探讨集中供热管网优化设计

　摘 要：本文围绕集中供热管网运行优化设计展开系统而深入的探讨，以期促进其整体设计水平的进一步提高。 

　　关键词：集中；供热管网；优化设计；探讨 

　　在城市生产生活中，集中供热系统发挥着十分重要的作用。随着人们节能、环保意识的不断加深，供热系统优化设计成了社会各界普遍关注的一个热点问题。在开展供热系统优化工作的过程中，尤其要做好供热管网的优化工作，这对于节约建设成本、控制热能损耗、保护城市环境而言均具有十分积极的意义。 

　　1 城市集中供热管网优化设计的意义 

　　1.1 提高供暖质量，便捷服务居民 

　　城市集中供热管网系统可以通过系统自动设置温度定时，不受外界室温干扰，加热到达系统设定的温度时可以自行停止，充分保证居民室内良好的恒定温度。优化设计后的管网系统运作具有间歇性，可以充分实现节约能源、降低供暖设备运行噪音，又因为供暖基地的设备离居民区较远，所以不会对居民的日常休息和生活带来干扰，充分实行了以人为本的观念。 

　　1.2 提高环保行径 

　　城市供热管网系统优化后具有集中性，有效地降低了对环境的污染和实现资源的节约。其中降低环境污染的具体措施是采用烟囱高低有序的设计理念，又因为集中供暖时燃料设备内容量较大，发电率进一步提高，从而充分降低能源的消耗。环保理念深入人心，因此作为建筑的基础设施，施工人员更要将这一理念贯彻落实到行动中，科学合理分配资源的利用率。 

　　1.3 充分实现自动化 

　　目前，城市集中供暖管网系统普遍采用自动化控制，可以降低工人的工作��度，根据科学的配置通过感受室外温度自行调整室内温度，采用中央加热设备提高设备运行的可靠性、减少故障发生率进而提高供暖质量。供暖系统集中性是节约资源和保护环境的又一重要举措，也适应了城市现代化建设发展的趋势和潮流 [1]。 

　　2 管道保温的影响要素 

　　对城市集中供热管网进行分析发现，其实际热效应将会受到多重因素影响，主要包括以下几点： 

　　（1）管道外径。当输水温度为定值时，热损失、管道外径之间成正比关系； 

　　（2）输水温度。当输水温度偏小时，在各管径传输过程中的热损失不会相差太大，当输水温度偏大时，在各管径传输过程中的热损失存在较大差距； 

　　（3）管道热导率。当管径为定值时，热损失、管道热导率之间成正比关系； 

　　（4）土壤热导率。当管径为定值时，热损失、土壤热导率之间成正比关系； 

　　（5）保温层厚度。热损失、保温层厚度之间成反比关系[2]。 

　　3 集中供热管网的优化设计方法 

　　3.1 管径的优化 

　　集中供热管网的优化主要涉及三大部分，一是管径设计，二是管网布局，三是管网运行。其中，管径设计（或者称之为优选工作）是集中供热管网优化的一个关键所在。一般情况下，工程所涉及的管径均属于离散性质的，因此，管径的优化工作的实质是如何做好大规模的组合优化问题。当管网布局存在差异时，通常管径优选也将会呈现出不同的、针对性的组合。所以，在管径优化环节，应结合工程的具体要求来确定管径的最大值，即在一个相对科学的范围内来完成管径的取值和确定工作。对管网进行设计的过程中，每一管段所采用的直径是基于相应的流量及比摩阻大小来最终计算得出的，而流量则取决于实际热负荷的大小，所以，在确定具体管径之前，应对各管段将要承担的热负荷予以合理计算，与此同时，还需要对未来的增容幅度予以科学预测。随着管径的不断减小，输送阻力将会随之增大，相应的动力消耗及其费用也会随之增大；随着管径的不断增大，输送阻力将会随着减小，相应的动力消耗及其费用也会随之减小，但存在基建投资增大的弊端。所以，在供热管网布局得以确定条件下，应致力于最优（或者称之为最经济）管径的计算和确定，不仅要考虑基建投资，同时还应考虑动力消耗及其费用，应使二者之和为最小状态。总而言之，对管径进行优化的过程中，一方面要满足相应的技术条件，另一方面要符合经济性最优的原则。 

　　3.2 管网布局的优化 

　　对供热系统的建设进行分析发现，供热管网的投资占比最高，同时其施工也最为复杂和繁重。应重视并做好供热管网网络形式的选择，这不仅关系到供热的可靠性，而且关系到系统的机动性，还关系到运行的便利性，另外，还关系到管网的经济性。对供热管网进行布局的过程中，不可和城市建设整体规划存在冲突，应在后者的指导之下，综合考虑热负荷分布情况、热源的具体位置、和其他管道或者构筑物之间的关系、水文特点以及地质条件等因素。 

　　对供热管网进行布局的过程中，应切实执行以下几条基本原则： 

　　（1）经济合理。主干线应尽可能地走直线，不仅如此，还应尽可能地走热负荷最为集中的区域； 

　　（2）技术可靠。在敷设线路的过程中，应选择那些较为理想的地区，如起伏不大、土质良好、地下水位较低的地区，同时应尽可能地避开那些不理想的地区，如起伏较大、土质疏松、地下水位相对偏高的地区； 

　　（3）管线应尽量少穿或者不穿主要交通线。通常情况下，管线应和道路中心线保持平行关系，同时还应尽可能地设置在车行道之外的区域。一般情形下，仅在道路的某一侧进行管线的铺设。应尽量避免管道的地上铺设，因为这样做，一方面会破坏城市环境的整体美观，另一方面会妨碍道路的正常运营。在铺设供热管道的过程中，应和其他管道或者构筑物之间预留足够的距离，从而保证后期施工的高效性、运行的安全性以及检修的方便性。 

　　3.3 管网运行的优化 

　　对国内部分城市的集中供热管网进行研究发现，其平时的运行存在诸多问题，尤其是能源的严重浪费，造成其经济性十分不理想。现阶段，随着多类型供热系统的出现和应用，针对管网运行予以科学优化已经成为一个亟待解决的问题。值得一提的是，在热网实际运行环节，冷热不均这一问题广泛存在，且带来了一系列不利的影响。热网中的水力失调现象是诱发这一问题的主要因素，所以，对热网水力进行有效控制，使其趋于平衡便成了当务之急，这将会对管网的正常运行、高效运行产生直接而重要的影响。应选择和安装相应数量和功率的动态调节设备以实现对各个环路水力的有效控制，缓解或者避免失衡现象的发生。在某些用户对自身用热量予以调整的过程中，动态调节设备将会发生十分积极的调节作用，另外，在调节的过程中，不会对相邻环路的实际用热量造成不利影响，同时还具有没有噪声产生的优点。然而需要注意的是，对于动态系统而言，其有概率发生稳态失调的现象，因此，应对该问题予以重视，并采取相应的预防措施。总而言之，当存在水力失调问题时，相关热用户将会面临过冷或过热的问题，应引起供热运营企业的最够重视，为缓解或解决这一问题，应结合技术及经济等方面的综合考量，对管网运行方案予以持续的、合理的优化，从而有效减轻或者避免水力失调问题所带来的不利影响，从而保证热网的工作质量，最终实现供热系统连续运行、可靠运行的这一总体目标。 

　　4 结束语 

　　我国城市的人口密度较大，对供热管网的工作性能有着更高的要求，所以，在建设城市集中供热管网的过程中，要保证其连续性，还应保证其可靠性，这是一项相对复杂、繁重的工程。对城市集中供热管网予以优化设计的过程中，不仅要考虑其安全性及稳定性，同时还应考虑其经济性和科学性，并以此为基础来开展管径的优化工作、管网布局的优化工作、管网运行的优化工作等，从而促进城市整个热网系�y的不断完善。随着人们对城市集中供热管网系统需求的日益增长，其设计技术和水平得到了不断提高，供热管网性能得到了明显改善，并表现出了良好的应用潜力和发展潜力。 

　　参考文献： 

　　[1] 姜瑞莲，姜艳艳.集中供热管网的优化设计策略[J].华章，2012 （16）：325. 

　　[2] 赵娜.供热管网运行调节方法优化研究[D]. 华北电力大学（保定）：华北电力大学，2011：9-56.