城市供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

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1引言

隨著時(shí)代的高速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)，城市居民生活發(fā)展中對(duì)于能源資源的需求也日漸增加。同時(shí)，各行各業(yè)也都在探索節(jié)能降耗的方法。對(duì)于城市居民而言，集中供熱系統(tǒng)可以在滿足城市供暖需求的同時(shí)，減少城市供暖過(guò)程中能源和資源的消耗。為達(dá)成這一目標(biāo)，就需要對(duì)城市供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行合理優(yōu)化，進(jìn)一步降低管網(wǎng)建設(shè)成本投入，減少能源資源消耗。

2城市供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

2.1城市供熱管網(wǎng)布局合理性不足

城市化發(fā)展中，集中供熱系統(tǒng)建設(shè)極為重要，而在城市供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)中，許多居民對(duì)于供熱質(zhì)量及供熱效果并不滿意，城市集中供熱優(yōu)化完善的任務(wù)十分艱巨，因而就需對(duì)城市供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行集中提煉與分析。在城市集中供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建設(shè)中，應(yīng)保證供熱管網(wǎng)的合理布局，這也是城市供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心與關(guān)鍵。出于保障城市供熱質(zhì)量及供熱范圍的考量，在進(jìn)行城市供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證管網(wǎng)布局的科學(xué)性。一旦城市管網(wǎng)布局不夠合理，則有可能出現(xiàn)管路過(guò)長(zhǎng)、管徑過(guò)大或管線布局混亂等問(wèn)題，影響的科學(xué)性，導(dǎo)致供熱管網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用大大增加、供熱管網(wǎng)熱力資源的無(wú)端消耗、遠(yuǎn)端用戶供熱不足、近端用戶熱力資源供應(yīng)過(guò)剩的問(wèn)題。

2.2城市供熱管網(wǎng)存在凝結(jié)水問(wèn)題

為了更好地了解目前城市供熱管網(wǎng)建設(shè)中存在的問(wèn)題與不足，有相當(dāng)一部分地區(qū)采用蒸汽供熱，經(jīng)汽水換熱后，再對(duì)居民水采暖。就多個(gè)地區(qū)城市蒸汽管網(wǎng)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)查分析，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段城市集中供熱管網(wǎng)蒸汽管道設(shè)計(jì)中，凝結(jié)水問(wèn)題缺乏必要考量，未能實(shí)現(xiàn)凝結(jié)水的有效回收。集中供熱管網(wǎng)體系中，凝結(jié)水的存在會(huì)導(dǎo)致供熱管道受到侵蝕，縮短管道壽命，并影響城市供熱管網(wǎng)的整體質(zhì)量，很大程度上導(dǎo)致城市供熱管網(wǎng)熱量消耗增加，造成資源浪費(fèi)。因此，對(duì)城市供熱管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考量凝結(jié)水問(wèn)題，采取有效的凝結(jié)水回收措施。在供熱管網(wǎng)管道設(shè)備設(shè)計(jì)中，相關(guān)設(shè)備及管道材質(zhì)不達(dá)標(biāo)、管道連接牢固性不足、管道供暖溫度過(guò)低等原因的存在，都會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)水產(chǎn)生。另外，蒸汽管道中，未充分暖管或未徹底疏水，也會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)蒸汽凝結(jié)水，蒸汽體積縮小，產(chǎn)生局部真空，在壓力差的作用下，會(huì)使局部真空周邊物質(zhì)沖擊，出現(xiàn)管壁振動(dòng)與聲響，造成水擊現(xiàn)象，導(dǎo)致供熱質(zhì)量受到影響[1]。

3城市供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1管網(wǎng)布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)

城市供熱體系設(shè)計(jì)與建設(shè)時(shí)，供熱管網(wǎng)布局會(huì)起到至關(guān)重要的影響，也會(huì)直接影響熱量損耗情況，基于此，應(yīng)對(duì)城市供熱管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化布局，切實(shí)減少城市供熱管網(wǎng)布局對(duì)于供熱體系所造成的影響。在進(jìn)行供熱管網(wǎng)布局設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以城市供熱需求為基礎(chǔ)進(jìn)行合理布局，同時(shí)，盡量減少出于降低管網(wǎng)建設(shè)成本而減少管網(wǎng)鋪設(shè)面積的情況，避免由此產(chǎn)生的城市供熱不足問(wèn)題。同時(shí)，實(shí)際的供熱管網(wǎng)布局設(shè)計(jì)進(jìn)程，應(yīng)在充分把控短期經(jīng)濟(jì)效益的前提下，做好長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，為城市供熱管網(wǎng)的優(yōu)化布局奠定良好基礎(chǔ)，切實(shí)保證供熱管網(wǎng)布局的合理性與科學(xué)性，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供支持。同時(shí)，進(jìn)行城市供熱管網(wǎng)布局設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以不同管網(wǎng)施工技術(shù)類型及不同管網(wǎng)施工技術(shù)為支撐，以期有效促進(jìn)集中式供熱管網(wǎng)的區(qū)域性創(chuàng)建，減少供熱管網(wǎng)供熱過(guò)程中存在的熱量損耗問(wèn)題。在進(jìn)行管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量?jī)?yōu)化供熱管網(wǎng)的熱量傳遞路徑，以切實(shí)保障供熱管網(wǎng)管路熱量的均衡負(fù)荷，有效避免管網(wǎng)空載和管網(wǎng)熱量損耗問(wèn)題，減少局部管網(wǎng)熱量負(fù)荷過(guò)重的現(xiàn)象。

3.2強(qiáng)化解決凝結(jié)水問(wèn)題

城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，蒸汽管網(wǎng)中凝結(jié)水問(wèn)題的存在會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響，因而應(yīng)強(qiáng)化對(duì)于此類問(wèn)題的關(guān)注與重視，采取有效措施對(duì)凝結(jié)水問(wèn)題加以應(yīng)對(duì)與解決，減少凝結(jié)水問(wèn)題對(duì)城市集中供熱造成的影響。針對(duì)凝結(jié)水問(wèn)題，在城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，首先應(yīng)做好保溫材料的合理選擇，檢查保溫材料性能及質(zhì)量，相較于巖棉材質(zhì)的保溫材料，在集中供熱管網(wǎng)中，聚氨酯材料更加適合進(jìn)行管網(wǎng)保溫，可以有效減少保溫材料沉降問(wèn)題，對(duì)傳統(tǒng)巖棉材料存在的不足與缺陷加以彌補(bǔ)。聚氨酯材料的導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)定在0.021左右，其導(dǎo)熱效果更低，且更加穩(wěn)定，具備更好的保溫性能。強(qiáng)化對(duì)保溫材料的充分利用，以降低凝結(jié)水產(chǎn)生的可能性，避免凝結(jié)水回收管道尺寸不足或管道內(nèi)彎頭過(guò)多的現(xiàn)象。供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)中，疏水閥的疏水排入凝結(jié)水總管時(shí)，應(yīng)將止回閥設(shè)置于疏水閥與總管之間。在供熱管網(wǎng)實(shí)際供暖時(shí)，應(yīng)采取有效的暖管措施，而不能立即啟動(dòng)供氣閥。同時(shí)，在管徑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免在管徑變徑處出現(xiàn)管徑突然縮小的現(xiàn)象，以避免在蒸汽管道中出現(xiàn)蒸汽凝結(jié)水，造成管道水擊的問(wèn)題。

3.3供熱管網(wǎng)的直徑設(shè)計(jì)

城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建設(shè)中，應(yīng)充分秉承科學(xué)合理的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)思想，合理運(yùn)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，劃定適宜開展集中管線管理的區(qū)域。出于有效降低供熱管網(wǎng)供熱半徑的考量，優(yōu)化管線成本投入的控制，減小供熱管網(wǎng)運(yùn)行中所面臨的阻力與限制，要求設(shè)計(jì)人員以供熱管網(wǎng)管線運(yùn)行的具體情況為基礎(chǔ)，深化分析供熱管線的設(shè)計(jì)原理，做好細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)工作[2]。在供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制閥門的安置數(shù)量，優(yōu)化管線布置，避免由于管線設(shè)計(jì)不合理而導(dǎo)致中間環(huán)節(jié)出現(xiàn)不必要的能源損耗。對(duì)城市集中供熱管網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分明確管網(wǎng)直徑設(shè)計(jì)的重要性。在實(shí)際管網(wǎng)直徑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)凸顯其離散型特征，基于管網(wǎng)布局情況采取多種組合方式，同時(shí)，應(yīng)充分考量城市集中供熱管網(wǎng)的流量設(shè)計(jì)工作，優(yōu)化管段直徑設(shè)計(jì)。管段直徑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確保直徑設(shè)計(jì)可以為管道熱負(fù)載值奠定承載基礎(chǔ)，并預(yù)留一定的富余空間，充分體現(xiàn)直徑設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性要求，減少管道建設(shè)成本支出，提高城市供熱管道自身使用價(jià)值。供熱管網(wǎng)直徑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)切實(shí)考量管網(wǎng)直徑與管網(wǎng)供熱效率及供熱質(zhì)量之間的關(guān)系，通過(guò)優(yōu)化管網(wǎng)直徑設(shè)計(jì)，保證管網(wǎng)供熱質(zhì)量。

3.4優(yōu)化管網(wǎng)的運(yùn)行模式

隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)水平顯著提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)在供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)中起到了日益重要的作用，基于計(jì)算機(jī)技術(shù)與信息技術(shù)而產(chǎn)生的各種智能監(jiān)控體系，極大地優(yōu)化了供熱管網(wǎng)運(yùn)行。通常來(lái)說(shuō)，在城市集中供熱管網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，熱量消耗與損失是不可避免的，但考慮到管網(wǎng)集中供熱的優(yōu)勢(shì)，需在管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，強(qiáng)化各種監(jiān)控體系的監(jiān)管工作，盡可能減少供熱過(guò)程中的熱力損耗。同時(shí)，通過(guò)有效融合熱工工藝和現(xiàn)代化控制技術(shù)，為供熱管網(wǎng)供熱的精準(zhǔn)性提供支撐，減少供熱誤差，強(qiáng)化管網(wǎng)的精細(xì)化設(shè)計(jì)，保證供熱管網(wǎng)的良好運(yùn)行。另外，在城市供熱管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取完善的技術(shù)操作規(guī)范與系統(tǒng)管控機(jī)制，促進(jìn)硬件與軟件系統(tǒng)之間的協(xié)同效果，為城市供熱管網(wǎng)高速運(yùn)行起到促進(jìn)作用。在城市供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)時(shí)，首先需要對(duì)相關(guān)供暖建筑室內(nèi)溫度進(jìn)行有效控制，為城市供熱管網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性提供保證。不考慮供熱管網(wǎng)熱量損耗時(shí)，城市供熱管網(wǎng)能夠?yàn)槌鞘芯用裉峁┑臒崮芸偭繛樯嵫b置能夠釋放熱量的綜合，即城市集中供熱用戶所能夠獲取熱量的總和。對(duì)城市熱量管網(wǎng)運(yùn)行模式進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)調(diào)節(jié)供熱管網(wǎng)中熱源的供水溫度、管網(wǎng)循環(huán)水量、管網(wǎng)在不同階段的流量及日供暖時(shí)間，以保證管網(wǎng)供熱的高效性及優(yōu)質(zhì)性，減少管網(wǎng)供熱損耗問(wèn)題[3]。

4結(jié)語(yǔ)

在城市集中供熱管網(wǎng)中，針對(duì)其存在的缺陷與不足，應(yīng)基于城市集中供熱管網(wǎng)的重要作用，采取管網(wǎng)布局的優(yōu)化設(shè)計(jì)，蒸汽管網(wǎng)還需改善管網(wǎng)凝結(jié)水問(wèn)題，調(diào)整管路直徑設(shè)計(jì)，并優(yōu)化管網(wǎng)運(yùn)行模式等方式，實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，有效減少供熱管網(wǎng)熱量損耗問(wèn)題。

【參考文獻(xiàn)】

【1】張莉.探討城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2019,45(5):101-102.

【2】董賢.關(guān)于城市集中供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)中的問(wèn)題及分析[J].四川水泥,2018(11):101.

【3】郭秀峰.城市集中供熱管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)(下半刊),2018(10):93-94.

作者：王雅明 單位：天津市熱電設(shè)計(jì)院有限公司