城市供热管网的优化设计

城市供热管网的优化设计

张昊天

晋中市汇安市政工程有限公司

1引言

随着时代的高速发展，城市化进程不断推进，城市居民生活发展中对于能源资源的需求也日渐增加。同时，各行各业也都在探索节能降耗的方法。对于城市居民而言，集中供热系统可以在满足城市供暖需求的同时，减少城市供暖过程中能源和资源的消耗。为达成这一目标，就需要对城市供热管网的设计进行合理优化，进一步降低管网建设成本投入，减少能源资源消耗。

2城市供热管网设计中存在的问题

2.1城市供热管网布局合理性不足

城市化发展中，集中供热系统建设极为重要，而在城市供热管网的设计与建设中，许多居民对于供热质量及供热效果并不满意，城市集中供热优化完善的任务十分艰巨，因而就需对城市供热管网设计中存在的问题进行集中提炼与分析。在城市集中供热系统设计与建设中，应保证供热管网的合理布局，这也是城市供热系统设计的核心与关键。出于保障城市供热质量及供热范围的考量，在进行城市供热管网设计时，应保证管网布局的科学性。一旦城市管网布局不够合理，则有可能出现管路过长、管径过大或管线布局混乱等问题，影响的科学性，导致供热管网建设费用大大增加、供热管网热力资源的无端消耗、远端用户供热不足、近端用户热力资源供应过剩的问题。

2.2城市供热管网存在凝结水问题

为了更好地了解目前城市供热管网建设中存在的问题与不足，有相当一部分地区采用蒸汽供热，经汽水换热后，再对居民水采暖。就多个地区城市蒸汽管网设计进行调查分析，可以发现，现阶段城市集中供热管网蒸汽管道设计中，凝结水问题缺乏必要考量，未能实现凝结水的有效回收。集中供热管网体系中，凝结水的存在会导致供热管道受到侵蚀，缩短管道寿命，并影响城市供热管网的整体质量，很大程度上导致城市供热管网热量消耗增加，造成资源浪费。因此，对城市供热管网进行优化设计时，应充分考量凝结水问题，采取有效的凝结水回收措施。在供热管网管道设备设计中，相关设备及管道材质不达标、管道连接牢固性不足、管道供暖温度过低等原因的存在，都会导致凝结水产生。另外，蒸汽管道中，未充分暖管或未彻底疏水，也会导致出现蒸汽凝结水，蒸汽体积缩小，产生局部真空，在压力差的作用下，会使局部真空周边物质冲击，出现管壁振动与声响，造成水击现象，导致供热质量受到影响[1]。

3城市供热管网的优化设计

3.1管网布局的优化设计

城市供热体系设计与建设时，供热管网布局会起到至关重要的影响，也会直接影响热量损耗情况，基于此，应对城市供热管网进行优化布局，切实减少城市供热管网布局对于供热体系所造成的影响。在进行供热管网布局设计时，应以城市供热需求为基础进行合理布局，同时，尽量减少出于降低管网建设成本而减少管网铺设面积的情况，避免由此产生的城市供热不足问题。同时，实际的供热管网布局设计进程，应在充分把控短期经济效益的前提下，做好长远规划，为城市供热管网的优化布局奠定良好基础，切实保证供热管网布局的合理性与科学性，为城市的可持续发展提供支持。同时，进行城市供热管网布局设计时，应以不同管网施工技术类型及不同管网施工技术为支撑，以期有效促进集中式供热管网的区域性创建，减少供热管网供热过程中存在的热量损耗问题。在进行管网设计时，应尽量优化供热管网的热量传递路径，以切实保障供热管网管路热量的均衡负荷，有效避免管网空载和管网热量损耗问题，减少局部管网热量负荷过重的现象。

3.2强化解决凝结水问题

城市集中供热管网系统建设时，蒸汽管网中凝结水问题的存在会产生较为严重的影响，因而应强化对于此类问题的关注与重视，采取有效措施对凝结水问题加以应对与解决，减少凝结水问题对城市集中供热造成的影响。针对凝结水问题，在城市集中供热管网系统建设时，首先应做好保温材料的合理选择，检查保温材料性能及质量，相较于岩棉材质的保温材料，在集中供热管网中，聚氨酯材料更加适合进行管网保温，可以有效减少保温材料沉降问题，对传统岩棉材料存在的不足与缺陷加以弥补。聚氨酯材料的导热系数稳定在0.021左右，其导热效果更低，且更加稳定，具备更好的保温性能。强化对保温材料的充分利用，以降低凝结水产生的可能性，避免凝结水回收管道尺寸不足或管道内弯头过多的现象。供热管网设计中，疏水阀的疏水排入凝结水总管时，应将止回阀设置于疏水阀与总管之间。在供热管网实际供暖时，应采取有效的暖管措施，而不能立即启动供气阀。同时，在管径设计时，应尽量避免在管径变径处出现管径突然缩小的现象，以避免在蒸汽管道中出现蒸汽凝结水，造成管道水击的问题。

3.3供热管网的直径设计

城市集中供热管网系统设计与建设中，应充分秉承科学合理的设计理念与设计思想，合理运用先进科学技术，划定适宜开展集中管线管理的区域。出于有效降低供热管网供热半径的考量，优化管线成本投入的控制，减小供热管网运行中所面临的阻力与限制，要求设计人员以供热管网管线运行的具体情况为基础，深化分析供热管线的设计原理，做好细节设计工作[2]。在供热管网设计时，应严格控制阀门的安置数量，优化管线布置，避免由于管线设计不合理而导致中间环节出现不必要的能源损耗。对城市集中供热管网进行设计时，应充分明确管网直径设计的重要性。在实际管网直径设计时，应凸显其离散型特征，基于管网布局情况采取多种组合方式，同时，应充分考量城市集中供热管网的流量设计工作，优化管段直径设计。管段直径设计时，应确保直径设计可以为管道热负载值奠定承载基础，并预留一定的富余空间，充分体现直径设计的经济性要求，减少管道建设成本支出，提高城市供热管道自身使用价值。供热管网直径设计时，应切实考量管网直径与管网供热效率及供热质量之间的关系，通过优化管网直径设计，保证管网供热质量。

3.4优化管网的运行模式

随着时代的发展进步，科学技术水平显著提高，计算机技术与信息技术在供热管网设计中起到了日益重要的作用，基于计算机技术与信息技术而产生的各种智能监控体系，极大地优化了供热管网运行。通常来说，在城市集中供热管网运行过程中，热量消耗与损失是不可避免的，但考虑到管网集中供热的优势，需在管网优化设计时，强化各种监控体系的监管工作，尽可能减少供热过程中的热力损耗。同时，通过有效融合热工工艺和现代化控制技术，为供热管网供热的精准性提供支撑，减少供热误差，强化管网的精细化设计，保证供热管网的良好运行。另外，在城市供热管网优化设计时，应采取完善的技术操作规范与系统管控机制，促进硬件与软件系统之间的协同效果，为城市供热管网高速运行起到促进作用。在城市供热管网设计调节时，首先需要对相关供暖建筑室内温度进行有效控制，为城市供热管网运行的稳定性提供保证。不考虑供热管网热量损耗时，城市供热管网能够为城市居民提供的热能总量为散热装置能够释放热量的综合，即城市集中供热用户所能够获取热量的总和。对城市热量管网运行模式进行调节时，应重点调节供热管网中热源的供水温度、管网循环水量、管网在不同阶段的流量及日供暖时间，以保证管网供热的高效性及优质性，减少管网供热损耗问题[3]。

4结语

在城市集中供热管网中，针对其存在的缺陷与不足，应基于城市集中供热管网的重要作用，采取管网布局的优化设计，蒸汽管网还需改善管网凝结水问题，调整管路直径设计，并优化管网运行模式等方式，实现供热管网优化设计，有效减少供热管网热量损耗问题。

【参考文献】

【1】张莉.探讨城市集中供热管网的优化设计[J].山西建筑,2019,45(5):101-102.

【2】董贤.关于城市集中供热管网设计中的问题及分析[J].四川水泥,2018(11):101.

【3】郭秀峰.城市集中供热管网优化设计研究[J].工程建设与设计(下半刊),2018(10):93-94.