还可以有效的运用余热，进而极大程度的避免了热量的损失。与此同时，城市集中供热管网中使用的锅炉规格远远大于一般锅炉房中配置的锅炉，而大规格的锅炉能够更加有效的实现能源的运用。除此之外，随着管网技术的日新月异，对于废料废渣的再利用也逐步兴起，一方面有效的减少了城市集中供热管网运行中带来的污染，另一方面通过废料再利用拓展了供热管网热能的来源。

3)推动智能化发展进程。

在人工智能飞速发展的趋势下，城市集中供热管网的智能化发展进程也日益迅猛。在集中供热管网运行进程中，相关智能化设施可以依据外部气温及时调整管网内部介质温度以及流量和流速等要素，一方面减少了传统调节工作中耗用的人力，另一方面可以及时的缩减管网运转耗费的能源。除此之外，相关智能化设施还可以运用在管网的监管工作中，可以依托这类设施开展7×24 h的监管，进而在发生问题时可以利用智能化设施精准定位并及时反映至相关管理人员，最终保证故障解决的及时性和有效性。

2.2 城市集中供热管网的不足

1)管网布局全局性欠佳。

城市建设随着时代发展也在日新月异，然而现阶段部分城市集中供热管网在设计和建设过程中却缺乏全局性以及整体性，没有很好的从整体规划的角度开展管网设计，导致后续的管网无法与建成管网有机融合，在一定程度上阻碍了城市化的进程。

2)过于偏重静态运行。

现阶段的部分城市集中供热管网在运行方面过于偏重静态，主要依赖于一些固化的调节模式，而未能充分考虑管网存在的热惰性，进而引发了诸多的热能损失。

3 城市集中供热管网的优化措施

3.1 供热管管径的优化设计

供热管管径的大小密切关系着热量传输的速度以及热量在传递过程中的损耗，所以对于供热管管径予以优化设计十分关键，此外还务必要对整个管径数量级予以把控。在具体的管径设计以及布局进程中务必要依据集中供热管网的特征以及具体功用来开展，保证管径设计以及布局展现出管径离散凸出的特征，进一步运用区块相结合的方式针对管径予以优化。除此之外，在优化设计进程中，务必要确保管径传输热量的最高功率符合设计要求，应该在实现供热管管径的优化设计的基础上，满足城市的持续性发展要求，并与当下的经济状况相匹配。

3.2 供热管网布局的优化设计

在城市供热体系之中，管网的供热传输在其中占据了绝大部分，同时也是热量损耗的最大之处，因此务必要对供热管网的布局予以优化设计。在具体的供热管网布局中，务必要在确保符合城市供热需求的基础上开展布局，要最大可能的避免为了降低造价而减少管网进而引发的城市供热不足问题。与此同时，在具体的供热管网布局设计进程中，一方面要有效把握短期效益，另一方面还要有效开展长远规划，以此来确保供热管网布局设计兼具合理性、积极性以及前瞻性，以满足城市可持续性发展的要求。除此之外，在开展供热管网布局过程中还应该依托不同类型的管网施工技艺以及不同类型的管网设计思维，力求基于集中式管网区域的创建以有效降低管网供热半径，进一步有效降低管网在供热进程中引发的热量耗损。在管网设计进程中还应最大可能的将热量传送路径予以优化，以确保不同管路热量负荷的均衡性，要防止由于过载或空置引发的热量损耗或者局部管路热量负荷过重等现象。

此外，在管路设计和布局进程中还务必要注重细节的设计，尤其要严格控制管线阀门以及其他附件的种类和数量，以保证它们符合设计要求。在安装进程中则要综合权衡现场存在的诸多影响要素，要在确保供热管网安全可靠的基础上尽可能的保证其美观性。考虑到管线安装位置广泛，遍布不同的城市区域，且存在着较为隐蔽的特征，因此造成了管路设计和布局进程中的安全隐患多，因此务必要通过合理、严谨的安装布局将布局进程中存在的安全隐患降到最低，以此来降低管网在后续使用中存在的维护难度。管线长度也密切影响着管网整体的热量输送效率，过长的管线长度不可避免的会引发管网热量输送效率的降低，与此同时也为热量输送增加了诸多难以控制的阻力。因此在具体的布局进程中，务必要坚守化繁为简的原则，在保证供热效率的同时，最大可能的将管线长度控制在最小范围内。

3.3 供热管网运行模式的优化设计

随着时代的进步科学技术迅猛发展，各类计算机技术应运而生，在这样的趋势下各类型智能监控体系也出现了，对于管网运行起到了极大的帮助。一般来说，在管网的运行过程中难免会存在热量的损失，然而基于管网集中供热的优点，进一步结合合理的优化设计以及各类型智能监控体系的监管和把控，则可以最大化的降低热量的耗损。与此同时，基于热工科工艺以及现代化控制技术的有机交融，则可以在保证供热管网精准程度的同时有效减少误差，进一步实现供热管网精细化设计及运行的需求。除此之外，在供热管网运行模式的优化设计进程中还务必要创建完备的操作规范和管控机制，力求通过硬件和软件的协同作用进一步促进城市供热管网运行的高效发展。

3.4 供热管网调节模式的优化设计

城市供热管网调节的首要任务在于有效控制相关供暖建筑室内温度，在供热管网稳定运行的过程中且在不考虑管网热量损失的情况下，城市供热管网的热能供应总量应该等同于各散热装置释放的热量总和，同时也应等同于各个供暖用户获取的热量总和。而在管网的运行调节过程中，在热源部位开展的热能流量及温度等要素的调节即为集中管网运转的调节，而针对供热管网调节模式的优化设计主要从如下四个层面开展：其一，质的调节，即为调节管网热源的供水温度；其二，量的调节，即为调节管网的循环水量；其三，分阶段的管网流量调节，根据不同的阶段控制不同的管网流量；其四，间歇调节，即为调节每日供暖时间。

3.5 集中供热管网系统整体优化设计

供热管网的设计、布局以及施工与当下的社会状况及经济状况密不可分，因此务必要有效的权衡城市供暖要求和社会经济状况这两大要素，并在具体的供热管网设计、布局以及施工过程中将两大要素的权衡作为重点工作开展。在供热管网的建设中务必要贯彻系统以及全局的观念，力求在符合城市供暖要求的基础上和社会经济相互融合，在优化管网体系的基础上还要合理的优化供热蒸汽系统，力求将蒸汽系统简单化并且稳定化，最大可能的消除其存在的安全隐患，进而减少供热管网系统在后续运行中的返工返修。