摘要：隨著城市集中供熱的迅速發(fā)展，熱網(wǎng)越來越顯示其重要性。由于熱網(wǎng)工程規(guī)模大、造價高，而且影響面廣，不易平衡，并涉及城市建設和環(huán)境美化。能否把生產(chǎn)的熱能，按熱網(wǎng)用戶需要進行合理分配，并達到預期的采暖效果。這就要求在熱網(wǎng)的規(guī)劃、設計階段選擇合理、節(jié)能、易于調節(jié)和施工的方案。
關鍵詞：城市供熱管網(wǎng)、管網(wǎng)敷設、供熱調節(jié)
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
一、整體規(guī)劃
城市供熱管網(wǎng)的特點是熱用戶分布區(qū)域廣、分支多。在管網(wǎng)發(fā)生事故時，通常允許有若干小時的停供修復時間。同時有些熱網(wǎng)為提高供熱可靠性和應付供熱發(fā)展的不確定性，在規(guī)劃設計時就將熱網(wǎng)像市 政給水管網(wǎng)一樣成網(wǎng)格狀布置，但這樣存在一定的問題，熱水力工況和控制十分復雜，同時網(wǎng)格狀管網(wǎng)投資非常高。在現(xiàn)階段，我國城市供熱管網(wǎng)優(yōu)化設計的研究一般是先建立數(shù)學模型，以投資、運行和維護的總和最小為目標函數(shù)，把實際工程的要求作為約束條件，然后用某種最優(yōu)化方法，求出實際問題的最優(yōu)解。最早的管網(wǎng)優(yōu)化設計模型僅是針對樹狀管網(wǎng)建立的，后來發(fā)現(xiàn)這些模型不能廣泛應用于實際的管網(wǎng)優(yōu)化設計中，無法取得很好的結果。在充分考慮系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性的前提下，筆者認為城市熱力管網(wǎng)應是多條枝狀管網(wǎng)放射型布置。在規(guī)劃設計時，根據(jù)城市規(guī)模、熱用戶分布及熱源位置布置幾條輸配主干線，在實施過程中根據(jù)供熱能力和熱用戶情況，逐步完善不同的主干線。
二、設計原則
隨著城市規(guī)模的日益擴大，城市供熱管網(wǎng)也隨之變得龐大復雜。在城市供熱管網(wǎng)的設計與整體規(guī)劃中，我們應著重遵循以下原則：城市道路上的熱力網(wǎng)管道應平行于道路中心線,并宜敷設在車行道以外的地方,同一條管道應只沿街道的一側敷設;穿過廠區(qū)的城市熱力網(wǎng)管道應敷設在易于檢修和維護的位置;通過非建筑區(qū)的熱力網(wǎng)管道應沿公路敷設;熱力網(wǎng)管道選線時宜避開土質松軟地區(qū)、地震斷裂帶、滑坡危險地帶以及高地下水位區(qū)等不利地段。
管徑小于或等于300mm的熱力網(wǎng)管道,可穿過建筑物的地下室或用開槽施工法自建筑物下專門敷設的通行管溝內(nèi)穿過。 用暗挖法施工穿過建筑物時不受管徑限制。熱力網(wǎng)管道可與自來水管道、電壓10kV以下的電力電纜、通訊線路、壓縮空氣管道、壓力排水管道和重油管道一起敷設在綜合管溝內(nèi)。但熱力管道應高于自來水管道和重油管道, 并且自來水管道應做絕熱層和防水層。
三、管網(wǎng)敷設
對于城市熱力網(wǎng)工程由于工程比較大，我們建議采用間接連接方式有利于降低工程造價，避免水利失調，降低用戶間相互干擾，提高供熱質量，并且便于運行數(shù)，確保固定墩的穩(wěn)固和對管道的約束。維護。同時一次網(wǎng)供回水溫度的高低直接決定著工程的造價，從減小供回水管徑的角度來看，較大有供回水溫差，可以縮小管徑，我們建議大多數(shù)城市地區(qū)一、二次網(wǎng)供回水溫度為：一次網(wǎng)１３０ ／７０℃；二次網(wǎng)８５／６０℃。
1、熱源選擇
對民用建筑物采暖、通風、空調及生活熱水熱負荷供熱的城市熱力網(wǎng)應采用水作供熱介質。同時對生產(chǎn)工藝熱負荷和采暖、通風、空調、生活熱水熱負荷供熱的城市熱力網(wǎng)供熱介質按下列原則確定：
l ）當生產(chǎn)工藝熱負荷為主要負荷，且必須采用蒸汽供熱時，應采用蒸汽作供熱介質；
2 ）當以水為供熱介質能夠滿足生產(chǎn)工藝需要（包括在用戶處轉換為蒸汽），且技術經(jīng)濟合理時，應采用水作供熱介質；
3 ）當采暖、通風、空調熱負荷為主要負荷，生產(chǎn)工藝又必須采用蒸汽供熱，經(jīng)技術經(jīng)濟比較認為合理時，可采用水和蒸汽兩種供熱介質。
2、敷設方式選擇
城市供熱管網(wǎng)敷設方式分為架空、地溝和直埋三種方式。直埋敷設與架空敷設相比，具有不影響城鎮(zhèn)景觀、熱損失小的優(yōu)點；與地溝敷設方式相比，具有占地少、施工周期短、維護量小、 使用壽命長等優(yōu)點，在供熱行業(yè)得到了廣泛應用。同時經(jīng)過 ２０ 年的發(fā)展，供熱行業(yè)對直埋敷設的設計理論及應用技術都有了較深入的研究，直埋敷設方式已成為一項較為成熟的技術，在城市供熱管線實際運用中直埋管線也得到了廣泛的應用。同時許多設計人員認識到，即使直管段的溫度應力水平超過屈服極限， 直管也不會出現(xiàn)破壞， 這樣充分肯定了應力分類法的正確性。同時還可大大降低供熱管網(wǎng)直埋敷設的投資，供熱管網(wǎng)直埋敷設得到了更加廣泛的應用。
3、應注意的問題
供熱管網(wǎng)的設計只是城市的配套輔助工程之一，做好與其它專業(yè)和系統(tǒng)的協(xié)調與配合也是一項重要的設計配合工作。比如在外網(wǎng)敷設時應詳細征求建筑規(guī)劃、結構、地質勘探、電力及通信部門的意見，以保證管路敷設的暢通；架空敷設時應注意架空高度能否滿足河流及道路通行的要求，在有輸配電線路時，管道是否應加設防護；排水是否與供熱地溝碰撞或交叉等等問題。同時在管網(wǎng)工程經(jīng)常會碰到一些不可預見的實際問題，如地下管線 、電纜、不明建筑物等，因此，對可能產(chǎn)生的問題要有心理準備，一旦發(fā)生問題能及時拿出解決方案。
4、應用前景
隨著經(jīng)濟的發(fā)展、城市規(guī)模的擴大和現(xiàn)代化程度的不斷提高，城市地下熱力管網(wǎng)也越來越龐大、密集，其種類也越來越繁多。相對于城市地下熱力管網(wǎng)的快速發(fā)展，對城市地下熱力管線的管理卻顯得滯后，已根本不能適應管網(wǎng)業(yè)務的增長需求，并在很大程度上制約了城市發(fā)展。特別是管道泄漏時有發(fā)生，造成巨大的影響和損失。因此，需要建立一個應用地理信息系統(tǒng)技術(GIS)的，能夠為城市地下熱力管網(wǎng)科學管理、規(guī)劃設計以及輔助決策等工作服務的城市地下熱力管線綜合管理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)對城市地下管線全面的信息化管理。 ⑴系統(tǒng)分析了現(xiàn)今城市地下熱力管線管理的現(xiàn)狀：管理問題、管線數(shù)據(jù)資料短缺等。并針對這些問題提出了新的信息化管理思想，即在空間數(shù)據(jù)庫基礎之上，以小區(qū)為單位，采用多數(shù)據(jù)庫技術，建立分布式多空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。在集中管理管線數(shù)據(jù)的基礎上，實現(xiàn)對分布的、異構的專業(yè)管線數(shù)據(jù)的共享與管理。 ⑵詳細介紹了GIS技術的發(fā)展狀況，探討并提出了利用GIS技術實現(xiàn)管線綜合管理的信息系統(tǒng)的系統(tǒng)目標、體系結構、數(shù)據(jù)流程、網(wǎng)絡結構以及系統(tǒng)設計的主要內(nèi)容。 ⑶對所設計的系統(tǒng)進行功能擴展：以小區(qū)熱力管網(wǎng)電子地圖為底圖，設計了數(shù)據(jù)輸入、編輯、查詢和統(tǒng)計程序，將熱力管網(wǎng)設施按地理位置標注在電子地圖上，方便地查找熱力管網(wǎng)線路泄漏的有關資料，直觀地顯示和查詢管線的有關數(shù)據(jù)，方便地統(tǒng)計相關等數(shù)據(jù)。針對目前常見的管網(wǎng)泄漏原因進行分析，在地圖上設計出泄漏點，通過計算機統(tǒng)計分析泄漏情況，對于存在漏點，導致熱力管網(wǎng)泄漏原因等數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時有效的定位與顯示，對管網(wǎng)泄漏的可視化管理領域的有效探索。 通過對本文的研究，結合現(xiàn)今所采用的各種管線管理方法進行分析，無論是理論上的科學性還是實踐的可靠性，均表明GIS技術對城市地下管線的綜合管理具有巨大的優(yōu)越性，本文所提出的技術解決方案具有較大的應用前景。
四、熱力管網(wǎng)的平衡與控制
供暖開始后, 將各個熱力站的動態(tài)參數(shù)值與熱網(wǎng)水壓圖和水力計算表中的流量、流速、壓降等設計值逐一對照核定, 根據(jù)核算出的實際誤差, 及時分析和修正熱網(wǎng)水壓圖和水力計算表中的相關參數(shù)值, 進而計算并繪制出最終的實際水力計算表和水壓圖, 并制定出實際運行調節(jié)工況表。在工況不變的前提下, 通過實施增大或減小分支管段的阻力及壓降等平衡手段來控制調節(jié)各具體管段中實際流量的增加或減少, 即通過變化分支管的阻力狀況來相應變化熱網(wǎng)的總阻力及壓降, 從而使熱網(wǎng)總流量在各分支管段中的分配比例發(fā)生變化, 使其按運行工況調節(jié)表的平衡要求進行重新再分配,隨后再對熱源進行相應調節(jié), 以求供熱系統(tǒng)接近或達到最佳的設計運行工況, 最終實現(xiàn)熱網(wǎng)阻力及熱力的總體平衡。
結語
熱力管線工程運行是否正常直接關系到居民生活質量，在設計過程中應遵循技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用的原則，作為一項系統(tǒng)工程，從管網(wǎng)的設計到管道的 制造、安裝及管網(wǎng)的啟動運行，每個環(huán)節(jié)都直接影響著工程的成敗。而一項好的設計可以使產(chǎn)品的性能得以充分發(fā)揮，可以最大限度地減少施工中的困難，可以降低工程造價。因此，我們的設計一定要做到嚴謹合理，為工程的成功提供可靠的前提保證，如若不然，不僅增加工程造價，同時還由于設計不當而削弱了熱力管線運行的安全性和可靠性。
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