系統(tǒng)優(yōu)化設計成了社會各界普遍關注的一個熱點問題。在開展供熱系統(tǒng)優(yōu)化工作的過程中，尤其要做好供熱管網(wǎng)的優(yōu)化工作，這對于節(jié)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 提高供暖質量，便捷服務居民

城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)可以通過系統(tǒng)自動設置溫度定時，不受外界室溫干擾，加熱到達系統(tǒng)設定的溫度時可以自行停止，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(tǒng)運作具有間歇性，可以充分實現(xiàn)節(jié)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(qū)較遠，所以不會對居民的日常休息和生活帶來干擾，充分實行了以人為本的觀念。

1.2 提高環(huán)保行徑

城市供熱管網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化后具有集中性，有效地降低了對環(huán)境的污染和實現(xiàn)資源的節(jié)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，又因為集中供暖時燃料設備內容量較大，發(fā)電率進一步提高，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到行動中，科學合理分配資源的利用率。

1.3 充分實現(xiàn)自動化

目前，城市集中供暖管網(wǎng)系統(tǒng)普遍采用自動化控制，可以降低工人的工作強度，根據(jù)科學的配置通過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)生率進而提高供暖質量。供暖系統(tǒng)集中性是節(jié)約資源和保護環(huán)境的又一重要舉措，也適應了城市現(xiàn)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)進行分析發(fā)現(xiàn)，其實際熱效應將會受到多重因素影響，主要包括以下幾點：

（1）管道外徑。當輸水溫度為定值時，熱損失、管道外徑之間成正比關系；

（2）輸水溫度。當輸水溫度偏小時，在各管徑傳輸過程中的熱損失不會相差太大，當輸水溫度偏大時，在各管徑傳輸過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，熱損失、管道熱導率之間成正比關系；

（4）土壤熱導率。當管徑為定值時，熱損失、土壤熱導率之間成正比關系；

（5）保溫層厚度。熱損失、保溫層厚度之間成反比關系[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（或者稱之為優(yōu)選工作）是集中供熱管網(wǎng)優(yōu)化的一個關鍵所在。一般情況下，工程所涉及的管徑均屬于離散性質的，因此，管徑的優(yōu)化工作的實質是如何做好大規(guī)模的組合優(yōu)化問題。當管網(wǎng)布局存在差異時，通常管徑優(yōu)選也將會呈現(xiàn)出不同的、針對性的組合。所以，在管徑優(yōu)化環(huán)節(jié)，應結合工程的具體要求來確定管徑的最大值，即在一個相對科學的范圍內來完成管徑的取值和確定工作。對管網(wǎng)進行設計的過程中，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最終計算得出的，而流量則取決于實際熱負荷的大小，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，還需要對未來的增容幅度予以科學預測。隨著管徑的不斷減小，輸送阻力將會隨之增大，相應的動力消耗及其費用也會隨之增大；隨著管徑的不斷增大，輸送阻力將會隨著減小，相應的動力消耗及其費用也會隨之減小，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，同時還應考慮動力消耗及其費用，應使二者之和為最小狀態(tài)。總而言之，對管徑進行優(yōu)化的過程中，一方面要滿足相應的技術條件，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(tǒng)的建設進行分析發(fā)現(xiàn)，供熱管網(wǎng)的投資占比最高，同時其施工也最為復雜和繁重。應重視并做好供熱管網(wǎng)網(wǎng)絡形式的選擇，這不僅關系到供熱的可靠性，而且關系到系統(tǒng)的機動性，還關系到運行的便利性，另外，還關系到管網(wǎng)的經(jīng)濟性。對供熱管網(wǎng)進行布局的過程中，不可和城市建設整體規(guī)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系、水文特點以及地質條件等因素。

對供熱管網(wǎng)進行布局的過程中，應切實執(zhí)行以下幾條基本原則：

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

（2）技術可靠。在敷設線路的過程中，應選擇那些較為理想的地區(qū)，如起伏不大、土質良好、地下水位較低的地區(qū)，同時應盡可能地避開那些不理想的地區(qū)，如起伏較大、土質疏松、地下水位相對偏高的地區(qū)；

（3）管線應盡量少穿或者不穿主要交通線。通常情況下，管線應和道路中心線保持平行關系，同時還應盡可能地設置在車行道之外的區(qū)域。一般情形下，僅在道路的某一側進行管線的鋪設。應盡量避免管道的地上鋪設，因為這樣做，一方面會破壞城市環(huán)境的整體美觀，另一方面會妨礙道路的正常運營。在鋪設供熱管道的過程中，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)進行研究發(fā)現(xiàn)，其平時的運行存在諸多問題，尤其是能源的嚴重浪費，造成其經(jīng)濟性十分不理想。現(xiàn)階段，隨著多類型供熱系統(tǒng)的出現(xiàn)和應用，針對管網(wǎng)運行予以科學優(yōu)化已經(jīng)成為一個亟待解決的問題。值得一提的是，在熱網(wǎng)實際運行環(huán)節(jié)，冷熱不均這一問題廣泛存在，且?guī)砹艘幌盗胁焕挠绊憽峋W(wǎng)中的水力失調現(xiàn)象是誘發(fā)這一問題的主要因素，所以，對熱網(wǎng)水力進行有效控制，使其趨于平衡便成了當務之急，這將會對管網(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(shù)量和功率的動態(tài)調節(jié)設備以實現(xiàn)對各個環(huán)路水力的有效控制，緩解或者避免失衡現(xiàn)象的發(fā)生。在某些用戶對自身用熱量予以調整的過程中，動態(tài)調節(jié)設備將會發(fā)生十分積極的調節(jié)作用，另外，在調節(jié)的過程中，不會對相鄰環(huán)路的實際用熱量造成不利影響，同時還具有沒有噪聲產(chǎn)生的優(yōu)點。然而需要注意的是，對于動態(tài)系統(tǒng)而言，其有概率發(fā)生穩(wěn)態(tài)失調的現(xiàn)象，因此，應對該問題予以重視，并采取相應的預防措施。總而言之，當存在水力失調問題時，相關熱用戶將會面臨過冷或過熱的問題，應引起供熱運營企業(yè)的最夠重視，為緩解或解決這一問題，應結合技術及經(jīng)濟等方面的綜合考量，對管網(wǎng)運行方案予以持續(xù)的、合理的優(yōu)化，從而有效減輕或者避免水力失調問題所帶來的不利影響，從而保證熱網(wǎng)的工作質量，最終實現(xiàn)供熱系統(tǒng)連續(xù)運行、可靠運行的這一總體目標。

4 結束語

我國城市的人口密度較大，對供熱管網(wǎng)的工作性能有著更高的要求，所以，在建設城市集中供熱管網(wǎng)的過程中，要保證其連續(xù)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)予以優(yōu)化設計的過程中，不僅要考慮其安全性及穩(wěn)定性，同時還應考慮其經(jīng)濟性和科學性，并以此為基礎來開展管徑的優(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，從而促進城市整個熱網(wǎng)系統(tǒng)的不斷完善。隨著人們對城市集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)需求的日益增長，其設計技術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(xiàn)出了良好的應用潛力和發(fā)展?jié)摿Α?/p>