楊世杰

摘要：我國城市化快速發(fā)展的過程中集中供熱已經(jīng)成為了供熱服務的重要模式，集中供熱長輸熱水管道的設計施工具有重要意義，直接決定供熱質(zhì)量和效果。因此應結(jié)合集中供熱長輸熱水管道的情況科學開展設計施工工作，以完善性、全面性的設計為施工工作作出指導，促使相關集中供熱長輸熱水管道工程的良好建設發(fā)展，為居民提供高質(zhì)量、高水平的供熱服務。

關鍵詞：集中供熱;長輸熱水管道;設計施工

集中供熱常輸熱水管道的設計施工過程中，應結(jié)合工程項目的施工需求提出長輸熱水管道敷設施工的設計建議、管道系統(tǒng)優(yōu)化施工的設計建議，以高質(zhì)量的設計內(nèi)容增強后續(xù)施工建設工作效果和水平，達到預期的設計指導目的。

1 集中供熱長輸熱水管道設計施工的基本原則

為確保在設計工作中能夠為集中供熱長輸熱水管道的施工提供準確依據(jù)，追尋其本性的原則要點。其一，結(jié)合具體的規(guī)劃內(nèi)容綜合分析管道的熱負荷分布情況、熱源的情況、地上與地下管道分布情況、水文特點等，按照此類數(shù)據(jù)信息和資料內(nèi)容明確經(jīng)濟和技術(shù)指標;其二，研究熱負荷布局的特點，應保證主干路貫穿集中負荷帶，減少長度，使其處于平直的狀態(tài)，幫助企業(yè)降低施工造價成本;其三，在設計期間應考慮到設置安全性與經(jīng)濟性的管道敷設模式，盡可能降低管線的占地面積，減少工程施工的周期時間，為后續(xù)管道的管理工作和維護工作提供便利;其四，根據(jù)城市環(huán)境美化要求，所設計的管線應遠離與市區(qū)人口居住較為密集且交通流量很大的區(qū)域，同時確保整體管線的布局和城區(qū)發(fā)展的整體規(guī)劃相互統(tǒng)一，做好可行性的分析工作;其五，在各個管道中合理設計聯(lián)通管和聯(lián)絡閥，增強過熱的可靠性;其六，為施工部門設計具有安全性、高效性特點的工藝技術(shù)，便于進行施工維護和管道的管理;如果管道周圍區(qū)域有其他的市政管線或是建筑物結(jié)構(gòu)、構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)，應做好距離的設計工作，以免后續(xù)施工的過程中因為破壞市政管線或是其他的建筑物結(jié)構(gòu)出現(xiàn)安全問題、質(zhì)量風險，提升后續(xù)施工的便利性。

2 集中供熱長輸熱水管道設計施工的措施

2.1 管道敷設施工的設計

管道敷設施工效果對集中供熱長輸熱水管道的后續(xù)運行穩(wěn)定性、可靠性會產(chǎn)生直接影響，因此在設計環(huán)節(jié)應結(jié)合管道特點和情況，科學進行敷設施工的設計。如圖1所示，主要的設計措施為以下幾點：

2.1.1 架空敷設施工的設計

集中供熱長輸熱水管道的架空敷設一般在工廠區(qū)域與公司區(qū)域，此區(qū)域內(nèi)有諸多機械設備，能夠為管線的架空敷設提供充足的空間，預防和其他市政管線之間相互交叉所帶來的影響。并且設計架空敷設的施工模式，還能預防對工廠的機械設備產(chǎn)生危害，充分彰顯工廠空間的作用。如果是居民住宅區(qū)域或是公建單位區(qū)域，架空敷設施工設計的應用缺乏一定的實用性，如果一定要在居民住宅的區(qū)域設計架空敷設的施工模式，就必須要結(jié)合城市精神面貌和規(guī)劃內(nèi)容、按照小區(qū)的規(guī)劃情況，在合理的位置設計架空敷設的部分，以免影響管線后續(xù)的正常運行。

2.1.2 地下直埋敷設施工的設計

目前在集中供熱長輸熱水管道的設計工作中，地下直埋敷設施工的設計較為常見、應用的范圍也很廣，可以滿足住宅小區(qū)和公建建筑方面的管道埋設要求，應該采用地下直埋的敷設施工設計方式，并且配合設置管線防腐措施和防水措施，選擇聚氨酯材料與氫聚塑材料進行保溫和防腐，其中保溫層主要設置聚氨酯材料，注重材料發(fā)泡處理，使其包裹在管道外部區(qū)域，由于聚氨酯材料的導熱系數(shù)很低，自身的重量很輕不具備吸水性能，只能夠起到高效化保溫的作用。而氫聚塑材料的應用需要將其均勻涂抹在在管道外部，以此來增強管道的防水性能和防腐蝕性能。在管道接口位置的設計方面，將玻璃鋼制作成為保護層，同時在聚氨酯保溫層的外部還需設計聚乙烯保護層，提升保護層的強度和耐久性。為確保管道敷設的設計方案內(nèi)容完善性和全面性，保證施工工作效果應制定以下幾種設計方案：①無抵償類型直埋敷設的設計方案。一方面，應將管道的埋深設計在合理范圍之內(nèi)，利用管道和土壤相互之間的摩擦，避免熱力管道出現(xiàn)熱延長的現(xiàn)象，施工部門對管道預熱操作以后才能填土。另一方面，設計方案中應要求管道預熱期間將溫度控制在裝置溫度和運行溫度差值的1/2，管道的直徑也應設計在合理范圍之內(nèi)，以免對后續(xù)的供熱效果造成影響。②增加一次性抵償器類型的直埋敷設施工設計方案。施工期間注意使用抵償器實現(xiàn)抵償?shù)哪康?，確保能夠滿足裝置方面、預熱方面溫度的管道熱伸長量要求，同時要求完成管線設置施工以后開展溫度的預熱工作等待管道伸長，對一次性抵償器進行焊接牢固后填土，此類方式適合應用在車輛很多的公路施工位置，管道預熱之前即可填土，不會對正常的交通造成危害。③制定增設直埋類型熱力管道抵償器設備的施工設計方案，并且注意先在現(xiàn)場區(qū)域設置固定墩，將固定墩的距離計算出來，然后使用具備一定抵償功能的熱力管道抵償器設備，對兩個固定點相互之間的管道熱伸長量進行控制，準確計算管道預熱階段的推力情況，所計算的應力必須要比運轉(zhuǎn)溫度期間鋼材的應力低。

2.2 管道系統(tǒng)的施工設計措施

為確保管道系統(tǒng)施工效果，應做好相關的設計工作，在設計方案中明確管道系統(tǒng)的設計要求、內(nèi)容，為后續(xù)合理開展施工工作提供基礎保障。①重點進行管道布局的完善和設計。目前，我國在集中供熱長輸熱水，管道方面已經(jīng)開始通過創(chuàng)建數(shù)學模型的方式分析工程區(qū)域的實際情況，按照數(shù)學模型的內(nèi)容進行布局的優(yōu)化，取得了良好成效及經(jīng)濟利益。因此，在為管線施工工作提供設計方案的過程中，應重點使用現(xiàn)代化的數(shù)學模型技術(shù)，根據(jù)工程的要求設定投資、運行、維護的總和最低的目標函數(shù)，之后利用各類設計方式的對比尋找最為良好的設計模式。同時按照城市規(guī)模特點、熱水管線的特點與熱源位置的情況，要保證供熱能力、滿足不同用戶的供熱需求完善主干線的設計內(nèi)容，確保在設計方案的引導下使得施工部門可以高質(zhì)量、高效率進行主干線的施工建設。②重點進行管道系統(tǒng)平衡性的設計，利用臂式管道系統(tǒng)，使得熱水媒介可以通過熱水管道傳輸?shù)接脩粝到y(tǒng)，應結(jié)合具體的工況特點，計算用戶的供熱流量，保證管道的設計能夠滿足負荷需求。并且為了能夠增強管道系統(tǒng)的平衡性，應結(jié)合具體的規(guī)定計算水力平衡指標，保證每個環(huán)路的水量都能與設計標準要求相符。另外還需在室外各個環(huán)路和建筑入口的熱水管道中設計平衡閥或者是水力平衡元器件，達到平衡管道系統(tǒng)的目的。③完善管道網(wǎng)絡的設計方案，遵循技術(shù)可靠性與成本最低化的基本要點，設計工作中分析與道路相互平衡的管線情況，盡可能減少穿越主要交通道路的管線設計數(shù)量，保證管道系統(tǒng)能夠遠離車行道。對于地上敷設管道的施工工作應規(guī)避給交通正常運行和城市環(huán)境美觀性造成影響，為增強管道應用的耐久性，需要將管道設計在有利的地段，避開滑坡地段、松軟地基的地段，以此保證管道網(wǎng)絡系統(tǒng)的良好設計。此外，為有效控制管道施工的成本，在設計的過程中應重視補償器部件和閥門部件的設置，將主干線設計在熱負荷非常集中的位置，按照設計方案內(nèi)容、設計規(guī)劃內(nèi)容合理進行主干線的施工，降低工程建設成本。

2.3 管道系統(tǒng)補償施工的設計

集中供熱長輸熱水管道設計過程中應以增強管道系統(tǒng)補償施工效果為目的做好設計工作，為施工部門提供準確、可行、全面的補償施工建議和措施。如圖2所示，①設計熱力管道的補償方案。在設計工作中，可設置自然類型和補償器類型兩種補償方式，自然類型補償設計主要是借助管道自身自然彎曲的彈性使得管道能夠?qū)崿F(xiàn)熱變形，適合應用在長度在20m范圍內(nèi)、并且彎曲應力在80 MPA之內(nèi)的管道施工中。而補償器類型補償設是在自然類型補償方式不能滿足基本需求的情況下所使用的補償方法手段，需要在管道上設計補償器設備，使其能夠符合管道熱變形的需求，例如在管道上設置波紋管類型、方形類型和套筒類型的補償器。②設計波紋管補償器應用方案。波紋管補償器主要是由一個或者是多個波紋管與結(jié)構(gòu)件所組合而成，可以預防由于外界溫度產(chǎn)生變化所導致的管道尺寸變化問題，具備一定的承載性能和承壓性能，結(jié)構(gòu)非常緊湊耐腐蝕的性能較高，該裝置應用在管道中可以增強補償施工的效果，例如集中供熱長輸熱水管道在地下溝中敷設，可以采用具有一定耐雨水和污水腐蝕優(yōu)勢的波紋管補償器，安裝波紋管膨脹節(jié)之前要求全面檢查設備的型號和規(guī)格，安裝時應確保內(nèi)襯筒方向和熱水介質(zhì)流動方向處于一致的狀態(tài)。

2.4 泄漏檢測系統(tǒng)與關鍵節(jié)點施工設計

泄漏檢測系統(tǒng)的施工應用目的在于檢測管道是否存在泄漏的問題，一旦發(fā)現(xiàn)有泄漏問題就可以及時進行處理，以免因為泄漏現(xiàn)象導致管道的使用壽命而增加運行的成本費用。因此應結(jié)合施工特點和情況制定泄漏檢測系統(tǒng)的設計方案，將報警線設置在管道保溫層的內(nèi)部區(qū)域，報警線和現(xiàn)場區(qū)域的檢測系統(tǒng)之間相互連接，利用檢測技術(shù)分析泄漏數(shù)量和位置，實時性進行管道的監(jiān)控和檢測分析，準確進行泄漏定位和處理，為提升施工質(zhì)量提供保障;而關鍵節(jié)點的施工設計過程中，應重點分析集中供熱長輸熱水管道施工的位置情況，尤其是國道位置、高速公路位置、水利工程位置、山梁位置等，應按照施工位置的特點制定管道暗挖施工的設計方案，促進管道暗挖及設計方案更加之高效化，以免管道的不合理施工產(chǎn)生質(zhì)量問題。

3 結(jié)語

綜上所述，集中供熱長輸熱水管道的設計應按照施工工作的需求和特點來制定完善的設計方案，所以應遵循基本性的設計要點，做好管線敷設的設計、管道系統(tǒng)施工設計、管道系統(tǒng)補償設計、泄漏檢測系統(tǒng)與關鍵節(jié)點施工設計等工作，并且完善設計方案和規(guī)劃內(nèi)容，為施工工作提供一定的指導。

參考文獻：

[1]詹益勝.供熱直埋大管徑熱水管道應力研究[D].華北電力大學，2017.

[2]喬雪亮.長輸供熱熱水管道技術(shù)經(jīng)濟研究[D].山東建筑大學，2016.

[3]楊潔.熱力管道入廊設計要點分析[J].建筑熱能通風空調(diào)，2019（8）：75-77.

[4]鄭秋爽.熱水供熱系統(tǒng)長輸管線的可靠線研究[D].哈爾濱工業(yè)大學，2017.