摘要：目前常见的供热管网形式有传统的枝状管网、环状管网等。双管枝状管网目前是我国主要使用的管网形式，当新增热用户后，可在原枝状管网的基础上局部构成环路和增加多热源联网运行。双管环状管网形式应用于供热规模较大的集中供热系统可有效提高集中供热管网的可靠性，使系统在发生事故时热用户受到的影响最小。在单一环状管网的基础上，我国许多城市的集中供热管网开始向多热源环状发展，但与集中供热发达国家相比，我国对多热源环状热网的探索和使用正处于发展阶段。本文针对城市热水集中供热管网形式多样化问题进行简要分析。
关键词：城市；热水；集中供热；管网；形式多样化；问题
1供热管网形式多样性分类
城市热水集中供热管网形式多种多样，但主要可以分为结构形式多样性和连接形式多样性以及循环分级三部分。结构形式的多样是指管网形状是枝状还是环状，是单管制还是双管制等，结构形式的多样性取决于热网的供热半径，热源与热用户的相对位置，对管网可靠性要求等因素；连接形式的多样性取决于不同热用户对热媒温度、压力、流量等的不同要求，连接设备的选取需从技术经济性、安全性等多方面考虑；从循环分级的角度可按循环水泵的设置情况分为单级、双级和多级循环。
1.1支状供热管网
顾名思义，这种管网的敷设方式，像大树一样以热源处为起始点向外辐射，一条主干线，众多支干线，供热管网的管道直径随着与热源距离的增加而减小。因其具有建设投资小，运行管理比较简便的优点，目前被广泛采用。但枝状管网没有备用功能，供热的可靠性差，当管网某处发生故障时，在故障点以后的热用户都将停止供热。
1.2网格状管网
供热管道具有多条主干线，管道直径普遍较大，各主干线间构成环路形成网格状，网格状管网通常设两个或两个以上的热源。网格状管网具有良好的备用功能，当管路局部发生故障时，可经其他连接管路继续向用户供热，甚至当系统中某个热源出现故障不能向热网供热时，其他热源也可向该热源供热区域继续供热，管网的可靠性好，但造价较高。
1.3单向环主干线热水供热管网
单向环主干线热水供热管网（以下简称单向环网），沿程供水管道也是回水管道，主干线流量不变，温度沿流动方向逐渐降低。这种管网结构形式目前还处于研究的起步阶段，与传统的双管制管网不同，单向环网环状主干线只有一根干管，且管径保持不变，但连接热用户的支干线仍保持双管制。单向环网可连接多种热用户。由于热媒温度沿程逐渐降低，对于低温地板辐射采暖、通风空调等对热媒温度要求比较低的热用户来说，可以仅通过调干节混水泵的运行功率，改变一级网和热用户回水的混水比提供给这些热用户适宜的温度和流量参数。
1）单向环网的热力可及性。热力可及性的概念是针对单向环网沿热媒流动方向温度梯级降低.热网末端能否满足热用户供水温度要求而提出的。热力可及性与热用户要求的最低供水温度密切相关，仅当一级网供水温度高于热用户要求最低供水温度，才可能通过混水设备或换热器实现热用户的热力可及。
2）单向环网的可靠性提高方法。单向环网具有占地少，节省投资，温度承载力和负荷适应力要优于传统环状管网系统的优点，但也存在可靠性低的缺点。单向环网的主干线虽然为环状，但由于管网制式为单管，不具备后备供热能力，在主干线发生故障时，主干线环路会因故障而停止向热用户供热，而双管环状热网可通过关断阀门分解成几个枝状管网继续运行。为缩小热水管网发生故障时的影响范围，在热网中输送干线每隔2000m-3000m，输配干线每隔1000m-1500m需装设分段阀门，如使用蝶阀，应采用双向蝶阀。而对于单向环网，可通过增加连通管来提高可靠性。
1.4梯级热水供热管网
梯级热水供热管网形式多样。从结构形式上分为单管制供热管网和单双管混合制供热管网;从连接形式上分为直接连接、间接连接、三通混水直连、四通混水直连等。以不同热用户和连接形式的梯级供热系统为例，可以看出不同类型的热用户可连接在热网的不同位置，间接连接热用户连接在热网前端可拉大供回水温差，增强换热器换热效果;三通混水和四通混水热用户控制灵活，可连接在热网任何位置，地板辐射采暖和风机盘管热用户对热媒温度要求较低，可连接在热网后端。梯级热水供热管网系统的可及性选取单双管混合制的梯级热水供热系统判断流量可及性和热力可及性。系统前端管网制式为单管制，连接散热器热用户，设计供回水温度85℃/60℃；后端管网制式为双管制，连接地板辐射采暖热用户，设计供回水温度60℃/50℃，则管网需同时满足单管部分末端热力站入口温度要求（85℃），双管部分热力站入口温度要求（60℃）。
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2集中供热安全隐患分析
2.1备用能力不足
导致集中供热出现问题的重要原因之一就是热源备用能力不足，备用能力不足是由于热源的供热能力与热网的负荷发展不契合，造成集中供热的安全裕度不足。与此同时，在现有的热源供应能力的基础上，城区居民小区扩建速度的迅猛加快，造成片区供热面积的急速增长，从而导致片区热源供应不足的矛盾凸显，企业又面临着供热的安全性和经济性的两难选择。目前，电热企业普遍采用2台机组供热，单一孤网运行，2台机组是热电联产热网的唯一热源。如果任意一台出现故障，将造成另一台机组不能满足热网的负荷需要，可能造成大面积供热不达标或管网末端不热的情况。
2.2一次网事故补水能力不足
集中供热热源目前大多为热电厂，一次网补水一般采用电厂化学车间的超滤除盐水，制水能力一般为100-200吨/小时，去除电厂自身需要，能持续补给热网的一般不足100吨/小时。而目前一次网大多采用直埋敷设方式，管道泄漏不易查找，另外大多城市的热网为支状结构，发现、处理泄漏点系统会大量失水，而处理后恢复，又需要短时间内大量的补水，以目前的热电厂补水能力很难满足。可以考虑在热源侧建设蓄热罐，既满足调峰需要，又可作为应急补水源。
2.3应急预案不完善
由于部分电热企业对于机组停运的应急处理措施不完整，有关应急的预案不明确，缺乏实用性，应急措施不灵活等原因，造成供热机组出现故障而不能尽快解决，严重影响到极寒天气下居民的正常用暖。应急预案的不完善主要包括以下几点：第一，对单、双机停运的应急措施要求不明确；第二，预案编制的笼统，与实际应急操作脱节；第三，应急防冻措施的具体要求没有体现出来；第四，现场应急处理方案不全面；第五，企业对于人员的分工不明确，缺乏实战演练。
2.4水力失调
水力失调直接影响用户的供热质量，并造成能源浪费。热网具有天然的水力失调特性，通过设计难以改变，只能在运行中通过调整来
改善。而调节设备的缺失和失效，直接影响了热网的水力失调，应引起足够的重视。另外，当系统运行时，泵类机械的大量使用，可能加剧热网的水力失调。一般的泵类机械产生的流量通过节流阀等进行节流调节，这种调节方式控制简单，但精度不高，大量使用水泵，且调节不当会破坏管网的平衡，加剧水力失调。如果通过控制电动机的转速来调节流量，调节精度高而且可以降低对能源的损耗。所以在考虑市场的价格、机械的容量和机械运行带来的效益和经济负担等基础上，应考虑变频技术的应用。
3供热管网的管理策略
对于存在多热源、多用户的供热系统，供热系统较为复杂，一般分为以下几种情况：①由供热公司统筹建设的供热管网；②各热源单位分别建设自己区域内的供热管道，只管理自己范围内的部分；③不但各热源单位建有供热管道，部分热用户也拥有自己的供热管道。热网的复杂性是由城市初期发展不均衡，缺乏热网建设的统一协调造成的。由于供热管网构成的复杂性必然会造成热网管理困难的现状。在各方管道连通，提高供热可靠性的同时，也造成计量和费用核算上的困难。必然会面临热网前期管网建设费用的分摊，管道租用费用征用等现实问题。由政府出面对供热管网进行统一规划，对既有管网进行收购，委托某一热源单位管理或成立专门的供热公司统一管理是一条必经之路。只有对供热管网统一管理，才能均衡的对各段进行检修和维护，保证热用户的正常供热。
热网的应急预案的制定应从实际出发，结合企业自身条件，最大限度的完善健全供热系统的应急机制。以实战为目的，健全完善机组停机故障的预案，建立实用性强的现场处理方案，落实执行工作，进一步完善实地演练工作，提高人员的应急能力。
结语
城市热水集中供热管网在国内已获得大量应用,技术相对完善和成熟。利用供热管网提供采暖、空调、生活热水,既可最大限度地发挥其环保、节能、节省投资费用等优势,同时又可提高现代化建筑的营运管理水平。当然供热管网在集中供热中还存在些问题，需要进一步的完善，提高城市供热的可持续发展。
参考文献
[1]李莉，刘中良，员东照.热水供热管网的水力工况及失调分析[J].山西建筑，2015.
[2]吴宏伟.城市集中供热管网的设计施工及优化[J].城市建设理论研究（电子版），2013.
作者简介
葛全君(1971.5)，男，内蒙古包头人，工程师，单位:包头东华热电有限公司，研究方向:集中供热。
论文作者:葛全君
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：管网论文; 热源论文; 集中供热论文; 用户论文; 环状论文; 温度论文; 形式论文; 《电力设备》2017年第34期论文;