随着城市集中供热的快速发展,供热管网早已深入我们的生活 —— 热电厂集中供热、区域集中供热越来越多。但你知道吗?供热管网工程规模大、造价高,一旦设计不合理,不仅会造成浪费,还会影响城市规划、环境美化,甚至影响居民的供热体验。
那么,如何做好城市供热管网的优化设计,确保热能合理分配、供热质量达标?今天就从供热管网的特点、常用设计技术,以及 7 个核心优化方向,为大家详细解读。
01 先搞懂:我国城市供热管网的特点与设计逻辑
城市供热管网有个明显特点 —— 热用户分布广、分支多,即便发生事故,通常允许有几小时的停供修复时间。
过去,有些设计会把热网做成类似市政给水管网的 “网格状”,想提升可靠性、应对未来供热需求变化。但实际运行中发现,这种布局水力工况复杂、控制难度大,而且投资特别高。
结合安全性和经济性来看,多条枝状管网放射型布置才是更合适的选择:规划时根据城市规模、热用户分布、热源位置,先布好几条输配主干线;后续再根据实际供热能力和用户需求,逐步完善不同主干线的建设。
从设计技术来说,我国目前的管网优化设计,一般是先建立数学模型 —— 以 “投资 + 运行 + 维护” 总费用最小为目标,结合实际工程要求设定约束条件,再用优化方法求最优解。不过早期模型只针对树状管网,适用性有限,现在的设计会更贴合实际场景。
02 重点来了!7 个维度优化供热管网设计
想要做好供热管网优化设计,这 7 个关键点必须盯紧,每一个都直接影响造价、供热效果和后期维护。
1. 连接方式 + 供回水温度:选对了能降本又提质 城市热力网工程规模大,建议优先用间接连接方式—— 既能降低工程造价,还能避免水力失调,减少用户间的相互干扰,供热质量更稳定,后期运行维护也方便。 另外,供回水温度直接关系到管径大小(温差越大,管径可越小)。综合多数城市情况,建议: ▶一次网供回水温度:130℃/70℃ ▶二次网供回水温度:85℃/60℃ 2. 敷设方式:直埋敷设为啥成了 “香饽饽”? 供热管网有 3 种敷设方式:架空、地沟、直埋。对比下来,直埋敷设的优势很突出: ▶比架空敷设:不影响城市景观,热损失更小; ▶比地沟敷设:占地少、施工周期短、维护量小、使用寿命长。 经过 20 多年的发展,直埋敷设的设计理论和应用技术已经很成熟,在实际工程中应用广泛。而且现在设计人员发现,即便直管段温度应力超过屈服极限,直管也不会破坏 —— 这进一步验证了应力分类法的正确性,还能降低直埋敷设的投资,让这种方式更受欢迎。 3. 管径确定:别忽视负荷计算与预测 管网各管段的直径,是根据 “计算流量” 和 “比压降范围” 来选的,而流量大小最终由热负荷决定。 所以在确定管径前,必须做好两件事: ▶准确计算当前各管段的热负荷; ▶合理预测未来负荷的增容需求。 只有这样,管径选择才不会 “偏大浪费” 或 “偏小不够用”。 4. 主干线布置:靠近热负荷密集区,减少浪费 现在城市集中供热的热源点减少,供热半径变大,而管网建设投资通常占整个供热工程总投资的 50% 以上,主干线布置尤其关键。 ▶核心原则是:主干线尽量靠近热负荷密集区,避免管线过长—— 不然会增加阻力损失,还会拉高投资成本。 ▶一般来说,供热管网会以 “平均比压降最小的环路” 为主干线;对于热水供热管网,因为各用户系统阻力损失相差不大,通常会把 “从热源到最远热用户的环路” 作为主干线。 5. 热补偿:利用自然补偿,做好固定与防腐 热补偿是供热管道设计的重要技术环节,建议优先利用管道的转角进行自然补偿。如果需要用补偿器,套筒补偿器和波纹补偿器是常用选择,既可以设在人井内,也能直埋。 ▶和补偿器配套的固定支架要注意:埋地固定墩处的钢管、钢架不能外露,必须做好防腐措施;同时要认真计算管道的热伸长量、管道对固定墩的推力。 ▶另外,直埋敷设的回填土要分层夯实,保证夯实系数 —— 这能确保固定墩稳固,对管道的约束也更可靠。 6.蒸汽系统:少用附件,做好防腐与保温 蒸汽系统一般不用于采暖,主要给游泳场馆等需要蒸汽的公共建筑供气。但蒸汽使用不连贯,容易产生气击、水击,破坏管路(尤其是补偿器),所以要尽可能减少蒸汽管路的附件数量—— 甚至可以不设套筒补偿器和波纹补偿器,这样能减少维修量,降低因故障停气的概率。 ◆还要注意: ▶蒸汽管道腐蚀强,地沟内的蒸汽管道要用无缝钢管,壁厚要留有余量; ▶蒸汽管道温度高,保温材料选耐温、便宜的岩棉管壳,但岩棉怕水,外保护层用油毡和玻璃丝时,必须按要求施工,保证严密、紧固。 7. 协调配合:多部门沟通,应对突发问题 供热管网设计是城市配套工程,必须和其他专业、系统做好协调: ▶外网敷设前,要征求建筑规划、结构、地质勘探、电力、通信等部门的意见,确保管路敷设顺畅; ▶架空敷设时,要确认架空高度是否满足河流、道路通行要求,遇到输配电线路时,管道是否需要加防护; ▶还要避免排水系统与供热地沟碰撞、交叉。 ▶另外,管网施工中常遇到地下管线、电缆、不明建筑物等突发问题,设计和施工前要做好预案,一旦出现问题能及时解决。 最后:设计合理,才能保障居民生活质量 城市供热管网设计是否合理,直接关系到居民的生活质量。一份好的设计,能充分发挥设备性能,减少施工困难,降低工程造价。 在设计过程中,要始终遵循 “技术先进、经济合理、安全适用” 的原则。随着人们生活水平提高,城市热能消费量会越来越大,这对管网设计、施工和运行调节都提出了更高要求。但相信随着供热设计技术的不断进步,这些挑战都会逐步解决,让城市供热更高效、更稳定。
声明:本站文章来源转载仅供参考学习,转载内容合法性不承担保证责任,但将依法配合处理侵权纠纷,转载内容版权归原作者所有,本站已尽力标注来源,若有疏忽请联系更正,如果有侵权请联系我们24小时之内删除13366556600