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(jià)高，而且影響面廣，不易平衡，并涉及城市建設(shè)和環(huán)境美化。能否把生產(chǎn)的熱能，按熱網(wǎng)用戶需要進(jìn)行合理分配，并達(dá)到預(yù)期的采暖效果。這就要求在熱網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)階段選擇合理、節(jié)能、易于調(diào)節(jié)和施工的方案。
關(guān)鍵詞：城市供熱管網(wǎng)、管網(wǎng)敷設(shè)、供熱調(diào)節(jié)
中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
一、整體規(guī)劃
城市供熱管網(wǎng)的特點(diǎn)是熱用戶分布區(qū)域廣、分支多。在管網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，通常允許有若干小時(shí)的停供修復(fù)時(shí)間。同時(shí)有些熱網(wǎng)為提高供熱可靠性和應(yīng)付供熱發(fā)展的不確定性，在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)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(fù)雜，同時(shí)網(wǎng)格狀管網(wǎng)投資非常高。在現(xiàn)階段，我國(guó)城市供熱管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究一般是先建立數(shù)學(xué)模型，以投資、運(yùn)行和維護(hù)的總和最小為目標(biāo)函數(shù)，把實(shí)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(shí)際問題的最優(yōu)解。最早的管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型僅是針對(duì)樹狀管網(wǎng)建立的，后來發(fā)現(xiàn)這些模型不能廣泛應(yīng)用于實(shí)際的管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，無法取得很好的結(jié)果。在充分考慮系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，筆者認(rèn)為城市熱力管網(wǎng)應(yīng)是多條枝狀管網(wǎng)放射型布置。在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，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(shí)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(shè)計(jì)原則
隨著城市規(guī)模的日益擴(kuò)大，城市供熱管網(wǎng)也隨之變得龐大復(fù)雜。在城市供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)與整體規(guī)劃中，我們應(yīng)著重遵循以下原則：城市道路上的熱力網(wǎng)管道應(yīng)平行于道路中心線,并宜敷設(shè)在車行道以外的地方,同一條管道應(yīng)只沿街道的一側(cè)敷設(shè);穿過廠區(qū)的城市熱力網(wǎng)管道應(yīng)敷設(shè)在易于檢修和維護(hù)的位置;通過非建筑區(qū)的熱力網(wǎng)管道應(yīng)沿公路敷設(shè);熱力網(wǎng)管道選線時(shí)宜避開土質(zhì)松軟地區(qū)、地震斷裂帶、滑坡危險(xiǎn)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(shè)的通行管溝內(nèi)穿過。 用暗挖法施工穿過建筑物時(shí)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(shè)在綜合管溝內(nèi)。但熱力管道應(yīng)高于自來水管道和重油管道, 并且自來水管道應(yīng)做絕熱層和防水層。
三、管網(wǎng)敷設(shè)
對(duì)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(jià)，避免水利失調(diào)，降低用戶間相互干擾，提高供熱質(zhì)量，并且便于運(yùn)行數(shù)，確保固定墩的穩(wěn)固和對(duì)管道的約束。維護(hù)。同時(shí)一次網(wǎng)供回水溫度的高低直接決定著工程的造價(jià)，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(duì)民用建筑物采暖、通風(fēng)、空調(diào)及生活熱水熱負(fù)荷供熱的城市熱力網(wǎng)應(yīng)采用水作供熱介質(zhì)。同時(shí)對(duì)生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷和采暖、通風(fēng)、空調(diào)、生活熱水熱負(fù)荷供熱的城市熱力網(wǎng)供熱介質(zhì)按下列原則確定：
l ）當(dāng)生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷為主要負(fù)荷，且必須采用蒸汽供熱時(shí)，應(yīng)采用蒸汽作供熱介質(zhì)；
2 ）當(dāng)以水為供熱介質(zhì)能夠滿足生產(chǎn)工藝需要（包括在用戶處轉(zhuǎn)換為蒸汽），且技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，應(yīng)采用水作供熱介質(zhì)；
3 ）當(dāng)采暖、通風(fēng)、空調(diào)熱負(fù)荷為主要負(fù)荷，生產(chǎn)工藝又必須采用蒸汽供熱，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較認(rèn)為合理時(shí)，可采用水和蒸汽兩種供熱介質(zhì)。
2、敷設(shè)方式選擇
城市供熱管網(wǎng)敷設(shè)方式分為架空、地溝和直埋三種方式。直埋敷設(shè)與架空敷設(shè)相比，具有不影響城鎮(zhèn)景觀、熱損失小的優(yōu)點(diǎn)；與地溝敷設(shè)方式相比，具有占地少、施工周期短、維護(hù)量小、 使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在供熱行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)經(jīng)過 ２０ 年的發(fā)展，供熱行業(yè)對(duì)直埋敷設(shè)的設(shè)計(jì)理論及應(yīng)用技術(shù)都有了較深入的研究，直埋敷設(shè)方式已成為一項(xiàng)較為成熟的技術(shù)，在城市供熱管線實(shí)際運(yùn)用中直埋管線也得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)許多設(shè)計(jì)人員認(rèn)識(shí)到，即使直管段的溫度應(yīng)力水平超過屈服極限， 直管也不會(huì)出現(xiàn)破壞， 這樣充分肯定了應(yīng)力分類法的正確性。同時(shí)還可大大降低供熱管網(wǎng)直埋敷設(shè)的投資，供熱管網(wǎng)直埋敷設(shè)得到了更加廣泛的應(yīng)用。
3、應(yīng)注意的問題
供熱管網(wǎng)的設(shè)計(jì)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(diào)與配合也是一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)配合工作。比如在外網(wǎng)敷設(shè)時(shí)應(yīng)詳細(xì)征求建筑規(guī)劃、結(jié)構(gòu)、地質(zhì)勘探、電力及通信部門的意見，以保證管路敷設(shè)的暢通；架空敷設(shè)時(shí)應(yīng)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(shí)，管道是否應(yīng)加設(shè)防護(hù)；排水是否與供熱地溝碰撞或交叉等等問題。同時(shí)在管網(wǎng)工程經(jīng)常會(huì)碰到一些不可預(yù)見的實(shí)際問題，如地下管線 、電纜、不明建筑物等，因此，對(duì)可能產(chǎn)生的問題要有心理準(zhǔn)備，一旦發(fā)生問題能及時(shí)拿出解決方案。
4、應(yīng)用前景
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、城市規(guī)模的擴(kuò)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(duì)于城市地下熱力管網(wǎng)的快速發(fā)展，對(duì)城市地下熱力管線的管理卻顯得滯后，已根本不能適應(yīng)管網(wǎng)業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)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(shí)有發(fā)生，造成巨大的影響和損失。因此，需要建立一個(gè)應(yīng)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)的，能夠?yàn)槌鞘械叵聼崃芫W(wǎng)科學(xué)管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)以及輔助決策等工作服務(wù)的城市地下熱力管線綜合管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)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(kù)基礎(chǔ)之上，以小區(qū)為單位，采用多數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，建立分布式多空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。在集中管理管線數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)分布的、異構(gòu)的專業(yè)管線數(shù)據(jù)的共享與管理。 ⑵詳細(xì)介紹了GIS技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，探討并提出了利用GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)管線綜合管理的信息系統(tǒng)的系統(tǒng)目標(biāo)、體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流程、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 ⑶對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展：以小區(qū)熱力管網(wǎng)電子地圖為底圖，設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)輸入、編輯、查詢和統(tǒng)計(jì)程序，將熱力管網(wǎng)設(shè)施按地理位置標(biāo)注在電子地圖上，方便地查找熱力管網(wǎng)線路泄漏的有關(guān)資料，直觀地顯示和查詢管線的有關(guān)數(shù)據(jù)，方便地統(tǒng)計(jì)相關(guān)等數(shù)據(jù)。針對(duì)目前常見的管網(wǎng)泄漏原因進(jìn)行分析，在地圖上設(shè)計(jì)出泄漏點(diǎn)，通過計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)分析泄漏情況，對(duì)于存在漏點(diǎn)，導(dǎo)致熱力管網(wǎng)泄漏原因等數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效的定位與顯示，對(duì)管網(wǎng)泄漏的可視化管理領(lǐng)域的有效探索。 通過對(duì)本文的研究，結(jié)合現(xiàn)今所采用的各種管線管理方法進(jìn)行分析，無論是理論上的科學(xué)性還是實(shí)踐的可靠性，均表明GIS技術(shù)對(duì)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(shù)解決方案具有較大的應(yīng)用前景。
四、熱力管網(wǎng)的平衡與控制
供暖開始后, 將各個(gè)熱力站的動(dòng)態(tài)參數(shù)值與熱網(wǎng)水壓圖和水力計(jì)算表中的流量、流速、壓降等設(shè)計(jì)值逐一對(duì)照核定, 根據(jù)核算出的實(shí)際誤差, 及時(shí)分析和修正熱網(wǎng)水壓圖和水力計(jì)算表中的相關(guān)參數(shù)值, 進(jìn)而計(jì)算并繪制出最終的實(shí)際水力計(jì)算表和水壓圖, 并制定出實(shí)際運(yùn)行調(diào)節(jié)工況表。在工況不變的前提下, 通過實(shí)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(diào)節(jié)各具體管段中實(shí)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(yīng)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(yùn)行工況調(diào)節(jié)表的平衡要求進(jìn)行重新再分配,隨后再對(duì)熱源進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié), 以求供熱系統(tǒng)接近或達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)運(yùn)行工況, 最終實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)阻力及熱力的總體平衡。
結(jié)語
熱力管線工程運(yùn)行是否正常直接關(guān)系到居民生活質(zhì)量，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用的原則，作為一項(xiàng)系統(tǒng)工程，從管網(wǎng)的設(shè)計(jì)到管道的 制造、安裝及管網(wǎng)的啟動(dòng)運(yùn)行，每個(gè)環(huán)節(jié)都直接影響著工程的成敗。而一項(xiàng)好的設(shè)計(jì)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(jià)。因此，我們的設(shè)計(jì)一定要做到嚴(yán)謹(jǐn)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(jià)，同時(shí)還由于設(shè)計(jì)不當(dāng)而削弱了熱力管線運(yùn)行的安全性和可靠性。
參考文獻(xiàn)
【1】張培培．上海:同濟(jì)大學(xué)[D].2007
【2】 彭繼軍.濟(jì)南:山東建筑工程學(xué)院[D].2003
【3】 付祥釗. 流體輸配管網(wǎng)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001.190-199.
【4】聶民，鄒宗伍；城市熱力管網(wǎng)冷熱源交換節(jié)能系統(tǒng) 【中國(guó)專利】珠�；凵茉醇夹g(shù)發(fā)展有限公司2008（11）
【5】潘林斌；城市熱力管網(wǎng)直埋敷設(shè)中的應(yīng)用；中國(guó)煙草總公司合肥設(shè)計(jì)院2001（06）
