供热行业作为对国民经济发展有着全局性、先导性影响的基础产业，与人们的生活息息相关。目前，对城市供热的要求，已不仅仅在于规模的不断扩大，而且对供热系统的合理性、经济性，特别是供热系统的能源有效利用率及供热可靠性提出了更高的要求。
1 城市集中供热的概述
集中供热是指以热水或蒸汽作为热媒，利用一个或多个热源通过供热管网、热交换站等，向一个城市或城市中较大区域的各热用户提供热能的方式。集中供热是相于分散小联片锅炉房热而的。以热电厂热电联产系统或区域锅炉房为热源，集中向一个城镇或较大区域供应热量的方式就是集中供热。目前，集中供热已成为现代化城镇的重要基础设施之一，是城镇公共事业的重要组成部分。
城市集中供热管网的布置应考虑系的安全性和经济性。城市供热系统的热用分布区域广、分支多，发生事故时，需要若干小时的停供修复时间。因此在规划设时热网一般成网格状布置。有些规划设计时，用户管网是从大环网上接出的枝管网，具有供热的后备性能，运行安全可靠。
总之，城市热力管网应是多条枝状管网放射型布置。根据城市规模、热用户分布及热源位置布置几条输配主干线，根据供热能力和热用户情况，逐步完善不同的主干线。城市供热主干线骨架形成后，适当敷设连通管，正常工作时关闭连通管上的阀门，而当主干线某段出事故时，又可利用连通管进行供热。这种热网布置形式保证了枝状管网适应不确定热用户的发展，如果一条干管供热能力不够，敷设相邻干管时加大其供热能力就可以解决，以达到供热管网输配能力最优化，不必像环状管网那样先埋人较大管道去等负荷确定的热用户。
2 热网的设计及优化要点分析
2.1热水网的管线布置应遵循基本原则：
1. 经济上合理。主干线力求短直，主干线尽量走热负荷集中区。要注意管线上的阀门、补偿器和某些管道附件(如放气、放水、疏水等装置)的合理布置，因为这将涉及到检查室(或操作平台)的位置和数量，应尽可能使其数量减少。
2. 技术上可靠。管线应尽量避开土质松软地区、地震断裂带、滑坡危险地带以及地下水位高等不利地段。管线应少穿主要交通线。一般平行于道路中心线并应尽量敷设在车行道以外的地方。通常情况下管线应只沿街道的一侧敷设。地上敷设的管道，不应影响城市环境美观，不妨碍交通。供热管道与各种管道、建筑物应协调安排，相互之间的距离，应能保证运行安全、施工及检修方便。
1）确定电厂站区各热用户设计流量
根据式(2-4) Q1(lj)=c?Gl(lj)?(tng:一tnh)?10-6，用户的设计流量可用下式确定
 
 式中Q1(lj)——供暖用户系统的设计热负荷，通常可用GJ/h、MW、Mkcal/h表示；
tng，tnh——热水网的设计供、回水温度；
c——水的质量比热，c=4.1868KJ/kg℃=1kcal/kg℃；
A——采用不同计算单位的系数，当Q1(lj)的单位为GJ/h时，A取238.8。
通过计算可得电厂站区各热用户的设计流量，如表所示。
表1 各热用户的设计流量计表
节点 热用户名称 设计热负荷 A/(t1′-t2′)=238.8/(95-70) 设计流量（t/h）
1 中日不锈钢包履管厂 0.786 9.552 7.51
2 龙生速接管件有限公司 3.224 9.552 30.79
3 二建二处办公楼 0.446 9.552 4.26
4 向阳站向阳小区 3.140 9.552 29.99
5 金色花园一期8号楼 5.802 9.552 55.42
6 城关信用社 2.052 9.552 19.60
7 洗车房 3.349 9.552 31.99
8 审计局家属院 6.723 9.552 64.22
9 农机局 1.256 9.552 12.00
10 信用联社家属院 1.497 9.552 14.30
2) 粗选管径
由各热用户的设计流量，计算出各管段的计算流量。管段的计算流量就是该管段所负担的各个用户的设计流量之和。根据各管段的计算流量和平均比摩阻的范围(40~80Pa/m)，确定各热水管段的管径。
3）绘制管网赋权图
在城市规划的基础上确定管网节点，热负荷密集区附近及适当距离的道路交叉点可作为节点。按节点之间的可连接情况建立管网图。管网赋权图如图所示。
 
图 管网赋权图
2.2热水网的参数优化过程
（1）已知的各项参数
①热水网供回水温度为95℃/70℃，室内采暖计算温度为18℃，采暖期室外平均温度为0℃;
②集中供热系统的回收年限一般在10年左右，本课题中取8年，因此投资效果系数为0.125；
③采用最小二乘法对热网建造费用和热网管径进行回归拟和得到管网造价函数回归系数a1=1140，b1=1.17；
④管网年折旧率为2.8%；
⑤投资固定资产形成率为0.95；
⑥循环水泵效率为75%；
（2）目标函数：
 
2.3供热管网存在的问题及解决措施
1）管网布局不合理。原管网系统没有进行过系化，管道的敷设随城市设一段一段地施工，使一管道呈单一枝状延伸甚至为满足新用户的热负荷需求采取加粗管道的方法出现了热水由细管道流向粗管道的不合理现象。
2）蒸汽温度偏高。由于没有需要蒸汽的工业用户，蒸汽的唯一用途是由热源直接供给热力站帮助实现二次网的换热。目前蒸汽温度为140℃，而二次网的设计供、回水温度为95℃和70℃。蒸汽温度过高，造成能源浪费。
3）凝结水不回收。一次网经过换热后，凝结水没有回收。主要是考虑两方面的原因。第一，由于蒸汽温度过高，经过换热凝结水温度也很高。高低压凝结水在同一母管中混合，产生水击。第二，热网循环水质差，换热器结垢现象严重，凝结水不宜回收。
对于当前国内供热系统绝大多数采用的定流量质调节运行方式应装设自力式流量控制器，对于近期即将采用或正在采用的变流量调节的系统应装压差控制器。在用户楼栋入口装设流量控制设备，对各楼之间流量分配进行调节；在立管上装设平衡阀平衡各立管之间的流量，这些措施可以有效地解决小区内建筑物之间和建筑物内部房屋冷热不均的问题。
3 管道保温的影响因素
影响城市集中供热管道热效应的因素主要包括：
3.1管道外径
管道散失的热量随管道外径的增大而增加。管道外径越大，管内水与管壁接触的表面积增大，管道内水向管外传递的热量增多。
3.2输水温度
在输水温度较低时，管道外径对管道散热损失的影响较大，反之，在输水温度较大时，管道输水温度对管道散热损失的影响较大。
1．3管道热导率
当保温材质热导率较大时，管道散失的热量在不同管径处随保温材质热导率的增大，其差距逐渐增大。
1．4土壤热导率
管道散失的热量随土壤热导率的增大而增加。土壤热导率越大，其传热热阻减小，热量从土壤层散失得越多。当土壤热导率较小时，管道散失的热量在不同管径处随土壤热导率的降低，其差距逐渐减小，但减小的幅度不大。
1．5保温层厚度
管道散失的热量随保温层厚度的增大而减小。保温层越厚，其传热热阻越大，传递到土壤的热量就越少。当保温层厚度较小时，管道散失的热量在不同管径处随保温层厚度的降低，其差距越来越大。
4 结语
随着城市建设规模的扩大和热用户的不断增多，我国城市供热机构己越来越重视供热管网的优化规划及改造工作。进行城市集中供热管网的优化研究，不但对节约投资、降低供热能耗、提高企业效益等有着重要的意义，而且是实现供热安全可靠的重要环节。因此，热网的优化规划具有重要的社会效益，是城市供热行业函待解决的研究课题。
参考文献
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[2]李先瑞、郎四维.我国建筑供热采暖的现状及问题分析，区域供热，2001，1
[3]中国动力工程学会热力专业委员会.我国城市集中供热发展概况，动力工程，1997，5:P21一22