浅谈集中供热长输热水管道设计施工(1)

杨世杰

摘要：我国城市化快速发展的过程中集中供热已经成为了供热服务的重要模式，集中供热长输热水管道的设计施工具有重要意义，直接决定供热质量和效果。因此应结合集中供热长输热水管道的情况科学开展设计施工工作，以完善性、全面性的设计为施工工作作出指导，促使相关集中供热长输热水管道工程的良好建设发展，为居民提供高质量、高水平的供热服务。

关键词：集中供热;长输热水管道;设计施工

集中供热常输热水管道的设计施工过程中，应结合工程项目的施工需求提出长输热水管道敷设施工的设计建议、管道系统优化施工的设计建议，以高质量的设计内容增强后续施工建设工作效果和水平，达到预期的设计指导目的。

1 集中供热长输热水管道设计施工的基本原则

为确保在设计工作中能够为集中供热长输热水管道的施工提供准确依据，追寻其本性的原则要点。其一，结合具体的规划内容综合分析管道的热负荷分布情况、热源的情况、地上与地下管道分布情况、水文特点等，按照此类数据信息和资料内容明确经济和技术指标;其二，研究热负荷布局的特点，应保证主干路贯穿集中负荷带，减少长度，使其处于平直的状态，帮助企业降低施工造价成本;其三，在设计期间应考虑到设置安全性与经济性的管道敷设模式，尽可能降低管线的占地面积，减少工程施工的周期时间，为后续管道的管理工作和维护工作提供便利;其四，根据城市环境美化要求，所设计的管线应远离与市区人口居住较为密集且交通流量很大的区域，同时确保整体管线的布局和城区发展的整体规划相互统一，做好可行性的分析工作;其五，在各个管道中合理设计联通管和联络阀，增强过热的可靠性;其六，为施工部门设计具有安全性、高效性特点的工艺技术，便于进行施工维护和管道的管理;如果管道周围区域有其他的市政管线或是建筑物结构、构筑物结构，应做好距离的设计工作，以免后续施工的过程中因为破坏市政管线或是其他的建筑物结构出现安全问题、质量风险，提升后续施工的便利性。

2 集中供热长输热水管道设计施工的措施

2.1 管道敷设施工的设计

管道敷设施工效果对集中供热长输热水管道的后续运行稳定性、可靠性会产生直接影响，因此在设计环节应结合管道特点和情况，科学进行敷设施工的设计。如图1所示，主要的设计措施为以下几点：

2.1.1 架空敷设施工的设计

集中供热长输热水管道的架空敷设一般在工厂区域与公司区域，此区域内有诸多机械设备，能够为管线的架空敷设提供充足的空间，预防和其他市政管线之间相互交叉所带来的影响。并且设计架空敷设的施工模式，还能预防对工厂的机械设备产生危害，充分彰显工厂空间的作用。如果是居民住宅区域或是公建单位区域，架空敷设施工设计的应用缺乏一定的实用性，如果一定要在居民住宅的区域设计架空敷设的施工模式，就必须要结合城市精神面貌和规划内容、按照小区的规划情况，在合理的位置设计架空敷设的部分，以免影响管线后续的正常运行。

2.1.2 地下直埋敷设施工的设计

目前在集中供热长输热水管道的设计工作中，地下直埋敷设施工的设计较为常见、应用的范围也很广，可以满足住宅小区和公建建筑方面的管道埋设要求，应该采用地下直埋的敷设施工设计方式，并且配合设置管线防腐措施和防水措施，选择聚氨酯材料与氢聚塑材料进行保温和防腐，其中保温层主要设置聚氨酯材料，注重材料发泡处理，使其包裹在管道外部区域，由于聚氨酯材料的导热系数很低，自身的重量很轻不具备吸水性能，只能够起到高效化保温的作用。而氢聚塑材料的应用需要将其均匀涂抹在在管道外部，以此来增强管道的防水性能和防腐蝕性能。在管道接口位置的设计方面，将玻璃钢制作成为保护层，同时在聚氨酯保温层的外部还需设计聚乙烯保护层，提升保护层的强度和耐久性。为确保管道敷设的设计方案内容完善性和全面性，保证施工工作效果应制定以下几种设计方案：①无抵偿类型直埋敷设的设计方案。一方面，应将管道的埋深设计在合理范围之内，利用管道和土壤相互之间的摩擦，避免热力管道出现热延长的现象，施工部门对管道预热操作以后才能填土。另一方面，设计方案中应要求管道预热期间将温度控制在装置温度和运行温度差值的1/2，管道的直径也应设计在合理范围之内，以免对后续的供热效果造成影响。②增加一次性抵偿器类型的直埋敷设施工设计方案。施工期间注意使用抵偿器实现抵偿的目的，确保能够满足装置方面、预热方面温度的管道热伸长量要求，同时要求完成管线设置施工以后开展温度的预热工作等待管道伸长，对一次性抵偿器进行焊接牢固后填土，此类方式适合应用在车辆很多的公路施工位置，管道预热之前即可填土，不会对正常的交通造成危害。③制定增设直埋类型热力管道抵偿器设备的施工设计方案，并且注意先在现场区域设置固定墩，将固定墩的距离计算出来，然后使用具备一定抵偿功能的热力管道抵偿器设备，对两个固定点相互之间的管道热伸长量进行控制，准确计算管道预热阶段的推力情况，所计算的应力必须要比运转温度期间钢材的应力低。

2.2 管道系统的施工设计措施

为确保管道系统施工效果，应做好相关的设计工作，在设计方案中明确管道系统的设计要求、内容，为后续合理开展施工工作提供基础保障。①重点进行管道布局的完善和设计。目前，我国在集中供热长输热水，管道方面已经开始通过创建数学模型的方式分析工程区域的实际情况，按照数学模型的内容进行布局的优化，取得了良好成效及经济利益。因此，在为管线施工工作提供设计方案的过程中，应重点使用现代化的数学模型技术，根据工程的要求设定投资、运行、维护的总和最低的目标函数，之后利用各类设计方式的对比寻找最为良好的设计模式。同时按照城市规模特点、热水管线的特点与热源位置的情况，要保证供热能力、满足不同用户的供热需求完善主干线的设计内容，确保在设计方案的引导下使得施工部门可以高质量、高效率进行主干线的施工建设。②重点进行管道系统平衡性的设计，利用臂式管道系统，使得热水媒介可以通过热水管道传输到用户系统，应结合具体的工况特点，计算用户的供热流量，保证管道的设计能够满足负荷需求。并且为了能够增强管道系统的平衡性，应结合具体的规定计算水力平衡指标，保证每个环路的水量都能与设计标准要求相符。另外还需在室外各个环路和建筑入口的热水管道中设计平衡阀或者是水力平衡元器件，达到平衡管道系统的目的。③完善管道网络的设计方案，遵循技术可靠性与成本最低化的基本要点，设计工作中分析与道路相互平衡的管线情况，尽可能减少穿越主要交通道路的管线设计数量，保证管道系统能够远离车行道。对于地上敷设管道的施工工作应规避给交通正常运行和城市环境美观性造成影响，为增强管道应用的耐久性，需要将管道设计在有利的地段，避开滑坡地段、松软地基的地段，以此保证管道网络系统的良好设计。此外，为有效控制管道施工的成本，在设计的过程中应重视补偿器部件和阀门部件的设置，将主干线设计在热负荷非常集中的位置，按照设计方案内容、设计规划内容合理进行主干线的施工，降低工程建设成本。

2.3 管道系统补偿施工的设计

集中供热长输热水管道设计过程中应以增强管道系统补偿施工效果为目的做好设计工作，为施工部门提供准确、可行、全面的补偿施工建议和措施。如图2所示，①设计热力管道的补偿方案。在设计工作中，可设置自然类型和补偿器类型两种补偿方式，自然类型补偿设计主要是借助管道自身自然弯曲的弹性使得管道能够实现热变形，适合应用在长度在20m范围内、并且弯曲应力在80 MPA之内的管道施工中。而补偿器类型补偿设是在自然类型补偿方式不能满足基本需求的情况下所使用的补偿方法手段，需要在管道上设计补偿器设备，使其能够符合管道热变形的需求，例如在管道上设置波纹管类型、方形类型和套筒类型的补偿器。②设计波纹管补偿器应用方案。波纹管补偿器主要是由一个或者是多个波纹管与结构件所组合而成，可以预防由于外界温度产生变化所导致的管道尺寸变化问题，具备一定的承载性能和承压性能，结构非常紧凑耐腐蚀的性能较高，该装置应用在管道中可以增强补偿施工的效果，例如集中供热长输热水管道在地下沟中敷设，可以采用具有一定耐雨水和污水腐蚀优势的波纹管补偿器，安装波纹管膨胀节之前要求全面检查设备的型号和规格，安装时应确保内衬筒方向和热水介质流动方向处于一致的状态。

2.4 泄漏检测系统与关键节点施工设计

泄漏检测系统的施工应用目的在于检测管道是否存在泄漏的问题，一旦发现有泄漏问题就可以及时进行处理，以免因为泄漏现象导致管道的使用寿命而增加运行的成本费用。因此应结合施工特点和情况制定泄漏检测系统的设计方案，将报警线设置在管道保温层的内部区域，报警线和现场区域的检测系统之间相互连接，利用检测技术分析泄漏数量和位置，实时性进行管道的监控和检测分析，准确进行泄漏定位和处理，为提升施工质量提供保障;而关键节点的施工设计过程中，应重点分析集中供热长输热水管道施工的位置情况，尤其是国道位置、高速公路位置、水利工程位置、山梁位置等，应按照施工位置的特点制定管道暗挖施工的设计方案，促进管道暗挖及設计方案更加之高效化，以免管道的不合理施工产生质量问题。

3 结语

综上所述，集中供热长输热水管道的设计应按照施工工作的需求和特点来制定完善的设计方案，所以应遵循基本性的设计要点，做好管线敷设的设计、管道系统施工设计、管道系统补偿设计、泄漏检测系统与关键节点施工设计等工作，并且完善设计方案和规划内容，为施工工作提供一定的指导。

参考文献：

[1]詹益胜.供热直埋大管径热水管道应力研究[D].华北电力大学，2017.

[2]乔雪亮.长输供热热水管道技术经济研究[D].山东建筑大学，2016.

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