浅谈集中供热管网的设计

摘要： 随着经济发展和居民生活质量的提高，城市集中供热得到迅速发展。对供热系统提出了更高的要求。本文主要介绍热负荷的分类、热指标的确定、供热参数的选择、水压图的绘制、供热管网的敷设方式等方面，阐述了直埋供热管线的设计要点及预制直埋保温管的主要质量要求，以保证供热质量。

关键词：热负荷，热指标，供热管网，敷设方式

1前言

改革开放20年来，我国的集中供热事业获得了长足的发展，目前我国 668 个城市中，268个城市建设有集中供热设施，全国集中供热面积已达86540万平方米。随着城市集中供热的迅速发展，热网越来越显示出其重要性。由于热网工程规模大、造价高，且影响面广，涉及城市规划建设和环境美化。保证供热质量能否把生产的热能根据热网用户需要进行合理分配，这就要求热网在设计过程中选择最优方案、进行最佳设计。

2集中供热管网的设计

2.1热负荷

2.1.1热负荷的分类

热负荷分为生产热负荷、采暖通风热负荷、生活热负荷和空调冷负荷。生产热负荷主要是指用于生产工艺过程所需要的热负荷；采暖通风热负荷是指当室外空气温度降低到供暖设计温度时，为保持室内空气温度符合设计要求，需由供热设备向房间输入的热量；生活热负荷是指民用建筑和工厂中生活用热。由于在山西地区集中供热管网主要为采暖热负荷，在省会城市太原部分管网考虑了一部分空调冷负荷。因此文中主要对采暖热负荷相关内容进行论述。

热负荷的确定是一项细致的工作，设计中需反复计算及核定。热负荷分为季节性热负荷和固定常年热负荷两种。山西省适用于季节性热负荷，其特点与室外气象条件有着密切关系，所以在调查时要考虑到山西省近10年间平均最冷的5d 的平均温度，室内温度不低于 18℃。准确计算热负荷，才能达到降低工程造价，减少运行成本，保证供暖质量的目的。

2.1.2热指标的确定

热指标的选择是设计中的决定因素，是否合理将直接影响初投资和运行费用。目前有些地区在设计中，热指标选用时都略有偏大，取的都是上限。而考虑山西地区近 10 年冬季温度偏高这一特点，单位面积（单位体积）热指标应取下限 + 5 W/ m2（5 W/ m3），使初投资成本减少到最经济的曲线内，可减少运行费用。

2.2供热参数的选择

供回水温差及比摩阻是影响管网设计的主要参数，选择不当，运行中不但耗电量大，还会引起管网严重失调。根据实践经验，主干线经济比摩阻在30Pa/ m～70 Pa/m为宜，支线大些可有利于调节，但不应超过 300 Pa/ m。温差大循环量则小，温差小循环量则大。

2.3水压图的绘制

绘制水压图是一项主要设计程序，不能省略，尤其是在供热管网设计上和运行中，能够随时掌握供热系统是在什么样的工况下运行；管网中各点压力大小变化如何；系统能否安全运行；水力计算是否正确；用户入口选择方式是否合理，特别是地形复杂供暖半径较大的供热管网，其必要性更为突出，水压图的形式能明显清晰地表示出上述各项内容。现在有些设计仅凭经验，根本不搞什么水压图，这给将来的运行调节造成了很大麻烦，只有绘制出水压图，才能有利于进行管网的水力平衡。

2.4供热管网的敷设方式

供热管网敷设方式分为架空、地沟和直埋三种方式。直埋敷设与架空敷设相比，具有不影响城镇景观、热损失小的优点；与地沟敷设方式相比，具有占地少、施工周期短、维护量小、使用寿命长等优点，在供热行业得到了广泛应用。经过 20年的发展，供热行业对直埋敷设的设计理论及应用技术都有了较深入的研究，直埋敷设方式已成为一项较为成熟的技术。在供热管线实际运用中直埋管线也得到了广泛的应用。例如，太原市集中供热工程从1993年开始在热水管网上采用直埋敷设方式，积累了较为丰富的经验。目前，太原市集中供热工程直埋管线长度约 162km，管径为DN1000-DN80。其中有补偿管线长度约为 145.5 km，无补偿管线长度约为 16.5km。

直埋供热管线在我国经过数年的应用实践和科学实验，许多设计人员认识到，即使直管段的温度应力水平超过屈服极限，直管也不会出现破坏，这样充分肯定了应力分类法的正确性。越来越多的设计人员开始采用应力分类法进行直埋管道的强度计算。这样无补偿冷安装直埋敷设的管网运行温度提高到了130℃，这样可大大降低供热管网直埋敷设的投资，供热管网直埋敷设得到了更加广泛的应用。

2.5直埋供热管线设计要点

2.5.1设计技术措施

1）管线定位时要与相关部门协调，进行管线定线的调整，充分利用自然补偿。

2）合理设计管件结构 ，如弯头曲率半径的选择，三通加强方式的选择等。

3）尽量减少和避免不宜作为自然补偿的 10° ～60°的弯头。

4）尽量减少不可视为直管段的折点，以减少补偿装置数量。

5）合理布置管线分支、补偿器和必要的固定墩，以减小管道及各种管件的应力。

6）直埋管线应选用钢制焊接连接阀门。

7）固定支架宜选用保温管生产制造的保温节。

2.5.2直埋供热管线施工中应注意的事项

由于直埋供热管线受力状况较为复杂，管道内应力较大，因此必须严格按设计图纸施工。如确需变动，应由设计人员认可并出具变更手续。应特别注意如下问题：1）不得随意增加和减少管系中的弯头和折点；）不得随意改变管系中的补偿装置、分支点；3）不得随意改变管系中管道的埋深；4）保证管道焊口质量，严格按设计要求做好保温接口；5）保证管道周围砂垫层符合设计要求。

2.6预制直埋保温管主要质量要求

高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管应符合下述要求。

1）钢管材料、尺寸公差及性能应符合 CJ / T 3022 或 G B/ T9711. 1 或 G B/ T 8163 标准规定。

2）保温发泡前，钢管表面应去除铁锈、油脂、灰尘、水分等沾染物。

3）外护管使用温度条件为- 50℃～+ 50℃。

4）外护管密度不应小于940 kg/ cm2。

5）外护管任意位置的拉伸屈服强度不应小于19Mpa，断裂伸长率不应小于 350%。

6）在常压沸水中浸泡90min，泡沫吸水率不应大于10%。

7）保温层任意位置的泡沫密度不应小于 60 kg/ cm2。

8）保温层泡沫径向压缩或径向相对形变为10%时的压缩应力不应小于0. 3。

9）未进行老化的泡沫保温层50℃状态下的导热系数不应大于0.033W/ （m・ K） MPa。

3总结

通过几年来的实践，认为在集中供热管网设计中，热指标的确定、热负荷的计算、热媒的选择、水压图、管网的敷设形式等都应在设计中予以重视，认真考虑，这样才能使工程设计做到科学经济、合理。

参考文献

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李俊杰 男 辽宁沈阳人 硕士学位 研究方向：生活热水集中供应的节能研究。