探討城市集中供熱管網的優化設計

張 莉

(太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030001)

1 概述

這些年來國內集中供暖模式的發展日益壯大，而與之相關的設計以及建設工作也越來越被重視，在上述工作開展進程中，基于城市集中供熱管網的優化設計，一方面可以有效的減少供熱管網運行耗用的經費，另一方面可以極大程度的提高供熱管網的節能環保性。

2 城市集中供熱管網的優勢與不足

2.1 城市集中供熱管網的優勢

1)有效降低熱能損失。

就城市供熱管網來分析，其往往選用集中的供熱模式來開展管網運行，而集中供熱模式視角下的管網運行，可以依托相關控制系統，進一步依據室內外氣溫對內部介質溫度及流量等予以調控，最終保證供熱溫度符合要求。集中供熱模式一方面可以精準的采集用戶的取暖要求，另一方面還可以確保能源的合理配置，經濟效益以及社會效益明顯。除此之外，集中供熱管網的運行也離不開計量表的設計，依據實際情況設計的計量表可以對供熱管網的運行實施有效的監管。

2)有效減少運行污染。

城市集中供熱管網的另一大優勢在于節能環保性強，分析其原因，主要在于集中供熱管網的熱源集中且運行方式合理，對于鍋爐具備極高的利用率，同時還可以有效的運用余熱，進而極大程度的避免了熱量的損失。與此同時，城市集中供熱管網中使用的鍋爐規格遠遠大于一般鍋爐房中配置的鍋爐，而大規格的鍋爐能夠更加有效的實現能源的運用。除此之外，隨著管網技術的日新月異，對于廢料廢渣的再利用也逐步興起，一方面有效的減少了城市集中供熱管網運行中帶來的污染，另一方面通過廢料再利用拓展了供熱管網熱能的來源。

3)推動智能化發展進程。

在人工智能飛速發展的趨勢下，城市集中供熱管網的智能化發展進程也日益迅猛。在集中供熱管網運行進程中，相關智能化設施可以依據外部氣溫及時調整管網內部介質溫度以及流量和流速等要素，一方面減少了傳統調節工作中耗用的人力，另一方面可以及時的縮減管網運轉耗費的能源。除此之外，相關智能化設施還可以運用在管網的監管工作中，可以依托這類設施開展7×24 h的監管，進而在發生問題時可以利用智能化設施精準定位并及時反映至相關管理人員，最終保證故障解決的及時性和有效性。

2.2 城市集中供熱管網的不足

1)管網布局全局性欠佳。

城市建設隨著時代發展也在日新月異，然而現階段部分城市集中供熱管網在設計和建設過程中卻缺乏全局性以及整體性，沒有很好的從整體規劃的角度開展管網設計，導致后續的管網無法與建成管網有機融合，在一定程度上阻礙了城市化的進程。

2)過于偏重靜態運行。

現階段的部分城市集中供熱管網在運行方面過于偏重靜態，主要依賴于一些固化的調節模式，而未能充分考慮管網存在的熱惰性，進而引發了諸多的熱能損失。

3 城市集中供熱管網的優化措施

3.1 供熱管管徑的優化設計

供熱管管徑的大小密切關系著熱量傳輸的速度以及熱量在傳遞過程中的損耗，所以對于供熱管管徑予以優化設計十分關鍵，此外還務必要對整個管徑數量級予以把控。在具體的管徑設計以及布局進程中務必要依據集中供熱管網的特征以及具體功用來開展，保證管徑設計以及布局展現出管徑離散凸出的特征，進一步運用區塊相結合的方式針對管徑予以優化。除此之外，在優化設計進程中，務必要確保管徑傳輸熱量的最高功率符合設計要求，應該在實現供熱管管徑的優化設計的基礎上，滿足城市的持續性發展要求，并與當下的經濟狀況相匹配。

3.2 供熱管網布局的優化設計

在城市供熱體系之中，管網的供熱傳輸在其中占據了絕大部分，同時也是熱量損耗的最大之處，因此務必要對供熱管網的布局予以優化設計。在具體的供熱管網布局中，務必要在確保符合城市供熱需求的基礎上開展布局，要最大可能的避免為了降低造價而減少管網進而引發的城市供熱不足問題。與此同時，在具體的供熱管網布局設計進程中，一方面要有效把握短期效益，另一方面還要有效開展長遠規劃，以此來確保供熱管網布局設計兼具合理性、積極性以及前瞻性，以滿足城市可持續性發展的要求。除此之外，在開展供熱管網布局過程中還應該依托不同類型的管網施工技藝以及不同類型的管網設計思維，力求基于集中式管網區域的創建以有效降低管網供熱半徑，進一步有效降低管網在供熱進程中引發的熱量耗損。在管網設計進程中還應最大可能的將熱量傳送路徑予以優化，以確保不同管路熱量負荷的均衡性，要防止由于過載或空置引發的熱量損耗或者局部管路熱量負荷過重等現象。

此外，在管路設計和布局進程中還務必要注重細節的設計，尤其要嚴格控制管線閥門以及其他附件的種類和數量，以保證它們符合設計要求。在安裝進程中則要綜合權衡現場存在的諸多影響要素，要在確保供熱管網安全可靠的基礎上盡可能的保證其美觀性。考慮到管線安裝位置廣泛，遍布不同的城市區域，且存在著較為隱蔽的特征，因此造成了管路設計和布局進程中的安全隱患多，因此務必要通過合理、嚴謹的安裝布局將布局進程中存在的安全隱患降到最低，以此來降低管網在后續使用中存在的維護難度。管線長度也密切影響著管網整體的熱量輸送效率，過長的管線長度不可避免的會引發管網熱量輸送效率的降低，與此同時也為熱量輸送增加了諸多難以控制的阻力。因此在具體的布局進程中，務必要堅守化繁為簡的原則，在保證供熱效率的同時，最大可能的將管線長度控制在最小范圍內。

3.3 供熱管網運行模式的優化設計

隨著時代的進步科學技術迅猛發展，各類計算機技術應運而生，在這樣的趨勢下各類型智能監控體系也出現了，對于管網運行起到了極大的幫助。一般來說，在管網的運行過程中難免會存在熱量的損失，然而基于管網集中供熱的優點，進一步結合合理的優化設計以及各類型智能監控體系的監管和把控，則可以最大化的降低熱量的耗損。與此同時，基于熱工科工藝以及現代化控制技術的有機交融，則可以在保證供熱管網精準程度的同時有效減少誤差，進一步實現供熱管網精細化設計及運行的需求。除此之外，在供熱管網運行模式的優化設計進程中還務必要創建完備的操作規范和管控機制，力求通過硬件和軟件的協同作用進一步促進城市供熱管網運行的高效發展。

3.4 供熱管網調節模式的優化設計

城市供熱管網調節的首要任務在于有效控制相關供暖建筑室內溫度，在供熱管網穩定運行的過程中且在不考慮管網熱量損失的情況下，城市供熱管網的熱能供應總量應該等同于各散熱裝置釋放的熱量總和，同時也應等同于各個供暖用戶獲取的熱量總和。而在管網的運行調節過程中，在熱源部位開展的熱能流量及溫度等要素的調節即為集中管網運轉的調節，而針對供熱管網調節模式的優化設計主要從如下四個層面開展：其一，質的調節，即為調節管網熱源的供水溫度；其二，量的調節，即為調節管網的循環水量；其三，分階段的管網流量調節，根據不同的階段控制不同的管網流量；其四，間歇調節，即為調節每日供暖時間。

3.5 集中供熱管網系統整體優化設計

供熱管網的設計、布局以及施工與當下的社會狀況及經濟狀況密不可分，因此務必要有效的權衡城市供暖要求和社會經濟狀況這兩大要素，并在具體的供熱管網設計、布局以及施工過程中將兩大要素的權衡作為重點工作開展。在供熱管網的建設中務必要貫徹系統以及全局的觀念，力求在符合城市供暖要求的基礎上和社會經濟相互融合，在優化管網體系的基礎上還要合理的優化供熱蒸汽系統，力求將蒸汽系統簡單化并且穩定化，最大可能的消除其存在的安全隱患，進而減少供熱管網系統在后續運行中的返工返修。