淺談城市熱力管網(wǎng)中的施工設(shè)計

楊海霞

摘要：城市熱力管網(wǎng)是現(xiàn)代化城市建設(shè)的重要組成部分，首先對其意義做了分析闡述，然后從管網(wǎng)設(shè)計、固定支架設(shè)計和補償器設(shè)計等幾方面進(jìn)行了具體分析。

關(guān)鍵詞：熱力管網(wǎng)；固定支架；補償器

引言

隨著城市化進(jìn)程加快，供暖供熱需求逐漸得到滿足，但在供熱時，因大量的燃燒往往會產(chǎn)生一些有害氣體，對城市空氣造成污染。如今，人們的環(huán)保意識不斷提升，為保護(hù)城市環(huán)境，對供熱提出了新的要求，即在滿足人們?nèi)粘Ｋ玫幕A(chǔ)上，盡量減少污染。為此，當(dāng)前城市大都朝著集中供熱的方向發(fā)展，通過熱力管網(wǎng)達(dá)到環(huán)保供熱的目的。

1 城市熱力管網(wǎng)的作用分析

隨著人們生活水平的提高，對居住和工作環(huán)境不斷加以改善，提高其舒適性。在城市建設(shè)中，供熱占據(jù)著重要地位，是現(xiàn)代生活中不可缺少的部分。在長期發(fā)展中，幾乎已實現(xiàn)城市供熱，多是通過管道輸送，但由于供熱分散，管道設(shè)計不合理，對熱資源的實際利用率較低，且供熱大都是供熱中心依靠鍋爐進(jìn)行燒熱，煤炭燃燒中易產(chǎn)生大量CO2、S等有毒氣體，對城市環(huán)境極為不利。

如今，人們在供熱需求滿足之后，開始考慮更多方面，如城市空氣質(zhì)量、環(huán)境污染等。熱力管網(wǎng)是指將熱量從熱源輸送至各建筑物熱力入口的供熱管道，經(jīng)過合理設(shè)計而鋪設(shè)形成的網(wǎng)狀管道，由于采用的是集中供熱的方式，使得熱量的利用率大幅增加，同時在緩解城市空氣污染方面發(fā)揮著重要作用。近些年來，國家對此十分重視，在很多舊城改造中都對熱力管網(wǎng)進(jìn)行了重新設(shè)計鋪設(shè)，同時對原有的供熱管線與集中供熱的主干線相連。總之，熱力管網(wǎng)的建設(shè)和改造在提高力量利用率、減少空氣污染、促進(jìn)城市現(xiàn)代化發(fā)展等方面都有極大的現(xiàn)實意義。

2 熱力管網(wǎng)的設(shè)計

2.1整體規(guī)劃與設(shè)計

首先，應(yīng)與城市總體規(guī)劃相符，按照其中要求做好熱力管網(wǎng)的整體規(guī)劃?？紤]城市的地形地勢，合理設(shè)計熱力管網(wǎng)的走向；為達(dá)到理想的供熱效果，應(yīng)綜合熱源（發(fā)電廠）的位置、管道走向及高低差等參數(shù)加以考慮；

其次，應(yīng)結(jié)合城市對熱力的實際需求，建立起一套完整科學(xué)的供熱體系，實現(xiàn)集中供熱，減少管道的分散。技術(shù)上應(yīng)不斷改進(jìn)創(chuàng)新，管線整體布置應(yīng)選擇平坦地區(qū)，盡量避免在水位較低的地方敷設(shè)；

另外，供熱與人們生活、城市發(fā)展等均有關(guān)聯(lián)，需充分考慮室內(nèi)溫度、管道壓力、實際需求等參數(shù)。購置管道時，應(yīng)結(jié)合城市經(jīng)濟水平考慮，并與市政設(shè)施建設(shè)相配合；同時，還應(yīng)結(jié)合城市環(huán)境、美觀性等加以考慮。

2.2 敷設(shè)方式的選擇

供熱管道的敷設(shè)方式直接影響著管道質(zhì)量和使用壽命，關(guān)系到能否實現(xiàn)正常安全供熱。另外，敷設(shè)方式與施工成本也密切相關(guān)，若不合理，必將造成資金浪費，且維修管理等各項工作也頗為不便。敷設(shè)方式主要有兩種：①地上敷設(shè)。在工業(yè)區(qū)應(yīng)用較多，敷設(shè)較為方便，但長期暴露于空氣中，受周圍環(huán)境影響，極易被損壞；管道縱橫交錯，影響城市美觀；占據(jù)城市用地和大量空間；②地下敷設(shè)。在城市小區(qū)較為適宜。因埋設(shè)于地下，無需占用城市空間；對交通、周邊環(huán)境影響較小；受外力和環(huán)境影響較小，保溫性質(zhì)良好，使用壽命長，且不會破壞城市或周圍建筑的美觀性。

2.3 主干線的布置與設(shè)計

應(yīng)與城市地勢走向相一致，以地下敷設(shè)為首選。若設(shè)置點在道路上，應(yīng)與道路的中心線平行，同一條管道沿街道一側(cè)進(jìn)行布置，且要和車行道保持一定的距離；若管道穿過廠區(qū)，應(yīng)考慮其檢修的方便性；若設(shè)置在非建筑區(qū)，應(yīng)盡量沿公路進(jìn)行布置。選擇地下敷設(shè)，以直埋方式為第一選擇，若不允許開挖，可考慮通行管溝或半通行管溝。在與電力管道、給排水管道埋設(shè)于統(tǒng)一管溝內(nèi)時，設(shè)在水管道上方，且對水管道做好絕熱層和防水層，同時，還要避開地震斷裂帶、軟土地區(qū)等不利地段。

2.4 管徑與熱指標(biāo)的選擇

在熱力管網(wǎng)設(shè)計中，除了整體規(guī)劃、敷設(shè)方式，還應(yīng)具體考慮各種參數(shù)，如管道直徑、熱指標(biāo)等。管徑與供熱流量和比壓降有關(guān)，其中，供熱量決定于承受的熱負(fù)荷。這就要求在設(shè)計時，必須先精確計算各管段的現(xiàn)有熱負(fù)荷，并對其增容量進(jìn)行估測。熱指標(biāo)也尤為重要，在滿足用戶室內(nèi)溫度要求的前提下，還應(yīng)保持熱平衡。供熱系統(tǒng)中有很多散熱設(shè)備，計算時需保證熱指標(biāo)的合理性，如某處居住宅的室溫在20℃左右，室外采暖計算溫度約為﹣25℃，此時若要滿足正常的需求，建筑面積人指標(biāo)應(yīng)在50—60W/m2。

3 管網(wǎng)固定支架的施工設(shè)計

若管道和支撐結(jié)構(gòu)出現(xiàn)相對位移的情況，對支架的性能極為不利，因此，在設(shè)計支架時應(yīng)避免這一狀況。關(guān)于固定支架的荷載，多為垂直方向和水平方向上的荷載。

3.1 垂直荷載

P = 1.5（Qz + Qw + Qr）× L.

上式中，P表示作用于支架上的總荷載；Qz、Qw、Qr依次為管道自身重量、管道保溫層重量、液體重量。

3.2 水平荷載

在熱力的作用下，管道容易膨脹，進(jìn)而致使補償器發(fā)生一定程度的變形。補償器的剛度會產(chǎn)生一個抵抗壓縮的力量，這個力是通過管道反作用于固定支架，即補償器的彈性反力。以軸向型波紋補償器為例，其彈性反力為：

Pk= ΔX × Kx × 0.1

上式中，ΔX 表示的是管道壓縮變形量；Kx為補償器軸向的整體剛度。

關(guān)于管道移動的摩擦力計算，可表示為Pm = μql。其中，μ表示管道與支撐間的摩擦系數(shù)，取值應(yīng)視具體材料而定；q則表示單位管道重量；

4 補償器的設(shè)計與維護(hù)

熱力管網(wǎng)在輸送過程中受溫度變化影響，以出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，若加以限制，管道便會產(chǎn)生一種拉力或推力，使其支撐結(jié)構(gòu)遭到破壞。為保證熱力管網(wǎng)正常安全地供熱，需設(shè)置補償器。補償器有很多種。如旋轉(zhuǎn)補償器、波紋補償器等，前者的補償量較大，組合形式多樣，布置較為靈活，且有利于減少勞動量、降低成本，在熱力管網(wǎng)中有著廣泛應(yīng)用。后者是一種補償元件，在變形和位移量較大但工作壓力偏低的大直徑管道中應(yīng)用較多，波紋管自身可伸縮變形，在容器或?qū)Ч芤驘崦浝淇s發(fā)生體積變化時加以補償，也可用于橫向、軸向、角向位移的補償。波紋補償器配管較簡單，且便于維修管理，但內(nèi)壓推理較大，易被腐蝕。安裝時應(yīng)確保型號、規(guī)格等要素都與設(shè)計要求相符；禁止通過波紋補償器的變形對管道安裝超差進(jìn)行調(diào)整，以保持補償器的正常；確保焊渣不會飛濺到波殼表面；安裝結(jié)束后，應(yīng)立即拆除緊固和定位元件。

5 施工質(zhì)量的控制策略

施工過程涉及諸多方面，比較復(fù)雜。為保證其質(zhì)量，施工人員務(wù)必要強化質(zhì)量安全意識，具備足夠的專業(yè)知識，嚴(yán)格按照規(guī)定要求進(jìn)行每一項操作。積極引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，提高施工效率和安全性，直埋方式使用最廣，需注意直埋時對管網(wǎng)基礎(chǔ)和回填沉降的控制，對基礎(chǔ)進(jìn)行夯實，合理選擇回填材料，減少管網(wǎng)施工后沉降及荷載對管線的影響。以保證安全。

6 結(jié)束語

城市供熱與空氣污染治理密切相關(guān)，隨著人們環(huán)保意識的提升，應(yīng)改變以往不合理的供熱方式，實現(xiàn)集中供熱，加快熱力管網(wǎng)改造。與城市整體規(guī)劃要求相符，結(jié)合城市地形地勢走向，合理選擇管網(wǎng)方向，進(jìn)而提高供熱管網(wǎng)設(shè)計的合理性。

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