摘要：近年來，隨著城市化進程的不斷加快，生活在城市中的居民越來越多，當冬季來臨時，人們對暖氣的需求也相應(yīng)的增長，這就要求市政的供熱工程能滿足城市居民的需求，更對供熱工程施工作業(yè)提出了更高的要求。供熱工程設(shè)計人員按照科學(xué)合理的管網(wǎng)設(shè)計理念，對熱負荷指標及熱負荷分類進行分析，設(shè)計出符合城市理念的管網(wǎng)方案。并且根據(jù)城市熱循環(huán)系統(tǒng)的測算所得到的數(shù)據(jù)，合理設(shè)計管道圖紙和運行水壓，保證市政供暖管網(wǎng)運行的安全和穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：市政供熱;供熱管網(wǎng);管網(wǎng)設(shè)計

關(guān)于市政供熱管網(wǎng)的設(shè)計理念，設(shè)計人員必須遵循科學(xué)、合理、安全的原則，這關(guān)系到供熱管網(wǎng)的施工質(zhì)量和安全。設(shè)計人員在設(shè)計供熱管網(wǎng)圖紙時，要善于總結(jié)市政供熱的特點，例如怎樣才能達到節(jié)能減排的效果、怎樣進行管道優(yōu)化設(shè)計等。筆者在文中試圖通過上述設(shè)計要求，合理計算和論證市政供熱管道作業(yè)，力求市政供熱管網(wǎng)的設(shè)計方案更加科學(xué)、合理。

一、市政供熱管網(wǎng)設(shè)計概念分析

市政供熱管網(wǎng)設(shè)計主要是針對北方地區(qū)，優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)施，不僅有利于提高供熱質(zhì)量，并且還能達到降低污染、節(jié)能減排的效果。當前，市政供熱單位需要優(yōu)化設(shè)計方案，才能在政府公信力中占據(jù)較大優(yōu)勢，并提升市政公共服務(wù)功能。

（一）設(shè)計原則

市政供熱管網(wǎng)的工程設(shè)計應(yīng)以國家標準為原則，應(yīng)當遵循《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計規(guī)范》（CJJ34-2010）以及《發(fā)電廠汽水管道應(yīng)力計算技術(shù)規(guī)程》（DL/T5366-2014）等相關(guān)要求。另外，對設(shè)計人員也有一定的要求。工程設(shè)計人員必須掌握相關(guān)的設(shè)計規(guī)范和規(guī)程，遵循供熱管網(wǎng)的適用范圍，其范圍為：熱水管道小于2.4MPa，溫度小于150℃，蒸汽管道壓力小于1.5MPa，溫度要小于350℃。

（二）管道布置類型

市政供熱管道網(wǎng)絡(luò)的布置，一定要考慮到管道的經(jīng)濟性、實用性和安全性。因為管道的布置與用熱用戶、熱力來源以及煤炭種類之間有極大的關(guān)系，因此在布置管道網(wǎng)絡(luò)時，首先要考慮的是用熱用戶的分布區(qū)域。市政熱力管道工程的設(shè)計所用到的管件一般有三通、彎管、變徑和直管等類型，考慮到市政供熱管道存在一定的特殊性，因此在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)狀管網(wǎng)時，一定要符合用熱用戶的實際需要，例如，可以用一次性補償器、覆土后預(yù)熱等方法達到長直管段補償設(shè)計的效果，同時也要考慮投資成本和材料質(zhì)量。

（三）管網(wǎng)形式

針對市政供熱管道網(wǎng)絡(luò)的布置形式，可以采用多管制或者雙管制，其中凝結(jié)水管的布置需要根據(jù)市政單位的實際條件來進行設(shè)計。對于供熱調(diào)節(jié)方面，設(shè)計人員可以用熱源整體調(diào)節(jié)和熱源出入口局部調(diào)節(jié)的方式進行。其他管網(wǎng)方面則根據(jù)現(xiàn)實情況進行設(shè)計操作。針對生產(chǎn)熱負荷的熱力系統(tǒng)，用熱設(shè)備必須獨自進行轉(zhuǎn)換，該設(shè)備具有控制溫度變化的裝置，但只是采用局部調(diào)節(jié)。用熱單位和用戶可以使用閉式管網(wǎng)設(shè)計以及流量設(shè)計等方式，將溫度控制在一定符合之內(nèi)，并利用熱負荷和溫度差之間的熱力網(wǎng)流量曲線進行關(guān)聯(lián)。這樣所得到的流量值能夠作為設(shè)計流量的數(shù)據(jù)和憑證進行設(shè)計。

二、供熱管網(wǎng)設(shè)計的相關(guān)計算

（一）集中供熱管網(wǎng)設(shè)計的水力計算

供熱管網(wǎng)的輸配系統(tǒng)設(shè)計必須遵循水力計算的結(jié)果，按照管道管徑的循環(huán)水泵以及水源流量的強度進行計算，得出的數(shù)據(jù)符合輸配系統(tǒng)的參數(shù)。另一方面，設(shè)計人員要分析管道網(wǎng)絡(luò)中的壓力工況，使用熱用戶的壓力工況符合供熱管網(wǎng)設(shè)計的工況，必要時還要采取動態(tài)水力工況的分析方式，也要對流量揚程進行壓力允許值計算。大高差、長距離的熱水輸送系統(tǒng)中除了能夠進行靜態(tài)水力計算以之外，還可以對動態(tài)水力進行計算。

（二）分析方式計算

設(shè)計人員在設(shè)計市政供熱管網(wǎng)時，可以采用彈性分析或者極限分析方式。在布置管道網(wǎng)絡(luò)時，由于在最高壓力抗衡作用下，對管道局部結(jié)構(gòu)熱壓力抗衡所產(chǎn)生的峰值應(yīng)力可以進行疲勞分析，設(shè)計人員對溫度進行計算，并且建模計算三通等管件的抗壓程度。與此同時，由于主干線用熱用戶相對密集，產(chǎn)生的熱壓力負荷較大，因此要求管道網(wǎng)絡(luò)短小且直，也可以利用管道的彎曲作為受熱補償。

（三）抗震因素計算

在設(shè)計過程中，設(shè)計人員還要考慮到管網(wǎng)抗震效果。供熱管網(wǎng)的抗震效果必須遵循國家關(guān)于管網(wǎng)抗震參數(shù)的規(guī)定，在管道設(shè)計、管網(wǎng)施工、和管道材料等方面，要選取符合國家規(guī)定的抗震用材和方法。在設(shè)計時，也要運用先進的管理模式，努力提升管道網(wǎng)絡(luò)的抗震指數(shù)，對其進行參數(shù)計算。為了提升供熱管網(wǎng)的抗震效果，設(shè)計人員曾經(jīng)采用了三種運行方式，其關(guān)鍵是將各個熱源分別供熱轉(zhuǎn)換成多熱源供熱系統(tǒng)，這種方式不僅提高了供熱的可靠性和安全性，而且還增強了抗震性能。

其中多熱源供熱系統(tǒng)具有非常明顯的特征：多熱源能夠分別工作、多熱源在計算時能夠解列工作、在利用計算機的基礎(chǔ)上能夠使熱源之間進行聯(lián)網(wǎng)工作。多熱源在熱負荷穩(wěn)定時能夠分別工作，根據(jù)氣溫的升高和降低，在基本熱負荷滿載以后，管網(wǎng)范圍能夠相應(yīng)擴大或者縮小一定的隔出空間。并且用熱用戶家中的采暖期必須用閥門使供熱系統(tǒng)分裂為許多單熱源官網(wǎng)系統(tǒng)，即單熱源供熱，并根據(jù)氣溫的高低，開始進行計算，以便能夠使多熱源解列工作。

三、供熱管網(wǎng)工程設(shè)計示例

筆者曾對北方某一地區(qū)的市政供熱管網(wǎng)工程設(shè)計進行考察，并對其進行適用性分析。該工程在設(shè)計期間，曾計算和統(tǒng)計過市政工程內(nèi)各類熱負荷的消耗指標，得出的結(jié)果是，公共建筑和居民居住地區(qū)采暖熱負荷過大，而工業(yè)區(qū)域熱負荷不高?？紤]到這些地區(qū)的實際情況，設(shè)計人員在設(shè)計時計算了混合區(qū)域的熱負荷消耗量，得到了該區(qū)域最大熱負荷、最小熱負荷以及計算得出的平均熱負荷值。

筆者按照年供熱所需，對供熱介質(zhì)以及熱力管網(wǎng)系統(tǒng)進行熱力設(shè)計。按照國家規(guī)定的城鄉(xiāng)鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計的相關(guān)要求和規(guī)定，對供熱單位的蒸汽以及熱水設(shè)計方案進行分析對比，因此使用熱水設(shè)計方案最能代表當前的供熱趨勢。確定方案后，設(shè)計人員應(yīng)該參照該計劃的可行性研究報告，使管網(wǎng)投資在一定程度上相對減少兩成，并預(yù)制聚氨酯直埋保溫管道以保證方案的順利實施。對熱力網(wǎng)的挑選方案，設(shè)計者一般選擇支狀布置或者是環(huán)狀布置方式。首先來看支狀布置，由于供熱管網(wǎng)運用支狀布置能夠降低運行成本，操作簡便也能夠根據(jù)熱源距離的加大和變小以及用戶的多少進行調(diào)節(jié)。在沒有其他互補供熱設(shè)備的幫助下，對用熱用戶和用熱單位進行供熱，必須要求該建筑物具有相應(yīng)的蓄熱能力，并且可以在發(fā)生危險時，可以迅速解除管網(wǎng)故障。再來看環(huán)狀布置，其布置方式主要是利用環(huán)狀的主干線進行。當城市使用多熱源供熱時，這種布置方式能夠?qū)嵩催B接到供熱管網(wǎng)的主干線上，其所具有的有點也是十分顯著的，安全運行，操作簡便，管理可靠。

該工程在設(shè)計方案時，曾具體勘測過之前市政供熱管網(wǎng)設(shè)施，并且發(fā)現(xiàn)了許多具體問題。首先，部分市政供熱管網(wǎng)因為架空敷設(shè)，沒有對其進行有效的維護，從而致使管網(wǎng)的保溫結(jié)構(gòu)嚴重受損，管件及支架受到嚴重腐蝕和銹蝕，部分支架還出現(xiàn)錯位等情況;其次，之前的供熱管網(wǎng)和室內(nèi)的暖氣系統(tǒng)年久失修，系統(tǒng)內(nèi)部擁有大量的積水，致使管道網(wǎng)絡(luò)保溫壁脫落，閥門系統(tǒng)也因為常年腐蝕而出現(xiàn)滲漏等問題。特別是在嚴冬季節(jié)，供熱水平難以達到要求，居民反應(yīng)較為強烈。

針對以上現(xiàn)象，筆者試圖提出一些論證方案，以期引起共鳴。

（1）供熱管網(wǎng)的總體布局。在進行供熱管網(wǎng)整體布局時，一定要根據(jù)供熱管網(wǎng)運行的熱負荷狀況進行整體謀劃。在規(guī)劃時，不僅要考察當?shù)氐膶嶋H情況及現(xiàn)狀，還要對供熱未來的發(fā)展走向進行預(yù)測和觀察。因此，在實際設(shè)計方案時既要符合當?shù)厍闆r，也要為未來留下發(fā)展空間。

（2）改變管網(wǎng)敷設(shè)方式。之前的供暖管網(wǎng)敷設(shè)大多是采用地溝敷設(shè)方式或者是架空敷設(shè)方式，但是這兩種方式都存在著較大的局限性。設(shè)計者在考慮敷設(shè)方式時，必須充分分析造價控制、能源安排以及環(huán)境影響等，并對地溝敷設(shè)方式進行優(yōu)化升級。供熱管道的材料可以選用聚氨酯硬質(zhì)泡沫保溫材料、聚乙烯保護外殼以及不銹鋼管。將其三者運用到地溝敷設(shè)方式，能夠提升社會效益以及經(jīng)濟效益。

（3）管道保溫材料和保護殼選材。當前供熱工程中，直埋熱水管道一般使用聚氨酯硬質(zhì)泡沫保溫材料作為保持溫度的首選，由于這種保溫材料保溫效果比其他的好，并且還有一定的抗壓能力。優(yōu)化升級供熱管網(wǎng)敷設(shè)方式時，設(shè)計者都會選用高密聚乙烯保護殼對管網(wǎng)進行熱力保護，這種材料同樣具有一定的抗壓能力，并且其抗老化和防水能力在同類保護殼中也是非常具有優(yōu)勢的。

（4）水力失調(diào)的解決方法。冬季是供熱最集中也是最頻繁的季節(jié)，因此供熱單位在集中供熱時期間，都會對用熱用戶的供熱設(shè)備進行檢查維修。在集中供熱期間，由于供熱系統(tǒng)無法滿足所有用戶的熱量需求時，供熱單位的供熱設(shè)備就會出現(xiàn)水力失調(diào)的現(xiàn)象，使得供熱管網(wǎng)初端及末端都會出現(xiàn)熱脹冷縮的問題。為了解決水力失調(diào)的問題，設(shè)計人員需要認真計算熱負荷值，以實際的水溫和溫差為依據(jù)，升級供熱設(shè)備。

四、結(jié)語

除了上述設(shè)計方案，設(shè)計人員針對市政供熱管網(wǎng)的安排，還采取了其他的方式進行設(shè)計，旨在保障供熱管網(wǎng)系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。人們利用許多新的設(shè)計理念，并采用新技術(shù)。新材料、新方案。綜上所述，設(shè)計人員采用多種科學(xué)技術(shù)措施，打破傳統(tǒng)的供熱模式，致力于實現(xiàn)供熱管網(wǎng)工程的精細化和合理化。

參考文獻：

[1]郝明：《集中供熱自動化系統(tǒng)在供熱管網(wǎng)中的應(yīng)用》[J].裝飾裝修天地，2019年;

[2]朱海濤：《城市集中供熱管網(wǎng)的設(shè)計施工及優(yōu)化研究》[J].中國房地產(chǎn)業(yè)，2019年。

[3]陳佳明：《工業(yè)園區(qū)供熱管網(wǎng)運行的節(jié)能對策研究》[J]. 科學(xué)與財富，2019年。

[4]柴海山：《城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計探討》[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018年。

作者簡介：

汲麗，中國市政工程東北設(shè)計研究總院有限公司。