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摘要：城市的发展，资源环境的迫切需要，用户的大量用热需求，促使了城市供热管网的优化设计势在必行，优化设计的供热管网在运行过程中，提高了经济效用，实现了节能减排的目标，在很大程度上缓解了能源消耗的压力，提高了空气的总体质量，保障了生态环境的平衡稳定，满足了用户的用热需求，推动了社会的不断进步。
关键词：城市；供热管网；优化设计
对于一个城市的发展建设而言，其基础性能源就是热源，深化对集中供热的管理和控制，能够更好地促进生活与经济的持续发展。因此应当重视对集中供热管网战略高度的提升，在供热管网中将设计、建设以及养护和维修等技术融入到工程细节中去。对于城市集中供热管网应系统应加以不断的优化和更新，切实提升管网系统的效能，达到节约城市资源实现环境保护的目的，为现代化城市的建设、社会经济的生产与发展、城市居民生活质量的提高提供持续不断的能源和社会的稳健发展奠定非常坚实的物资基础，实现新的经济增长点。
1城市集中供热管网优化设计的特点
1.1科学合理性
针对城市供热管网热负荷的具体现状需要加以周密详细的调查；对于现有负荷在生活热水、采暖上的增减可能性加以充分的考虑；对于工业建筑和民用住宅及各个单位的负荷比例加以调查；最终结合实际情况对热负荷以及热指标加以确定。
1.2系统的全局性
对于热负荷的确定，必须要立足于整个城市热网的联网运行中，尤其是对联网区域的负荷调整。在对热源能力以及热网负荷的充分考虑的前提下，需要切实满足整个工程区域内定的热负荷需求。对于其他区域联网运行的调峰功能以及热负荷的增长都应当加以兼顾。
1.3前瞻性
一般来说，针对大型供热外网的工程，其使用寿命通常会在20年左右，要对整个城市及的发展进行预测和规划则是非常困难的。因此必须要根据城市的热力规划以及现有的城市总体规划来对居民生活热负荷以及民用采暖量来进行规划。结合如今城市飞速的发展形势，需要具有前瞻性和方向性，对于负荷远景进行分布规划，这样可以在供热管网设计的时候更好地确定出负荷以及管径。特别是针对大型的供热外网工程，由于其具有很大的建设规模，而且最初的投资数额相对也比较大，前瞻性和方向性则能有效避免后期管网建设成功后其输出能力落后于城市建设的情形，促使城市的发展更加的繁荣。
2管道保温的影响要素
对城市集中供热管网进行分析发现，其实际热效应将会受到多重因素影响，主要包括：（1）管道外径。当输水温度为定值时，热损失、管道外径之间成正比关系。（2）输水温度。当输水温度偏小时，在各管径传输过程中的热损失不会相差太大，当输水温度偏大时，在各管径传输过程中的热损失存在较大差距。（3）管道热导率。当管径为定值时，热损失、管道热导率之间成正比关系。（4）土壤热导率。当管径为定值时，热损失、土壤热导率之间成正比关系。（5）保温层厚度。热损失、保温层厚度之间成反比关系。
3城市供热管网的优化设计方案
3.1采用间接管网连接方式，使用户拥有了独立的生活空间
城市供热是一项关系着国际民生的大事，管网的优化设计是一项宠杂的工作，既要满足工程的质量要求，又要保障居民的用热需求。在优化设计方案中，城市供热管网采用间接的连接方式，这样的连接方式，最大的优势就是用户之间相对独立，使用户拥有了自由的生活空间，同时在水力出现不稳时，可以及时发现及时解决，这样的连接方式既经济又实用。
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3.2合理设计管线网图，提高供热管网利用率
在供热管网的优化设计中，管线的分布网图，是根据不同楼体、不同环境、不同地区的特点具体设计的，例如：把握热负荷聚集的特点，在管道的选择上可以用短管道来代替，同时依靠技术力量，降低管道阀门及其他一些配件的使用数量；再如在布控管线时，根据地理环境的特点，避开地质活动频繁区域，选择在地质安全地带。具体情况具体分析，具体区域具体设计，既方便了维修人员的保养与维护工作，又提高了供热管网的利用率。
3.3合理管控供热管网直径
管径设计是整个设计阶段的核心问题，也是设计优化的重中之重。在进行管径的设计时，首先应该根据工程的实际需要明确管径的上限范围，然后再在此范围内取值。比如：管段的直径取决于各管段的比压降范围及供热管网的计算流量；而热负荷值取决于流量大小等。在确定管径之前，必须精准计算出各管段的热负荷值，并预测热负荷将来的增容走势。一般情况下，管径越大，流动阻力就越小，相对的运行效率也就越高，但由于使用了粗的管段，所以提高了材料的成本；而采用管径较小的管段，虽然降低了基建成本，但运输过程中的阻力增加，从而生产成本增加。由此可见，管径大小与管网运行的效率和成本息息相关，因此，优化管径的设计是非常有必要的。
3.4供热管网运行的优化
就目前我国现有的供热系统来看，其供暖设备运行效率低、经济性差。但随着人们对供热需求的不断扩大，供热管网的调节工作逐渐引起各部门的重视，供热系统也不断得到完善与更新。在调节过程中，供热管网冷热不均的现象出现频率最多，由此进行的调节工作也最普遍。造成这一现象的主要原因是水力失调所致。也就是说，保持水力平衡可以消除供热管网冷热不均的现象，从而提高供热系统的稳定性。而保持水力平衡的方法就是利用动态调控设备的预设功能对其管段进行修复与校正。动态调控设备具有稳定、自动化等特点。只是经常使用动态调控设备的话，可能会引发稳态失调，所以在使用动态调控系统时还要做好稳态失调的防范。
3.5供热调节的方式
供热调节的主要任务是维持供暖建筑的室内计算温度。当供暖系统在稳定状态下运行时，如不考虑管网的沿途热损失，则系统的供热量应等于供暖用户系统散热设备的放热量，同时也应等于供暖用户的热负荷。运行调节中，在热源处进行的温度、流量的调节称为集中运行调节。集中运行调节的方法有以下4种：①质调节——改变网路的供水温度；②量调节——改变网路的循环水量；③分阶段改变流量的质调节——同一阶段流量不变；④间歇调节——改变每天供暖时数。热水采暖系统集中质调节的供水温度调节方式意义是重大的，对于节省燃料，经济运行的效益是可观的。尤其对北方寒冷地区采暖期长，采暖初期和采暖终期白天和夜间室外温差大的实际情况，意义更为重大。
3.6供热管网管道设计
随着我国城市集中供热热源点降低，供热管网建设投资增加，在热负荷集中的区域，避免管道太长。管网布局必须实现两个目标。首先，管道应在主要交通线路上，一般平行于道路中心线，沿着街道两侧铺设。如果有更多的管道铺设，要以达到不影响城市环境美观，不妨碍交通的目标。其次，管道铺设避免在软土地区，山体滑坡的危险带和地下水位较高的不利位置。供热管网和其他市政管道及建筑物应相互协调，保证操作的安全性，建设和维护方便。最后，应注意对管线阀门合理布局。只有对城市集中供暖管道合理的优化设计，才会从根本上完成对城市集中供暖系统的优化，确保我国关于节能环保的一系列政策的贯彻落实。
结束语
现在越来越多的人都将目光聚集在供热系统的基本配置和资源合理利用问题上，在供暖系统基础设施上更倾向于建设的规模性、合理性、安全性、经济性等，在节能减排、低碳生活理念这一方面更倾向于成熟性、可靠性的供热系统来实现节约资源和保护环境。正因为城市供暖系统与人民生活密切相关，所以相关部门不得不加大科学技术的合理推广，从而有效提高城市供暖率进而推动城市化发展进程，这对我国的经济发展和国民生活质量水平的提高具有重要的影响。
参考文献
[1]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（21）.
[2]王勇.集中供热管网的设计方法分析与改进[J].中文信息，2016（8）.
论文作者:张戈阳
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第9期
论文发表时间:2018/8/27
标签：管网论文; 城市论文; 负荷论文; 管道论文; 集中供热论文; 管径论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2018年第9期论文;