楊磊（中國城市建設(shè)研究院有限公司，北京 100029）

基于室外熱力管線設(shè)計(jì)的思考

楊磊
（中國城市建設(shè)研究院有限公司，北京 100029）

結(jié)合具體工程實(shí)例，探討分析室外熱力管線設(shè)計(jì)的具體工作，并提出有效設(shè)計(jì)方案。其中主要包括熱媒選擇、用戶與外網(wǎng)連接方式、采暖熱負(fù)荷計(jì)算、水泵流量和揚(yáng)程確定、外網(wǎng)方案設(shè)計(jì)、管道補(bǔ)償設(shè)計(jì)、管道保溫及固定支架設(shè)計(jì)等內(nèi)容，同時(shí)提出具體設(shè)計(jì)對策。實(shí)際應(yīng)用表明，該設(shè)計(jì)方案有效指導(dǎo)管線施工實(shí)際工作，促進(jìn)熱力管線工程質(zhì)量提高，可為類似工程提供啟示。

室外熱力管線 設(shè)計(jì) 水泵流量 水泵流程

在室外熱力管線工程建設(shè)中，設(shè)計(jì)是非常重要的環(huán)節(jié)。通過采取有效設(shè)計(jì)對策，科學(xué)合理安排管線規(guī)劃，不僅能促進(jìn)設(shè)計(jì)水平提高，還能有效指導(dǎo)室外管線工程建設(shè)，促進(jìn)工程質(zhì)量提升。因此，設(shè)計(jì)工作受到設(shè)計(jì)單位的普遍重視和關(guān)注。但在實(shí)際工作中，一些設(shè)計(jì)單位技術(shù)水平較低，工作人員素質(zhì)不高，制約設(shè)計(jì)水平提升，對室外熱力管線工程建設(shè)也產(chǎn)生不利影響。今后應(yīng)轉(zhuǎn)變這種情況，綜合采取有效對策，提高設(shè)計(jì)水平，為室外熱力管線施工和供熱提供指導(dǎo)。下面將結(jié)合具體工程實(shí)例，對該問題進(jìn)行探討分析，并提出具體的設(shè)計(jì)對策，希望能夠?yàn)閷?shí)際工作提供參考。

1　工程概述

某小區(qū)占地面積約23萬m2，東西長約366m，南北長約560m，一共有90棟商鋪，建筑高度在10-20m之間，其中A1、A2、A3、B1、B2、B3、C1、C2采用風(fēng)冷模塊機(jī)組作為冷熱源，夏季提供7/12℃冷凍水，冬季提供60/50℃熱水，其余82棟商鋪采用市政管網(wǎng)供熱方式，換熱站設(shè)置樓棟中心位置，從而更好換熱，滿足各樓棟供熱需要，促進(jìn)供熱效果提高。在該工程設(shè)計(jì)中，為促進(jìn)室外熱力管線設(shè)計(jì)水平提升，更好滿足供熱具體工作需要，設(shè)計(jì)單位十分注重提高設(shè)計(jì)水平，以取得更好的效果。

2　室外熱力管線設(shè)計(jì)的對策

為提高設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)室外熱力管線工程質(zhì)量提高，在該工程設(shè)計(jì)過程中，綜合采取以下措施。

2.1熱媒選擇

集中供熱的熱媒采用熱水或蒸汽，二者對比來看，熱水的優(yōu)勢更為明顯，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：熱水供熱系統(tǒng)的熱能利用效率高，不會出現(xiàn)冷凝水和蒸汽泄漏現(xiàn)象，也無二次蒸汽的熱損失情況發(fā)生，大大提高熱能利用率，通?？晒?jié)約燃料20%—40%；供暖系統(tǒng)采用熱水作為熱媒，能改變供水溫度來調(diào)節(jié)供熱情況，可以減少熱損失，避免對周圍帶來污染；熱水供熱系統(tǒng)的蓄熱能力高，系統(tǒng)存儲水量較多，水的比熱大，易受外界因素影響小，即使水力工況出現(xiàn)失調(diào)現(xiàn)象，不會引起供暖的較大波動(dòng)，有利于確保供熱穩(wěn)定進(jìn)行；熱水供熱系統(tǒng)輸送距離遠(yuǎn)，供熱半徑大，能更好滿足用戶采暖需要。根據(jù)上述特點(diǎn)和優(yōu)勢，結(jié)合本工程實(shí)際情況，該供熱工程供回水溫為95/70℃的熱水。

2.2采暖熱用戶與外網(wǎng)連接方式

在連接過程中，采用的是間接連接方式，熱力站設(shè)置表面式水-水換熱器，用戶系統(tǒng)與熱水網(wǎng)路被換熱器隔離，形成兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)，使得用戶與網(wǎng)路間的水力工況之間不會相互影響，熱水網(wǎng)路回水管內(nèi)任何一點(diǎn)壓力，要比大氣壓力高50kPa，避免吸入空氣。

2.3采暖熱負(fù)荷計(jì)算

采暖熱負(fù)荷=采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷×采暖熱指標(biāo)×采暖建筑物的建筑面積，對該工程計(jì)算可以得知，總的熱負(fù)荷為11.5MW，90棟總和為10.35MW，初步制定方案總的熱負(fù)荷為11MW，每臺按總熱負(fù)荷75%計(jì)算，采用2臺8.5MW的換熱機(jī)組，對其進(jìn)行并聯(lián)，從而滿足采暖熱負(fù)荷的實(shí)際需要。

2.4水泵流量和揚(yáng)程確定

經(jīng)過計(jì)算得知，每臺換熱機(jī)組水泵流量選擇333m3/h，局部阻力損失為3.6m，水泵揚(yáng)程為46.2m，加上富余量，水泵揚(yáng)程=46.2× 1.2=55m，然后確定補(bǔ)水定壓系統(tǒng)，采用整體補(bǔ)水定壓機(jī)組，設(shè)置安全閥，補(bǔ)水泵啟動(dòng)壓力430kPa，停泵壓力648kPa。

2.5外網(wǎng)方案設(shè)計(jì)

室外供熱管道布置分為架空、地下、直埋敷設(shè)三種不同方式，架空敷設(shè)造價(jià)低、維修方便、管道壽命長。地下敷設(shè)維修方便，對周圍景觀影響較小，直埋敷設(shè)能節(jié)約材料和空間。考慮不同方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，結(jié)合該供熱工程實(shí)際情況，采用直埋敷設(shè)方式。熱交換站引至樓棟的二次熱媒只有供水和回水兩條管線，采用直埋敷設(shè)方式能節(jié)約投資，減少占地，避免影響小區(qū)的景觀，有利于管線施工，同時(shí)還能夠節(jié)約成本，降低工程造價(jià)。管網(wǎng)布置采用枝狀管網(wǎng)，干管與分支處都設(shè)置閥門，這樣有利于對管網(wǎng)進(jìn)行控制，方便對供熱情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，更好滿足供熱需要，提高供熱效果。

2.6管道補(bǔ)償設(shè)計(jì)

一般來說，外網(wǎng)供熱管線比較長，安裝施工完成之后，管道內(nèi)供熱介質(zhì)和周圍環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，管道會出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，在管壁內(nèi)產(chǎn)生巨大壓力，當(dāng)超過管材的強(qiáng)度極限時(shí)，會導(dǎo)致管道出現(xiàn)破壞情況。為避免這種情況發(fā)生，管道施工時(shí)安裝補(bǔ)償器，并根據(jù)管道熱伸長量選擇合適的補(bǔ)償器。通常來說，管道熱伸長量大小與管道固定點(diǎn)間的直線段長度、管材、熱媒溫度、環(huán)境溫度相關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮管道熱伸長量與管線埋深及管徑大小等，這些因素不一樣，所采用的補(bǔ)償器型號也不完全一樣。正確選擇補(bǔ)償器，有利于保證外網(wǎng)管線的使用安全，選用時(shí)，應(yīng)該綜合考慮敷設(shè)條件，盡量選用維修量小，工作可靠，性能優(yōu)良，價(jià)格較低的補(bǔ)償器。為降低成本，提高供熱管網(wǎng)可靠性，盡量利用管道上的自然彎曲段吸收管道熱伸長變形，確保管道處于良好性能和工作狀態(tài)。該室外熱力管線設(shè)計(jì)中，在管道自然補(bǔ)償不能滿足管道熱伸長變形的地方，采用波紋型補(bǔ)償器，這樣不僅能節(jié)約投資，還可以縮短施工周期，促進(jìn)工程建設(shè)效益提高。

2.7管道保溫及固定支架設(shè)計(jì)

直埋敷設(shè)熱水管采用預(yù)制管進(jìn)行施工，設(shè)計(jì)中也采用該方案，鋼管、保溫層、外護(hù)管緊密結(jié)合為一體，并確保各類管線滿足規(guī)范要求，保護(hù)材料技術(shù)性能要求如下：平均工作溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.12W/（m.℃），密度不大于350kg/m3，抗壓強(qiáng)度不小于300kPa，

……

……

保溫層外具有性能良好的保護(hù)層，并且其機(jī)械強(qiáng)度、防水性能滿足施工和運(yùn)行需要，預(yù)制保溫結(jié)構(gòu)滿足運(yùn)輸要求。供熱管道設(shè)固定支架，在滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求的前提下，盡量減少固定支架和補(bǔ)償器的設(shè)置。補(bǔ)償器設(shè)置在固定支架的兩端，采用對稱布置方式，從而減小支架兩端推力，促進(jìn)管道和支架更好運(yùn)行和發(fā)揮作用。

3　室外熱力管線設(shè)計(jì)的效果

上述室外熱力管線設(shè)計(jì)中，通過采取有效措施，不僅順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)，還取得良好效果。通過對不同方案的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性的對比分析，選用最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，從而有效指導(dǎo)室外熱力管線施工，促進(jìn)工程質(zhì)量提高，對管線施工產(chǎn)生積極作用。受到設(shè)計(jì)單位和施工單位的好評，也有效保障供熱效果，得到附近居民的贊揚(yáng)和高度評價(jià)，可為類似工程提供指導(dǎo)與參考。

4　結(jié)語

開展室外熱力管線設(shè)計(jì)中，應(yīng)該結(jié)合具體需要，采取有效對策，促進(jìn)熱力管線更好運(yùn)行和工作。這樣不僅能指導(dǎo)管線施工順利進(jìn)行，還能確保管線工程施工質(zhì)量提高，更好滿足居民供熱需要，為人們?nèi)粘Ｉ顒?chuàng)造良好條件。上述室外熱力管線設(shè)計(jì)取得良好效果，類似工作可從中得到啟示與借鑒。

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