城市集中供热管网
城市集中供热管网
district heat supply network
由城市集中供热热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统。热网由输热干线、配热干线、支线等组成。输热干线自热源引出，一般不接支线；配热干线自输热干线或直接从热源接出，通过配热支线向用户供热。热网管径根据水力计算确定。在大型管网中，有时为保证管网压力工况（见热网水压图），集中调节和检测供热介质参数，而在输热干线或输热干线与配热干线连接处设置热网站。
热网布局主要根据城市热负荷分布情况、街区现状、发展规划以及地质地形条件等确定，一般布置成枝状。当由多热源供热时，为了互相备用，提高供热的可靠性和灵活性，各热源的输热干线间可设连通管，也可布置成环状。市区管线多沿街道一侧与其他地下管线平行布置。热网的布置应尽量使管线走在热负荷中心，供热半径最短，对城市干扰最少，施工和运行管理（见热网运行管理）方便。
敷设方式及构造供热管线有地下敷设和地上敷设两种方式。
地下敷设不影响城市交通和市容，是城市供热广泛采用的敷设方式。地下敷设又分为有沟敷设和直埋敷设。
有沟敷设是指，供热管道敷设在地沟内，管道本身不承受外界荷载。地沟分三种：①通行地沟除敷设管道外,还设有高度不小于1.8米的人行通道，工作人员可以进入沟内巡视、检修和更换管道。多用在热源出口及不允许开挖路面的地方。管沟较长时应有通风和照明。在地下管线密集的城市中心区，供热管道也可以与其他管道一起敷设在通行的综合地沟内。②不通行地沟其尺寸只考虑管道施工操作条件，工作人员不能进入。这种地沟横断面尺寸小，造价较低，目前广泛应用。③半通行地沟介于通行地沟和不通行地沟之间，地沟内的人行通道尺寸较小，工作人员只能进行巡视及简单操作。
直埋敷设是指，管道直接埋设于土壤之中，无地沟，管道本身直接承受外界荷载，造价低，施工简便，是一种有发展前途的敷设形式。
地上敷设也称架空敷设，其造价便宜，维修方便，多用于工业区、郊区、地下水位高、永久冻土区、湿陷性土壤区等地质构造特殊的地区，以及跨越铁路、公路、河流等地段。多数设专用支架。根据支架高度不同，分为高支架、中支架、低支架和地面敷设。高支架的高度在4.5米以上,一般在跨越公路、铁路等障碍物时采用；中支架高度为3米左右,在一般工业区内采用；低支架高度为0.5～1米左右，在城郊空旷地区或工业区沿工厂围墙敷设时采用；地面敷设是利用管枕将管道垫起，和地面保持一定的间隙作排水用，只在地面相当平整时采用。
地沟和支架的构造见供热管线构造。
附件及构筑物由于热网输送的供热介质温度变化幅度很大，管道有热变形，故要设热补偿装置（见管道热补偿）。为了减少热损失和避免烫伤人员，管道应有保温措施（见供热管道保温）。在热网的适当部位应设关断阀门，以便在管道发生事故时，尽量缩小影响范围，尽快恢复运行。为便于排水和排放空气，管道敷设应有一定坡度，并在其低点和高点分别设置放水和排气阀门。为便于施工和安全操作，应与其他管线或构筑物有一定距离。在需要经常维护和操作的管道附件的地方，一般设检查井（地下敷设）或操作平台（高、中支架的地上敷设）。
为了延长管子的使用年限，减缓管道和设备被腐蚀，较少管道热损失，管子要采取防腐措施。保温防腐分为灌注式保温、涂抹式保温、捆扎式保温、缠绕式保温、预制式保温等。外防腐一般是在管子外刷防腐漆，能与其紧密结合的薄膜状防腐材料层。直埋敷设应根据需要设电化学保护；内防腐则要求被输送的供热介质无腐蚀性。
一,城市集中供热管网布置类型
城市集中供热管网布置与热媒种类,热源与热用户相互位置有一定的关系,其布置应考虑系统的安全性和经济性.城市供热系统的特点是热用户分布区域广,分支多.在管网发生事故时,通常允许有若干小时的停供修复时间.有些热网为提高供热可靠性和应付供热发展的不确定性,在规划设计时就将热网象市政给水管网一样成网格状布置,但这样存在一定的问题,热网水力工况和控制的十分复杂,同时网格状管网投资非常高.在城市多热源联合供热时,有些规划设计时将热网主干线设计成环管网环状布置,用户管网是从大环网上接出的枝状管网,这种布置方式具有供热的后备性能,运行安全可靠,但热网水力工况和控制的也比较复杂,投资很高.
在充分考虑系统的安全性和经济性的前提下,笔者认为城市热力管网应是多条枝状管网放射型布置.在规划设计时,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,在实施过程中根据供热能力和热用户情况,逐步完善不同的主干线.当城市供热主干线骨架形成后,适当敷设连通管,在正常工作时连通管上的阀门关闭,当主干线某段出事故时,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,不必象环状管网那样先埋入较大管道去等负荷确定的热用户.
二,热力管道直埋敷设
供热管网直埋敷设由于占地面积小,工程造价低,施工周期短,保温性能好等特点,在实际工程中得到了广泛应用.正确认识热力管道直埋原理,合理选择敷设方式是很关键的.热水管道直埋与架空或管沟敷设主要不同之处在于直埋敷设的供热管道保温结构与周围土壤直接接触,管道热胀冷缩的过程受到土壤摩擦力约束,此时管道处于锚固状态,在热胀冷缩过程中产生的位移势能,被储存在管道壁上,使管道受力复杂化.管道直埋敷设方式可分为:无补偿直埋敷设,一次性补偿直埋敷设和有补偿直埋敷设三大类.
热力管道的敞开预热无补偿直埋敷设是一种"冷紧"式直埋.工艺过程是在管道焊接完毕后 ,对一定长度管道进行预热,管道受热产生变形,释放一部分热应力,同时对管沟进行回填夯实,利用土壤摩擦力将管道嵌固.这种敷设方式不需要设补偿器和固定支墩,其工程造价最低.但这种方法不仅施工复杂,而且管线预热只能改变管线的热态应力水平,而不能改变它的全补偿值,从管材疲劳的角度来看,在实际采用时应仔细斟酌.