城市供热管网的优化设计策略分析

城市供热管网的优化设计策略分析

王家栋

济南能源工程集团有限公司 250000

摘要：在城市建设过程中，各地应积极加强对热力管网的设计与建设工作，依照本地的基本发展情况及热力管网的实际建设需求来对其进行优化布局，为用户提供更加高质量的供热服务。设计人员也应不断提升自身的技术实践能力，全方位满足城市供热需求，并进一步加快推动现代化城市的发展。

关键词：城市;供热管网;优化设计

前言

城市供热管网对城市居民生活质量有极大的保障作用，在科技发展和节能降耗的共同推进下，我国城市现有的供热管网在运输能量的过程中对资源和能量的消耗问题已经得到越来越多人的关注，优化供热管网成为城市发展的当务之急，需要深入分析。

1城市热力管网布局设计概述

1.1城市热力管网的基本敷设类型

在城市热力管网的布局设计过程中，应综合考虑该城市的实际供热负荷需求、气候环境条件及城市的具体发展规划等影响因素，并以此为根据进行管网的布设。目前，国内城市热力管网的规划布置普遍采用枝状管网结构，该类结构的应用相对比较灵活，能够有效提升供热过程的安全性。与此同时，枝状管网结构还能在极大程度上减少传输过程中的热量损耗，从而在根本上提升热力管网的供热效率。此外，根据位置的不同区分热力管网类型，可将其分为地下管网及地上管网。其中地上管网集中应用于工业生产，而地下管网则主要应用于普通居民的日常供暖。相较于地上管网，地下管网的布置具有不影响城市交通及环境的优势。

1.2城市热力管网的主要应用优势

城市热力管网的建设及运行能够更好地满足用户在取暖方面的需求，并有效提高能源配置的合理性，降低供热过程中的热能损失。与此同时，热力管网的应用还具有极高的节能环保性，通过充分应用其余热，能有效防止大量热量损失的问题。城市热力管网通常采用规格较大的锅炉设备，并采用废料回收利用的方式，能进一步提高能源的利用效率。此外，随着城市热力管网技术及智能化技术的快速发展，相应的智能化设施也逐渐得到了升级。智能化管网系统的应用，能够更好地降低管网运转过程中的能量损耗，减少人工操作所带来的误差问题，从而进一步提高热力管网运行的高效性。

2城市热力管网布局设计的基本原则

2.1安全性原则

在城市热力管网的布局设计工作中，工作人员应把整个过程中的安全保障问题放在首要位置。首先，要确保施工技术具有绝对的安全性，加强对热力管网工程现场的安全管理工作，从而为施工人员的人身安全提供绝对的保障。其次，有关单位应确保管网建设工程施工过程中的相关设备、管道等材料的质量能够达到绝对的标准，确保热力管网工程的布设质量，从而为用户的使用安全提供可靠的保证。最后，在实际的管网布局设计过程中，设计人员还应根据周边建筑物、管线分布情况等合理安排管道管线的具体位置，并确保管道之间留有足够的安全距离。

2.2高效性原则

热力管网的布局设计应始终与城区发展保持在同一水平线，因此，设计人员需全面考虑城市热力管网的长远发展，建立先进高效的城市热力管网系统。同时，为确保供热过程的可靠性，还应在管网之间设置相应的联络阀和连通管，避免因部分区域出现故障而导致系统瘫痪。此外，工作人员要确保施工技术的高效性，通过高质量的施工作业，确保热力管网系统更好、更快地完成建设。

2.3实用性原则

在城市热力管网的布局设计过程中，设计人员在注重安全性的同时，还应尽可能降低成本支出。通过采用安全且经济的管网铺设方式，适当控制主干路的距离，将管线占地面积缩小至合理范围，并进一步降低整体的工程造价。与此同时，施工工期的合理缩短，也更加便于管网系统的后期维护和管理。此外，在管线路由的选择过程中，应尽可能选择一些交通流量较小、人口相对不密集的乡间路或工业厂区，从而避免对城市交通产生不必要的影响。

3优化设计城市供热管网的策略

3.1优化管网布局

优化管网布局是优化设计城市供热管网首要任务，其布局设计直接影响到供热管网的整体效益，关系到居民具体接收到的能量情况，合理的管网布局可以有效降低能量损耗问题。对此，工作人员应当依托于城市基本供热需求，综合供热管网范围内人口分布、人口流动等情况，保证布局的合理性，并尽可能降低管网实际铺设面积，减少优化成本，避免产生不必要的城市供热问题。此外，在优化设计方案满足当前城市需求的前提下，适当进行前瞻性设计，从布局上做好供热管网运行的长远规划。例如，根据城市规划，综合分析城市水文地质、热源位置、园林绿化、地下管道、地上管道以及热负荷分布等因素，在布局的平面设计上可以选择树枝状敷设方式，尽可能的避免管道弯曲敷设方式，缩短能量传输距离，保持平直，保证施工的顺利进行，将主干线设计在大用户附近，优化传输路径，均衡管网的负荷，保证布局的合理性。条件允许的情况下，可以采用虚拟仿真技术进行设计模拟，找寻设计问题并加以改正。

3.2合理选择材料

供热管网材料的优化主要是为了避免产生凝结水问题，从根本上提升管网质量。一方面，在保温材料的选择上，需要工作人员严格检查材料质量和实际性能。从当前技术来看，聚氨酯材料比岩棉材料更适合供热管网的保温任务，能够最大化的减低保温材料沉降现象出现的概率，弥补传统保温材料存在的缺陷。同时，聚氨酯材料导热效果更低，可以保持0.022左右的导热系数，保证供热的稳定性，需要在设计中重视对该材料的使用。另一方面，优化材料使用方式，包括但不限于保温材料、管道材料，检验设备的运行质量，保证供热管网内各材料、设备都可以符合国家规定标准，提升设计质量。例如，在凝结水从疏水阀排入总管过程中，应当保证在总管和输水管间设有止回阀；在供暖过程中，避免出现马上启动供气阀行为；优化管径设计，杜绝管网管径变径处存在突然缩小管径的问题，避免产生水击现象。

3.3科学设计直径

无论在哪个城市，集中性都是城市供热管网的主要特点，需要工作人员坚持科学设计原则、秉承效益最大化的设计思路，将集中管线的区域进行细化，缩短管网供热半径，降低优化成本，将其在实际运行中面对的限制和阻力进行尽可能的消解。首先，工作人员需要根据当前管网运行情况，明确其设计原理，从细节入手，重视细节处理，尤其是需要控制好阀门在供热管网中的设定数量，可以运用信息化技术事先进行设计建模，将设计图纸转化为三维可视化模型，分析阀门设定点的合理性。其次，重视管网直径设计，设计中应当将离散型特点进行充分凸显，灵活运用组合方式，综合管网直径、供热质量、供热效率三者的关系，其中按照质量、体积流量的计算公式分别为：

d=594.5

d=18.8

其中，G—介质质量流量，t/h；Gv—介质体积流量，m3/h；ω—介质流速，m/s；ρ—介质密度，kg/m³）。需要坚持经济性原则，保证直径设计的合理性。同时，应当注意设计上要预留适当的富余空间，降低运行风险。最后，在设计落实时，也就是施工过程中，做好现场监督，进一步分析自身设计的科学性，一旦存在问题，在对施工影响不大的基础上及时进行调整。

结束语

综上所述，优化设计城市供热管网需要从其现有的不足和缺陷入手，按照自身城市特点，优化管网的布局情况，并重视选择技术水平相对较高的材料，降低当前供热管网中存在的较多热量耗损问题，节省资源，从而促进城市的节能减排，实现“绿色”发展。

参考文献：

[1]王连石.关于城市供热管网泄漏故障诊断的思考[J].中国设备工程，2020(16):151-152.

[2]刘镇元.浅谈城市低温循环水供热管网的水力平衡问题[J].智能城市，2020,6(11):56-57.