山地型小区供暖外网设计分析

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随着社会的发展，城市人口的增加，城市建设用地的减少，在多山的城市如大连等地，建设山地型小区不可避兔；另外随着环境污染的加剧，崇尚自然、回归自然成为人们物质和精神追求的一个目标。经过有关专家、部门的论证审批，野外型住宅、乡村型住宅、山地型住宅等一大批具有自然特色的住宅小区应运而生，山地型住宅小区成为现代住宅小区发展的一个方向。下面就以笔者设计的吉林市运河里住宅小区为例，谈一谈山地型住宅小区的供暖外网设计。外网设计可分为热源与管网两大部分，下面分别予以说明。

    1、热源

    热源的选择应根据中心城市供热条件、小区周围环境条件、小区内部设施条件、投资情况等综合确定。通常可按照以下顺序选择热源：

    ①城市热网；

    ②集中供热锅炉房，可分为电热型、燃气型、燃油型、燃煤型4种；

    ③新型能源，如太阳能、地热能、风能等。

    1.1　城市热网供热

    当小区在城区附近（1～2km），且城市热网条件较好，那么利用城市热网作为供暖热源应是第一选择。它的优点是热源稳定，初投资较小，运行管理简单，对自然环境影响小，环保价值高。它的不足之处是缺乏热水供应，适合于标准较低的住宅小区，如果小区标准较高，就要考虑加设换热泵房或热水供应锅炉房。

    供热泵房一般设置在山下，便于热源接设、设备的运输和安装、小区的物业管理等；内部设备一般包括计量设备、循环水泵、定压装置、换热器（可选）、升减压装置（可选）及水处理设备（可选）等。

    1.2　集中供热锅炉房

    当小区距城区较远，或不具备与城市热网接设的条件时，应设集中供热锅炉房。它的特点是内部设置灵活，可提供热水，不足之处是初投资较大，运行管理较复杂。锅炉房根据燃料类型可分为电热、燃气、燃油、燃煤4种，从环保角度看电热最好，燃气、燃油次之，燃煤最差；从投资和运行费用角度看，电热、燃气、燃油较高，燃煤较低，一个供暖季能耗费用燃煤仅为其它形式的正巧左右，所以，通常情况下宜选用燃煤型锅炉房，以节省初投资和降低运行费用。如果在风景名胜地区、旅游疗养胜地，建议选择电热型锅炉，它污染小，自动化程度高，缺点是受电力条件限制及电能无法储备，但在未找到新能源之前它是最好的热源形式；由于燃气、燃油和燃煤锅炉房在消防和燃料存储方面存在较多的问题，应尽量少选，非选不可时应解决好消防和燃料存储等问题，并应与消防部门沟通，签署有关协议。

    在选用锅炉房设备时，应尽量选用环保型设备，如低噪声风机、低噪声水泵、脱硫型除尘器等，在社会环保意识逐步增强的形势下，环保应成为设计的首要任务之一。另外还要与建设单位（开发商）做好设备选型的协商工作。

    1.3　新型能源

    新型能源的使用，在我国仍处于试验阶段。比较典型的新型能源有太阳能、地热能、风能。在我国华北和西北的大部分地区，日照时间长，太阳辐射照度高，对于太阳能的利用有着充分的自然条件，很多科研机构和高等院校已对其进行了一定的研究，并取得了较好的进展。这些能源形式由于受技术条件、地区条件、地理条件、投资条件的限制和影响较大，只能在局部地区、局部范围内使用，无法大面积推广使用，但其优越的环保价值、低廉的运行费用已得到国家有关部门的充分重视，相信在不远的将来一定会作为主要的能源形式的。

    2、管网设计

    2.1　管道敷设

    山地型小区地质条件一般比较复杂，各用热点之间高差大，管道的敷设方式根据具体情况大致可分为3种：架空、直埋和地沟。

    在通常情况下，如果小区地面和道路规划比较好，房屋附近较平整，宜设置供暖地沟，且应采用通行地沟，以便于管道安装、检查和维修。一般情况下可采用阶梯状地沟与竖井相结合的形式。笔者设计的运河里小区位于半山坡，总面积 10万㎡，供热锅炉房位于山脚下。小区内住宅高低错落，地质条件变化复杂，并且道路纵横交错。设计中针对落差大（相邻两楼高差5～7rn）、楼距近、道路窄 （两楼间包括道路距离 12 m）等具体问题，借鉴了排水落差井的原理，采用了阶梯式爬坡、单双层管道竖井相结合的形式，即管道整体呈阶梯状上升，管道翻身处设单层竖井，高低连接、横过道路处，根据情况设单层和双层管道竖井，即出户处设第一层竖井，管道翻身、横过道路后再设第二层竖井，然后翻身人户，使得管道能够顺利通行。

    架空敷设一般用于以下情况：

    ①多雨地区，地下水位高，采用有效防水措施经济上又不合理时；

    ②湿陷性大孔土或具有较强腐蚀性地段；

    ③不影响道路通行；

    ④压力大于2.2 MPa，温度大于等于350℃的蒸汽管道；

    ⑤冬季平均气温较高（一5℃左右）地区；

    ⑥地形复杂、标高差较大、土石方工程量大或地下障碍很多且管道种类较多时。

    架空敷设的优点是投资省，管道受地形影响小，架设方便；缺点是美观性差，热损失大，在寒冷地区，尤其是高寒山地极易发生冻害，设计时要特别注意。

    直埋敷设应尽量少采用，因为：

    ①山地的地质条件复杂，原土及回填土层强弱不均，沉降不均；

    ②管道基础不易处理，特别是爬坡段及上下翻身处；

    ③岩层区埋深无法保证。

    在土壤地质条件比较好的地方，可酌情采用。

    2.2　系统水力平衡

    系统水力平衡是决定供暖效果好坏的关键因素。由于山地型小区各热用户地势高低不一样，对供水温度、压力的要求可能也各有不同，因此在设计阶段必须绘制热水网路的水压图，用以全面地反映热网和各热用户的压力状况，并确定保证能使其实现的技术措施。同时，在实际运行中，还可以根据网路实际的水压图全面地了解整个系统的压力状况，分析和解决运行中的问题，保证安全运行。

    在具体设计中可按以下几条原则进行设计。

    ①系统可采用枝状管网异程系统，以节省投资，原则上采用1～2条主干线；

    ②主干线设计比摩阻一般可采用400～800Pa／m；

    ③支线宜采用同程式系统，以确保末端热用户有足够的资用压力；

    ④干线、支线应按允许压降确定管径，但热水流速不宜大于3.5 m／s；

    ⑤每条支线间平衡压差不宜超过 10％，否则在压力不足或供热温度较低的情况下，山顶用户供暖将会受到影响；

    ⑥如果个别支线难以平衡，可以考虑在各支线和用户热力人口加设调节装置。

    在运河里小区中，主干线的长度约 800 m，最大管径为DN350.为了保证供热效果，经反复比较确定了"一干带三支"的系统平衡方案，每条支管线的长度在350～400 m之间，支线管径确定在DN125～15O之间。为了更好地保证供热系统的水力平衡，在外网中采用了一种新设备——水暖人口平衡问，它集关闭、调节、除污于一体，有效地保障了外网系统的运行。实践证明，该方案的施行使得小区取得了良好的供暖效果。

    2.3　系统定压

    2.3.1　当采用城市热网热源时，其系统定压（通常为0.35～ 0.4MPa）一般不能完全满足小区的定压要求，因此对于高差较大的小区，其供暖系统的定压可仿照高层建筑的定压形式，即采用双水箱分层式供暖定压系统，整个小区的供暖系统按山的坡向分成两个或两上以上，低区可与外网直接相连，它的高度主要取决于室外管网的压力工况和散热器的承压能力，高区部分增设高低位水箱，利用进回

    水两个水箱的水位高差进行高区系统循环，同时利用低位水箱的非满管流动的溢流管使系统与外网回水管压力隔绝，从而达到单独定压的目的。目前我国大部分的高层建筑均采用此种系统定压形式，在实际中已得到认可。此种定压系统的优点是人口设备少，降低了系统造价，缺点是采用开式水箱，空气容易进人系统中，增加了系统的腐蚀因素，另外需设专门的水箱间，影响建筑物美观。

    2.3.2　当采用小区集中供热锅炉房为热源时，对于高差不大的小区，可根据小区的静水压线及散热器的承压能力采用一次定压，高区部分选用普通散热器（承压能力为0.2～0.4 MPa），低区部分选用高压散热器（承压能力为0.6～0.8 MPa）；对于高差较大的小区，低区部分由锅炉房直供并进行系统定压，高区部分可以通过在锅炉房内增设一套水一水换热器，单独定压，使之与锅炉房直供系统相隔绝。此形式系统运行稳定，但增加了锅炉房初投资及运行管理费用。

    定压方案的选择应根据小区实际情况、投资情况及系统布置情况综合确定，不必机械照搬，以免影响供热效果。

    3、设计中应注意的其它问题

    供暖热网只是小区的配套辅助工程之一，做好与其它专业和系统的协调、配合也是一项重要的工作。例如：锅炉房选址时，如规划方案未选在下风向时，应建议重新确定锅炉房位置，无法改变时应采取适当的措施；外网敷设时应详细征求建筑规划、结构、地质勘探、电力及通信部门（专业）的意见，以保证管路敷设的畅通；架空敷设时应注意架空高度能否满足河流、道路通行的要求，在有输配电线路时，管道是否应加设防护；排水是否与供热地沟碰撞、交叉等等问题。外网工程经常会碰到一些不可预见的实际问题，如：地下管线，电缆、不明建筑物等，因此对可能产生的问题要有心理准备，一旦发生问题能拿出解决方案。

    总之，山地型小区供暖外网的设计是一种既传统又新型的外网设计形式，是暖通设计走向多元化、多维化的一种体现，它要求设计人员要有较高的总体素质、深厚的理论基础、丰富的平面设计经验以及善于创新的精神，而把各种知识和经验融会贯通则是其精华所在，也是笔者在设计过程中体会最深之外，在此提出，供同行们参考。