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[摘 要]本文对城镇供热管网设计方法进行研究，介绍管网设计整体规划与具体方案，介绍架空敷设与地下直埋技术的实践应用。随着施工技术发展，对城镇供热管网进行优化设计，在保证质量的前提下，提升管网设计的经济性与稳定性，并且加强节能环保措施应用，为管道设计理念发展提供支持。
[关键词]城镇;供热管网;设计
[中图分类号]TU995.3 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）05–00–03
Research on Design Methods and Improvement Measures of Urban Heating Pipe Network
Li Li-juan
[Abstract]This article studies the design method of urban heating pipe network， introduces the overall planning and specific scheme of pipe network design， and introduces the practical application of overhead laying and underground direct burying technology.With the development of construction technology， optimize the design of urban heating pipe network， improve the economy and stability of pipe network design under the premise of ensuring quality， and strengthen the application of energy saving and environmental protection measures to provide support for the development of pipeline design concepts.
[Keywords]town; heating pipe network; design
随着城镇化趋势的加强，供热管网设计成为人们关注的重点，应对管网设计工作方法和理念进行升级，结合现有技术，提升整体设计能力。目前应将工作重点放在长输管线的设计与改进中，对设计方案、敷设方法进行强化，注重设计过程节能与环保理念应用，使得城镇供热管网设计方式得到优化，保障供热管网系统经济环保。
1 城镇供热管网设计方法
1.1 方案规划
城镇供热管網设计中，应重视选择合适的设计方案，发挥设计方案对实践工作的指导作用。目前，城镇化水平提升，供热管网系统设计成为建设与发展中的关键环节，相关人员应认识到管网设计的重要性，通过对设计方案的优化，提升管网整体设计水平。供热管网设计中，应考虑环境因素、地形地质、城市规划布局、经济成本和环保效益等多方面，注重在实践设计环节，对各项因素进行调整，满足供热管网安全稳定运行要求。
方案设计时可参考城镇给排水设计布局，对供热管线进行网格化布局，避免发生管道设计冲突，影响实际施工进度。同时，在方案设计过程中，倘若未能考虑城市管道系统实际情况，容易出现设计变更，影响管道系统优化布局，影响施工效率。因此，在供热管道系统设计中，应对施工现场进行考察，关注人口分布、气候条件、地形条件，使得方案设计更加科学合理。
此外，城镇供热管网设计中，应综合考虑经济性与环保性，在管道材料的选择上，选择环保材料，降低环境污染，而且也对材料的经济性能提出严格要求，管网在后期维护与更换时，应考虑成本造价，注重使用质优价廉、节能环保的供热管材。例如，在某管网工程设计中，对供热管网材料进行明确，综合考虑了施工技术现状和长距离运输要求，推荐使用PERTII型热力管，并且在管网外层使用了HDPE高密度聚乙烯护管，并且在中间层加入保温层，不仅提高了管网整体抗腐蚀性能，而且保温时间较长，满足长距离运输要求，对降低能耗、实现经济效益产生深远影响。
1.2 架空敷设
管网设计中，应明确管网敷设方式，根据现场实际情况选择合适的管网敷设方式，使得城镇供热管网系统更加优化合理。架空敷设方式在工厂地区较为常见，这类工厂通常为加工型企业，具有较多的设备和机械，为有效利用空间，避免与其他管线发生冲突，对管网进行了架空敷设，发挥设计优势。
针对民用住宅和商业建筑而言，架空敷设方式一般不适用。这主要是因为架空敷设方式会在一定程度上影响城市布局美观性。但是，在城市边缘位置可使用该种方法，架空敷设的供热管网具有使用寿命长，管网不受到地下水和土壤侵蚀，并且对管道坡度和供热设备的控制较为便利，使得管道网络施工设计更加稳定。同时，在城镇供热管网布局中，倘若地下水位高、地区年降雨量较大、地下土质构造为湿陷性黄土时，管网设计也应综合考虑自重作用下浸水引起的土壤塌陷值，如塌陷超过50 mm，可使用该种敷设方式。
1.3 地下直埋
地下直埋供热管网设计方式是常用方案，具有应用范围广、技术成熟稳定的优势。实践设计中，应考虑直埋管道的防水、防腐蚀措施应用。例如，在某地下供热管网的规划中，使用了聚氨酯膜和氰聚塑料，进行了保温和防腐设计。聚氨酯具有重量轻、导热系数小、吸水性较低的应用优势，在管网地下敷设中，可使用相关材料进行包裹，达到保温设计要求。
设计中，采用无抵偿直埋敷设方式，将长距离供热管线的埋深进行控制，考虑土壤之间的摩擦，使得管道敷设方式合理，满足设计方案要求。具体应用环节，对管道进行预热后，方可组织填土埋深工作，使管道性能更加稳定，提升供热系统整体服务能力。温度预热过程中，管道温度只需要达到工作温度的一半即可。同时，对管道管径进行有效控制，防止出现管径过大，影响保温效果。 此外，在地下直埋管道设计中，增加了一次性抵偿器，使得装置本身温度和预热温度达到规范值。抵偿器应在管道敷设完成后设计，现场施工中，技术人员需要将抵偿器牢固焊接在管道指定位置处，并且对初始值进行调整。相关设计方法主要应用在交通复杂、车辆较多公路地下管道施工中。
2 城镇供热管网改进措施研究
2.1 集中供热系统
城市供热管网建设中，应对供热系统进行优化，对热源、热网和用户进行统一管理，提升供热效率。实践管理中，考虑到热媒种类和参数存在差别，需要对热媒及其参数进行设计，实现供热工程的优化改进。集中供热系统中，以热水和蒸汽作为主要媒介，将生产区与生活区进行热能供应。同时，集中供热方式具有负荷多、热能规模大、效率高的优势，可提升热能供应效率。
采取集中供热方式有利于节约能源，提升供热管网经济性与稳定性。集中供热管网改进中，应综合考虑供热地区实际情况，根据地区冬季温度，对管网系统理论温度值进行明确，并且加强对供热温度的管理，确保整体供热能力。在管理过程中，应注重对城镇管网系统进行优化，分析目前管网布局中存在的主要问题，并且采取最新技术和施工材料，对管网系统进行改进，满足城镇居民取暖需求。
与以往的分散式供热方式比较，集中供热系统，能够降低能耗、减少废气污染，有利于城市环保工作有序开展。集中供热系统的优势也在于对烟气排放的有效控制。在城市管网设计中，对热源供应进行规范，使得管网设计能力提升，满足节能环保要求。通过改进措施应用，管网敷设方式更加合理，并且以集中控制、统一管理的方式，对供热现状进行调整，使得能源燃烧效率获得明显提升。
具体方案选择中，使用大容量设备提升工况，并且对相关污染方式进行控制，有效降低分散式供热造成的环境污染问题。设计环节应不断加强技术应用，对现有供热设备进行升级，关注设备供热性能实现。集中供热模式使用过程中，应考虑供热半径，结合城市居民区布局和供热方案划定有效半径，致力于改进供热管理效率，提升城镇化发展水平。
2.2 优化管道设计
城市供热管网是一个系统复杂的工程，与人们生活质量密切相关。新时期背景下，由于中国城市供热管网的发展，集中供热方案成为东北地区供热主要方式。设计过程中，为保证管网经济性与安全性，对管道设计进行优化。具体工作中，根据《城镇供热管网设计规范》CJJ34-2010要求，对管道压力进行明确。
供热系统中，管道在输送气体或液体时，需要注入一定的压力，根据安全管理条例，城镇供热管网中，液体、气体或蒸汽介质的最大压力超过0.1 MPa时，管道公称直径应大于25 mm。供热系统中，通常一次网的温度可达到100 ℃、二次网的输送温度也不低于50 ℃。介质参数方面，当供热热水介质压力≤2.5 MPa时，理论设计温度应保持在200 ℃。实践中，考虑管网与用户需求等因素对供水温度和回水温度进行调节，确保供热管道中热媒参数稳定。
在供热管道设计中，综合考虑中继站、热力站的影响，对供热管道进行设计与施工，使得管网整体服务能力满足预期要求。管网的平面布置形式可具体分为支状管网、环状管网和多类型管网。敷设方式也分为地下敷设和架空敷设两种，考虑到设计安全性，热水热力管网的布置方案应选择闭式双管制。而蒸汽热力管网中，采取单管制，设计过程中，也需要考虑热负荷的变化情况，对热量供应较大的地区，使用多热源供应方案。
2.3 节能环保措施
目前在城镇集中供热管道系统中存在水力失衡现状，应对其进行调节，对城镇供热管网进行节能改造。实践中，水力失调程度可通过水力失调度来衡量：，其中Vs表示管道实际流量。Vg表示管道设计流量，二者的比值计为X水力失调度。当X=1，表示水力平衡，否则管网水力平衡度失衡。实践中，管道水力失衡问题出现，会造成热力能源浪费，因此管道设计中，节能环保措施的应用重点是对水力失衡问题进行调整。
具体工作中，可增加管道阻力，实现管网各处阻力值有效控制，通过在管网相应位置增设阀门，以阀门开度大小对阻力值进行调节，使得二次网热力能源供应效率提升，防止冷热不均匀，造成热力资源浪费。当无法通过阀门调节阻力时，可在压力不足的管段附加压头，解决用户流量不足问题。也可补充因阀门节流形成的无用功，由此降低循环水泵能耗，提升管道设计能力。
针对管网供热能量输送过多问题进行调整，是目前改造工作的核心，也是提升二次网热能供应效率的有效手段。基于现有技术和节能环保要求提出以下改进措施：
（1）对分布泵系统进行调节。分布泵与常规系统存在明显不同，可在用户端设计用户泵，热源处设计热源泵。热源泵的使用，可将热媒输送到零压差点处，用户泵则负责将相关热源抽送到终端。相关方案设计能够避免热量损失，热能输送完成后，水源直接进入回水管，提升了管网供热效率。
（2）采取旁通混水方案。旁通混水系统中，在热力入口安装管道和混水泵，实现回水与热网水结合，防止水源浪费，节约水源。实践设计中，混水系统方案的应用，增加了热源出口热媒温差，能够降低主循环泵的流量与扬程，满足供热管道节能环保设计要求。
3 结语
以上分析可知，在城镇供热管网设计中，通过对管网设计方法的应用，可实现长输供热管线敷设方式优化，对供热系統稳定性起到关键作用。实践工作中，对整体设计方案进行调整，根据实际情况选择架空敷设和地下直埋方式，使得设计过程与预期方案相一致，并且在改进措施应用中，选择集中供热方式，对管道设计方法进行升级，关注节能与环保措施的实践应用，有效保证了城镇供热管网系统稳定安全，使得管网设计不仅产生经济效益，而且具有社会效益。
参考文献
[1] 胡东方.城市供热管网的优化设计探究[J].房地产导刊，2018（15）：45.
[2] 任哲.城市集中供热管网系统优化设计研究[J].建筑工程技术与设计，2018（20）：3956.
[3] 杨辉青，王新轲，赵乾，等.城镇供热管网的泄漏检测及定位分析研究[J].科技资讯，2012（11）：30，32.
[4] 李磊，马莹.城市集中供热管网的优化设计[J].住宅与房地产，2018（18）：96.
[5] 范刚龙.供热管网设计计算模型优化研究[J].郑州大学学报（理学版），2005，37（3）：61-63.
[6] 张骅，王海波，王新茹，等.城市集中供热管网设计之浅见[J].节能，2003（12）：43-46.
[7] 曹体祥.浅谈城市供热管网设计工作要点[J].应用能源技术，2011（4）：34-37.
[8] 邵蓉.区域供热管网设计方案的优选研究[D].天津：天津大学，2011.
[9] 李兴.供热管网设计及施工技术分析[J].中国室内装饰装修天地，2019（24）：268.
[10] 张骅，王海波，王新茹，等.城市集中供热管网设计之浅见[J].节能，2003（12）：42-45.
[关键词]城镇;供热管网;设计
[中图分类号]TU995.3 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）05–00–03
Research on Design Methods and Improvement Measures of Urban Heating Pipe Network
Li Li-juan
[Abstract]This article studies the design method of urban heating pipe network， introduces the overall planning and specific scheme of pipe network design， and introduces the practical application of overhead laying and underground direct burying technology.With the development of construction technology， optimize the design of urban heating pipe network， improve the economy and stability of pipe network design under the premise of ensuring quality， and strengthen the application of energy saving and environmental protection measures to provide support for the development of pipeline design concepts.
[Keywords]town; heating pipe network; design
随着城镇化趋势的加强，供热管网设计成为人们关注的重点，应对管网设计工作方法和理念进行升级，结合现有技术，提升整体设计能力。目前应将工作重点放在长输管线的设计与改进中，对设计方案、敷设方法进行强化，注重设计过程节能与环保理念应用，使得城镇供热管网设计方式得到优化，保障供热管网系统经济环保。
1 城镇供热管网设计方法
1.1 方案规划
城镇供热管網设计中，应重视选择合适的设计方案，发挥设计方案对实践工作的指导作用。目前，城镇化水平提升，供热管网系统设计成为建设与发展中的关键环节，相关人员应认识到管网设计的重要性，通过对设计方案的优化，提升管网整体设计水平。供热管网设计中，应考虑环境因素、地形地质、城市规划布局、经济成本和环保效益等多方面，注重在实践设计环节，对各项因素进行调整，满足供热管网安全稳定运行要求。
方案设计时可参考城镇给排水设计布局，对供热管线进行网格化布局，避免发生管道设计冲突，影响实际施工进度。同时，在方案设计过程中，倘若未能考虑城市管道系统实际情况，容易出现设计变更，影响管道系统优化布局，影响施工效率。因此，在供热管道系统设计中，应对施工现场进行考察，关注人口分布、气候条件、地形条件，使得方案设计更加科学合理。
此外，城镇供热管网设计中，应综合考虑经济性与环保性，在管道材料的选择上，选择环保材料，降低环境污染，而且也对材料的经济性能提出严格要求，管网在后期维护与更换时，应考虑成本造价，注重使用质优价廉、节能环保的供热管材。例如，在某管网工程设计中，对供热管网材料进行明确，综合考虑了施工技术现状和长距离运输要求，推荐使用PERTII型热力管，并且在管网外层使用了HDPE高密度聚乙烯护管，并且在中间层加入保温层，不仅提高了管网整体抗腐蚀性能，而且保温时间较长，满足长距离运输要求，对降低能耗、实现经济效益产生深远影响。
1.2 架空敷设
管网设计中，应明确管网敷设方式，根据现场实际情况选择合适的管网敷设方式，使得城镇供热管网系统更加优化合理。架空敷设方式在工厂地区较为常见，这类工厂通常为加工型企业，具有较多的设备和机械，为有效利用空间，避免与其他管线发生冲突，对管网进行了架空敷设，发挥设计优势。
针对民用住宅和商业建筑而言，架空敷设方式一般不适用。这主要是因为架空敷设方式会在一定程度上影响城市布局美观性。但是，在城市边缘位置可使用该种方法，架空敷设的供热管网具有使用寿命长，管网不受到地下水和土壤侵蚀，并且对管道坡度和供热设备的控制较为便利，使得管道网络施工设计更加稳定。同时，在城镇供热管网布局中，倘若地下水位高、地区年降雨量较大、地下土质构造为湿陷性黄土时，管网设计也应综合考虑自重作用下浸水引起的土壤塌陷值，如塌陷超过50 mm，可使用该种敷设方式。
1.3 地下直埋
地下直埋供热管网设计方式是常用方案，具有应用范围广、技术成熟稳定的优势。实践设计中，应考虑直埋管道的防水、防腐蚀措施应用。例如，在某地下供热管网的规划中，使用了聚氨酯膜和氰聚塑料，进行了保温和防腐设计。聚氨酯具有重量轻、导热系数小、吸水性较低的应用优势，在管网地下敷设中，可使用相关材料进行包裹，达到保温设计要求。
设计中，采用无抵偿直埋敷设方式，将长距离供热管线的埋深进行控制，考虑土壤之间的摩擦，使得管道敷设方式合理，满足设计方案要求。具体应用环节，对管道进行预热后，方可组织填土埋深工作，使管道性能更加稳定，提升供热系统整体服务能力。温度预热过程中，管道温度只需要达到工作温度的一半即可。同时，对管道管径进行有效控制，防止出现管径过大，影响保温效果。 此外，在地下直埋管道设计中，增加了一次性抵偿器，使得装置本身温度和预热温度达到规范值。抵偿器应在管道敷设完成后设计，现场施工中，技术人员需要将抵偿器牢固焊接在管道指定位置处，并且对初始值进行调整。相关设计方法主要应用在交通复杂、车辆较多公路地下管道施工中。
2 城镇供热管网改进措施研究
2.1 集中供热系统
城市供热管网建设中，应对供热系统进行优化，对热源、热网和用户进行统一管理，提升供热效率。实践管理中，考虑到热媒种类和参数存在差别，需要对热媒及其参数进行设计，实现供热工程的优化改进。集中供热系统中，以热水和蒸汽作为主要媒介，将生产区与生活区进行热能供应。同时，集中供热方式具有负荷多、热能规模大、效率高的优势，可提升热能供应效率。
采取集中供热方式有利于节约能源，提升供热管网经济性与稳定性。集中供热管网改进中，应综合考虑供热地区实际情况，根据地区冬季温度，对管网系统理论温度值进行明确，并且加强对供热温度的管理，确保整体供热能力。在管理过程中，应注重对城镇管网系统进行优化，分析目前管网布局中存在的主要问题，并且采取最新技术和施工材料，对管网系统进行改进，满足城镇居民取暖需求。
与以往的分散式供热方式比较，集中供热系统，能够降低能耗、减少废气污染，有利于城市环保工作有序开展。集中供热系统的优势也在于对烟气排放的有效控制。在城市管网设计中，对热源供应进行规范，使得管网设计能力提升，满足节能环保要求。通过改进措施应用，管网敷设方式更加合理，并且以集中控制、统一管理的方式，对供热现状进行调整，使得能源燃烧效率获得明显提升。
具体方案选择中，使用大容量设备提升工况，并且对相关污染方式进行控制，有效降低分散式供热造成的环境污染问题。设计环节应不断加强技术应用，对现有供热设备进行升级，关注设备供热性能实现。集中供热模式使用过程中，应考虑供热半径，结合城市居民区布局和供热方案划定有效半径，致力于改进供热管理效率，提升城镇化发展水平。
2.2 优化管道设计
城市供热管网是一个系统复杂的工程，与人们生活质量密切相关。新时期背景下，由于中国城市供热管网的发展，集中供热方案成为东北地区供热主要方式。设计过程中，为保证管网经济性与安全性，对管道设计进行优化。具体工作中，根据《城镇供热管网设计规范》CJJ34-2010要求，对管道压力进行明确。
供热系统中，管道在输送气体或液体时，需要注入一定的压力，根据安全管理条例，城镇供热管网中，液体、气体或蒸汽介质的最大压力超过0.1 MPa时，管道公称直径应大于25 mm。供热系统中，通常一次网的温度可达到100 ℃、二次网的输送温度也不低于50 ℃。介质参数方面，当供热热水介质压力≤2.5 MPa时，理论设计温度应保持在200 ℃。实践中，考虑管网与用户需求等因素对供水温度和回水温度进行调节，确保供热管道中热媒参数稳定。
在供热管道设计中，综合考虑中继站、热力站的影响，对供热管道进行设计与施工，使得管网整体服务能力满足预期要求。管网的平面布置形式可具体分为支状管网、环状管网和多类型管网。敷设方式也分为地下敷设和架空敷设两种，考虑到设计安全性，热水热力管网的布置方案应选择闭式双管制。而蒸汽热力管网中，采取单管制，设计过程中，也需要考虑热负荷的变化情况，对热量供应较大的地区，使用多热源供应方案。
2.3 节能环保措施
目前在城镇集中供热管道系统中存在水力失衡现状，应对其进行调节，对城镇供热管网进行节能改造。实践中，水力失调程度可通过水力失调度来衡量：，其中Vs表示管道实际流量。Vg表示管道设计流量，二者的比值计为X水力失调度。当X=1，表示水力平衡，否则管网水力平衡度失衡。实践中，管道水力失衡问题出现，会造成热力能源浪费，因此管道设计中，节能环保措施的应用重点是对水力失衡问题进行调整。
具体工作中，可增加管道阻力，实现管网各处阻力值有效控制，通过在管网相应位置增设阀门，以阀门开度大小对阻力值进行调节，使得二次网热力能源供应效率提升，防止冷热不均匀，造成热力资源浪费。当无法通过阀门调节阻力时，可在压力不足的管段附加压头，解决用户流量不足问题。也可补充因阀门节流形成的无用功，由此降低循环水泵能耗，提升管道设计能力。
针对管网供热能量输送过多问题进行调整，是目前改造工作的核心，也是提升二次网热能供应效率的有效手段。基于现有技术和节能环保要求提出以下改进措施：
（1）对分布泵系统进行调节。分布泵与常规系统存在明显不同，可在用户端设计用户泵，热源处设计热源泵。热源泵的使用，可将热媒输送到零压差点处，用户泵则负责将相关热源抽送到终端。相关方案设计能够避免热量损失，热能输送完成后，水源直接进入回水管，提升了管网供热效率。
（2）采取旁通混水方案。旁通混水系统中，在热力入口安装管道和混水泵，实现回水与热网水结合，防止水源浪费，节约水源。实践设计中，混水系统方案的应用，增加了热源出口热媒温差，能够降低主循环泵的流量与扬程，满足供热管道节能环保设计要求。
3 结语
以上分析可知，在城镇供热管网设计中，通过对管网设计方法的应用，可实现长输供热管线敷设方式优化，对供热系統稳定性起到关键作用。实践工作中，对整体设计方案进行调整，根据实际情况选择架空敷设和地下直埋方式，使得设计过程与预期方案相一致，并且在改进措施应用中，选择集中供热方式，对管道设计方法进行升级，关注节能与环保措施的实践应用，有效保证了城镇供热管网系统稳定安全，使得管网设计不仅产生经济效益，而且具有社会效益。
参考文献
[1] 胡东方.城市供热管网的优化设计探究[J].房地产导刊，2018（15）：45.
[2] 任哲.城市集中供热管网系统优化设计研究[J].建筑工程技术与设计，2018（20）：3956.
[3] 杨辉青，王新轲，赵乾，等.城镇供热管网的泄漏检测及定位分析研究[J].科技资讯，2012（11）：30，32.
[4] 李磊，马莹.城市集中供热管网的优化设计[J].住宅与房地产，2018（18）：96.
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[6] 张骅，王海波，王新茹，等.城市集中供热管网设计之浅见[J].节能，2003（12）：43-46.
[7] 曹体祥.浅谈城市供热管网设计工作要点[J].应用能源技术，2011（4）：34-37.
[8] 邵蓉.区域供热管网设计方案的优选研究[D].天津：天津大学，2011.
[9] 李兴.供热管网设计及施工技术分析[J].中国室内装饰装修天地，2019（24）：268.
[10] 张骅，王海波，王新茹，等.城市集中供热管网设计之浅见[J].节能，2003（12）：42-45.