系統優(yōu)化設計成了社會(huì )各界普遍關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。在開(kāi)展供熱系統優(yōu)化工作的過(guò)程中，尤其要做好供熱管網(wǎng)的優(yōu)化工作，這對于節約建設成本、控制熱能損耗、保護城市環(huán)境而言均具有十分積極的意義。

1 城市集中供熱管網(wǎng)優(yōu)化設計的意義

1.1 提高供暖質(zhì)量，便捷服務(wù)居民

城市集中供熱管網(wǎng)系統可以通過(guò)系統自動(dòng)設置溫度定時(shí)，不受外界室溫干擾，加熱到達系統設定的溫度時(shí)可以自行停止，充分保證居民室內良好的恒定溫度。優(yōu)化設計后的管網(wǎng)系統運作具有間歇性，可以充分實(shí)現節約能源、降低供暖設備運行噪音，又因為供暖基地的設備離居民區較遠，所以不會(huì )對居民的日常休息和生活帶來(lái)干擾，充分實(shí)行了以人為本的觀(guān)念。

1.2 提高環(huán)保行徑

城市供熱管網(wǎng)系統優(yōu)化后具有集中性，有效地降低了對環(huán)境的污染和實(shí)現資源的節約。其中降低環(huán)境污染的具體措施是采用煙囪高低有序的設計理念，又因為集中供暖時(shí)燃料設備內容量較大，發(fā)電率進(jìn)一步提高，從而充分降低能源的消耗。環(huán)保理念深入人心，因此作為建筑的基礎設施，施工人員更要將這一理念貫徹落實(shí)到行動(dòng)中，科學(xué)合理分配資源的利用率。

1.3 充分實(shí)現自動(dòng)化

目前，城市集中供暖管網(wǎng)系統普遍采用自動(dòng)化控制，可以降低工人的工作強度，根據科學(xué)的配置通過(guò)感受室外溫度自行調整室內溫度，采用中央加熱設備提高設備運行的可靠性、減少故障發(fā)生率進(jìn)而提高供暖質(zhì)量。供暖系統集中性是節約資源和保護環(huán)境的又一重要舉措，也適應了城市現代化建設發(fā)展的趨勢和潮流。

2 管道保溫的影響要素

對城市集中供熱管網(wǎng)進(jìn)行分析發(fā)現，其實(shí)際熱效應將會(huì )受到多重因素影響，主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）管道外徑。當輸水溫度為定值時(shí)，熱損失、管道外徑之間成正比關(guān)系；

（2）輸水溫度。當輸水溫度偏小時(shí)，在各管徑傳輸過(guò)程中的熱損失不會(huì )相差太大，當輸水溫度偏大時(shí)，在各管徑傳輸過(guò)程中的熱損失存在較大差距；

（3）管道熱導率。當管徑為定值時(shí)，熱損失、管道熱導率之間成正比關(guān)系；

（4）土壤熱導率。當管徑為定值時(shí)，熱損失、土壤熱導率之間成正比關(guān)系；

（5）保溫層厚度。熱損失、保溫層厚度之間成反比關(guān)系[2]。

3 集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設計方法

3.1 管徑的優(yōu)化

集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化主要涉及三大部分，一是管徑設計，二是管網(wǎng)布局，三是管網(wǎng)運行。其中，管徑設計（或者稱(chēng)之為優(yōu)選工作）是集中供熱管網(wǎng)優(yōu)化的一個(gè)關(guān)鍵所在。一般情況下，工程所涉及的管徑均屬于離散性質(zhì)的，因此，管徑的優(yōu)化工作的實(shí)質(zhì)是如何做好大規模的組合優(yōu)化問(wèn)題。當管網(wǎng)布局存在差異時(shí)，通常管徑優(yōu)選也將會(huì )呈現出不同的、針對性的組合。所以，在管徑優(yōu)化環(huán)節，應結合工程的具體要求來(lái)確定管徑的最大值，即在一個(gè)相對科學(xué)的范圍內來(lái)完成管徑的取值和確定工作。對管網(wǎng)進(jìn)行設計的過(guò)程中，每一管段所采用的直徑是基于相應的流量及比摩阻大小來(lái)最終計算得出的，而流量則取決于實(shí)際熱負荷的大小，所以，在確定具體管徑之前，應對各管段將要承擔的熱負荷予以合理計算，與此同時(shí)，還需要對未來(lái)的增容幅度予以科學(xué)預測。隨著(zhù)管徑的不斷減小，輸送阻力將會(huì )隨之增大，相應的動(dòng)力消耗及其費用也會(huì )隨之增大；隨著(zhù)管徑的不斷增大，輸送阻力將會(huì )隨著(zhù)減小，相應的動(dòng)力消耗及其費用也會(huì )隨之減小，但存在基建投資增大的弊端。所以，在供熱管網(wǎng)布局得以確定條件下，應致力于最優(yōu)（或者稱(chēng)之為最經(jīng)濟）管徑的計算和確定，不僅要考慮基建投資，同時(shí)還應考慮動(dòng)力消耗及其費用，應使二者之和為最小狀態(tài)?？偠灾?，對管徑進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程中，一方面要滿(mǎn)足相應的技術(shù)條件，另一方面要符合經(jīng)濟性最優(yōu)的原則。

3.2 管網(wǎng)布局的優(yōu)化

對供熱系統的建設進(jìn)行分析發(fā)現，供熱管網(wǎng)的投資占比最高，同時(shí)其施工也最為復雜和繁重。應重視并做好供熱管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )形式的選擇，這不僅關(guān)系到供熱的可靠性，而且關(guān)系到系統的機動(dòng)性，還關(guān)系到運行的便利性，另外，還關(guān)系到管網(wǎng)的經(jīng)濟性。對供熱管網(wǎng)進(jìn)行布局的過(guò)程中，不可和城市建設整體規劃存在沖突，應在后者的指導之下，綜合考慮熱負荷分布情況、熱源的具體位置、和其他管道或者構筑物之間的關(guān)系、水文特點(diǎn)以及地質(zhì)條件等因素。

對供熱管網(wǎng)進(jìn)行布局的過(guò)程中，應切實(shí)執行以下幾條基本原則：

（1）經(jīng)濟合理。主干線(xiàn)應盡可能地走直線(xiàn)，不僅如此，還應盡可能地走熱負荷最為集中的區域；

（2）技術(shù)可靠。在敷設線(xiàn)路的過(guò)程中，應選擇那些較為理想的地區，如起伏不大、土質(zhì)良好、地下水位較低的地區，同時(shí)應盡可能地避開(kāi)那些不理想的地區，如起伏較大、土質(zhì)疏松、地下水位相對偏高的地區；

（3）管線(xiàn)應盡量少穿或者不穿主要交通線(xiàn)。通常情況下，管線(xiàn)應和道路中心線(xiàn)保持平行關(guān)系，同時(shí)還應盡可能地設置在車(chē)行道之外的區域。一般情形下，僅在道路的某一側進(jìn)行管線(xiàn)的鋪設。應盡量避免管道的地上鋪設，因為這樣做，一方面會(huì )破壞城市環(huán)境的整體美觀(guān)，另一方面會(huì )妨礙道路的正常運營(yíng)。在鋪設供熱管道的過(guò)程中，應和其他管道或者構筑物之間預留足夠的距離，從而保證后期施工的高效性、運行的安全性以及檢修的方便性。

3.3 管網(wǎng)運行的優(yōu)化

對國內部分城市的集中供熱管網(wǎng)進(jìn)行研究發(fā)現，其平時(shí)的運行存在諸多問(wèn)題，尤其是能源的嚴重浪費，造成其經(jīng)濟性十分不理想?，F階段，隨著(zhù)多類(lèi)型供熱系統的出現和應用，針對管網(wǎng)運行予以科學(xué)優(yōu)化已經(jīng)成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。值得一提的是，在熱網(wǎng)實(shí)際運行環(huán)節，冷熱不均這一問(wèn)題廣泛存在，且帶來(lái)了一系列不利的影響。熱網(wǎng)中的水力失調現象是誘發(fā)這一問(wèn)題的主要因素，所以，對熱網(wǎng)水力進(jìn)行有效控制，使其趨于平衡便成了當務(wù)之急，這將會(huì )對管網(wǎng)的正常運行、高效運行產(chǎn)生直接而重要的影響。應選擇和安裝相應數量和功率的動(dòng)態(tài)調節設備以實(shí)現對各個(gè)環(huán)路水力的有效控制，緩解或者避免失衡現象的發(fā)生。在某些用戶(hù)對自身用熱量予以調整的過(guò)程中，動(dòng)態(tài)調節設備將會(huì )發(fā)生十分積極的調節作用，另外，在調節的過(guò)程中，不會(huì )對相鄰環(huán)路的實(shí)際用熱量造成不利影響，同時(shí)還具有沒(méi)有噪聲產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)。然而需要注意的是，對于動(dòng)態(tài)系統而言，其有概率發(fā)生穩態(tài)失調的現象，因此，應對該問(wèn)題予以重視，并采取相應的預防措施?？偠灾?，當存在水力失調問(wèn)題時(shí)，相關(guān)熱用戶(hù)將會(huì )面臨過(guò)冷或過(guò)熱的問(wèn)題，應引起供熱運營(yíng)企業(yè)的最夠重視，為緩解或解決這一問(wèn)題，應結合技術(shù)及經(jīng)濟等方面的綜合考量，對管網(wǎng)運行方案予以持續的、合理的優(yōu)化，從而有效減輕或者避免水力失調問(wèn)題所帶來(lái)的不利影響，從而保證熱網(wǎng)的工作質(zhì)量，最終實(shí)現供熱系統連續運行、可靠運行的這一總體目標。

4 結束語(yǔ)

我國城市的人口密度較大，對供熱管網(wǎng)的工作性能有著(zhù)更高的要求，所以，在建設城市集中供熱管網(wǎng)的過(guò)程中，要保證其連續性，還應保證其可靠性，這是一項相對復雜、繁重的工程。對城市集中供熱管網(wǎng)予以?xún)?yōu)化設計的過(guò)程中，不僅要考慮其安全性及穩定性，同時(shí)還應考慮其經(jīng)濟性和科學(xué)性，并以此為基礎來(lái)開(kāi)展管徑的優(yōu)化工作、管網(wǎng)布局的優(yōu)化工作、管網(wǎng)運行的優(yōu)化工作等，從而促進(jìn)城市整個(gè)熱網(wǎng)系統的不斷完善。隨著(zhù)人們對城市集中供熱管網(wǎng)系統需求的日益增長(cháng)，其設計技術(shù)和水平得到了不斷提高，供熱管網(wǎng)性能得到了明顯改善，并表現出了良好的應用潛力和發(fā)展潛力。