关于市政供热管网设计的探讨

2020-11-26李海兰

建材发展导向 2020年7期

李海兰

（新疆通艺市政规划设计院（有限公司），新疆昌吉 831100）

最近几年以来，市政供热管网的已经发展越来越受到国家的重视，现在烧煤污染已经成为空气污染的一个比较重要的因素，所以如何才能实现集中供热等相关的问题，还有如何行之有效的提高供热效率以承担日益增长的供热面积，已经成为一个非常重要的研究方向。施工质量直接影响着供热效率和供热水平，在施工前，一定要做好充分的准备。

1 我国城市供热管网的特点与常用设计技术

城市供热管网的特点是热用户分布区域广、分支多。在管网发生事故时，通常允许有若干小时的停供修复时间。同时有些热网为提高供热可靠性和应对供热发展的不确定性，在规划设计时将热网像市政给水管网一样成网格状布置，但这样存在一定的问题，热水力工况和控制十分复杂，同时网格状管网投资非常高。在现阶段，我国城市供热管网优化设计的研究一般是先建立数学模型，以投资、运行和维护的总和最小为目标函数，把实际工程的要求作为约束条件，然后用某种最优化方法，求出实际问题的最优解。最早的管网优化设计模型仅是针对树状管网建立的，后来发现这些模型不能广泛应用于实际的管网优化设计中，无法取得很好的结果。在充分考虑系统的安全性和经济性的前提下，认为城市热力管网应是多条枝状管网放射型布置。

2 优化措施分析研究

2.1 采用弹性分析和极限分析

人们可以采用弹性分析和极限分析的方式，在峰值应力下，对管道局部结构热应力产生的应力增量进行疲劳分析，运用温度计算的方式，在计算管道特殊穿跨越时，要建模计算管件的受力强度。而布置管网时，主干线附近热用户密集，热负荷大，管网要力求短直，尽量利用管道的自然弯角作为管道受热膨胀的补偿。运用补偿器有补偿敷设时，补偿器的布置要充分考虑固定支墩的推力计算，优化选型布置。

2.2 供热管网的敷设方式

供热管网敷设一般采用地上敷设、地下管沟敷设和地下直埋敷设三种方式。

1）地上敷设，地上敷设是将管线架空，即架空铺设，其铺设过程中不需要进行土建工程，通过基础支撑架构即可进行施工。架空敷设需要一定的空间且由于管道错综复杂会影响美观，这种方式在民用的住宅、公建的企业单位需要考虑到市政供热管总体规划设计，所以集中供热管线敷设中很少应用。但是在工业区内很多热力管道基本会采用架空敷设，热力管道经过抛光、上漆可以成为艺术元素，热力管道亦与工艺管道同架敷设，不仅便于设计增加美感，减少工艺管道的数量，减少工艺园区装修的开支，还可以缩减热力管道的施工费用，所以工业园区可以考虑此种工艺的应用。

2）地下直埋敷设，供热管道直埋敷设具有占地少、造价低、施工技术简单、工期短等特点，其保温防腐方式有佩聚塑保温防腐和聚氨醋夹克保温防腐。这两种保温管道工作原理相近，都是采用了重度小、吸水少，防腐性强的聚氨酷材料作为保温材料，不仅起到防腐的作用，还不会对管道的重量造成二次影响。

热力管道直埋的方式主要有两种：第一种是无补偿直埋敷设。此种敷设方式对管道的稳定性要求较高，所以需要较深的埋深。当采用不预热的无补偿直埋敷设管道时，主要与夜土厚度有关，夜土厚度应与管径大小成正比。这种敷设方式的原理是靠土壤与管道的静摩擦力和动摩擦力一同限制热力管道的伸长量和收缩量。当采用预热无补偿直埋敷设时，预热温度取安装温度与运行温度差的一半，以减少不必要的工作和资源，预热无补偿直埋敷设适用于以热水为媒介的供热管道，常见于热水供应热负荷，采用管径半径不宜过大。

第二种方式是有补偿直埋敷设方式。这种敷设方式管道与地表的距离大于0.6m 即可，这种敷设方式属于浅埋方式，其中管道半径没有要求。这种敷设的工作流程是在热力管道施工安装后，回填土壤，再进行顶热，待管道伸长至一定长度且不再伸长时采用一次性补偿器焊牢。

2.3 水压图的绘制

在供热管网的设计之中，主要的设计程序便是绘制水压图，这项过程不能够省略。并且尤其是供热管网的设计以及运行的过程之中，水压图有着重要的作用———能够随时掌握供热系统是在怎样的环境之中运行的。一方面，在水压图之中，供热管网之中的各个压力点的变化，以及系统能否安全准确的运行都是需要时刻关注的问题。另一方面，在整个设计之中，用户对于入口的选择是否正确以及合理，在城市之中复杂地形的用户入口的选择十分重要。