某小区热力外网工程设计
小区概况
本小区位于郑州市北郊，经三路东侧，农业路以北，国道西侧，南临德亿路，北临枣庄路。该小区东西宽205.04m，南北长270.50m，占地55560.7㎡，总建筑面积218340.96㎡。由一栋十七层公寓式酒店和七栋高层住宅及地下车库组成（见右图）。其中1号楼为公寓式酒店，地下一层为设备用房和自行车库，地上一至三层为公共部分，四至十七层为客房，采用集中空调，夏季制冷，冬季制热,制冷站位于本楼地下室的制冷机房内。2-7号楼均为高层住宅，7号楼为本小区的最高建筑，共30层，2号楼为本小区的最低建筑，共18层，其它几栋建筑均为24层，其地下一层为自行车库，地上为住宅，均采用集中供暖的采暖方式，热媒由位于5号楼地下室内的集中换热站供给。
外网方案选择
室外供热管道的布置可分为架空敷设、地下敷设和直埋的敷设方式。架空敷设的优点是管道不受地下水的侵蚀，同时管道的寿命长；造价低；有条件使用工作可靠、构造简单的自然补偿器；在运行中易于发现管道事故，维修方便；其缺点是占地面积较多，管道热损失大，不够美观。地下敷设方式通常又分为通行地沟、半通行地沟和不通行地沟三种形式。通行地沟敷设方式的优点是维护方便，缺点是投资大、占地面积大。不通行地沟敷设方式的优点是占地面积小、并能使管道在地沟内自由变形，地沟所耗费的材料较少；缺点是难于发现管道中的缺陷和事故，维护和检修不方便。半通行地沟的优缺点介于通行地沟和半通行地沟之间。直埋敷设是把保温后的管道直接埋于地下，从而节省了大量建造地沟的材料、工时和空间；缺点是不易维修，同时对管道的保温材料的导热率、吸水率、电阻率等有较高的要求。
通过以上对室外热力管道敷设方式的对比，综合本小区的特点，即每栋楼和地下车库相连及小区内各楼高度的差别较大，同时为了满足小区景观的要求，小区的地势凹凸不平，为了满足房间的室内温度和运行调节的方便，3至7号楼的采暖系统分为高、中、低三个区，均采用共用立管分户独立的采暖系统。每栋楼均有三个分区（2号楼只有两个分区），六根供热管线，如果采用地下直埋或地沟的敷设方式，将占用大量的空间，同时可能和其他室外管线形成多处横向、纵向的交叉，给施工和调节造成一定的难度，为此本小区的外网敷设采用两种方式：①由热交换站引至各栋楼热力入口的二次热媒采用地下车库内架空的敷设方式；②由市政管网引至集中热交换站的一次热媒，只有供水和回水两条管线，从小区的景观要求、管线的施工和经济性等方面考虑，采用直埋的敷设方式均优于其它的室外管网的敷设方式。
外网设计
小区的热源部分由市政热力供给，供回水温度：110-70℃，一部分市政热力热水直接引至1号楼地下室内的制冷机房，通过板式换热器置换出60-50℃的热水供1号楼冬季采暖用。一部分市政热力热水经过5号楼地下室内的集中换热站，置换出80-60℃的热水供2至7号楼的供暖使用；2至7号
楼的热媒由热交换站分南北两个方向分别引出。从热交换站南面引出的热力管线分高、中、低三区沿地下车库送至7、8号楼的热力入口处；从热交换站北面引出的热力管线也分高、中、低三区沿地下车库送至2、3、4、6号楼的热力入口处；5号楼的采暖热媒由集中热交换站经本楼地下室直接引至管井。
外网的供热管线通常都比较长，供热管道安装后，当管道内供热介质及周围环境温度发生变化时，将引起管道的热胀冷缩，使管壁内产生巨大的应力，如果此应力超过管材的强度极限，就会使管道造成破坏，在供热管道上安装补偿器可以有效地解决这一问题，而管道的热伸长量是选择补偿器的依据，管道的热伸长量按下式计算：
△L=αL(t2-t1)x1000
△L-管道的热伸长量（㎜）
α-管材的线膨胀系数〖m/m℃〗
L-两固定支架之间的直线距离（m）
t2-供热介质最高温度（℃）
t1-管道安装温度（℃），一般取-5℃
从管道热伸长量的计算公式不难看出，管道热伸长量的大小和管道固定点之间的直线段长度、管材、热媒温度和环境温度有关，除此之外，笔者在设计过程中还注意到管道的热伸长量与管线的埋深及管径均有关。在热媒温度、环境温度、管材及管道管径均相同的情况下，管道的埋深不同，其对应的直管段的最大长度也不相同，从而管道的热伸长量也就不一样，补偿器的型号也就不一样；同样在热媒温度、环境温度、管材及管道埋深均相同的情况下，管道的管径不同，其对应的直管段的最大长度也不相同，从而管道的热伸长量也不一样，补偿器的型号也就不一样。而补偿器的正确选择直接影响到外网管道使用的安全性。在选用补偿器时，应根据敷设条件尽可能采用维修量
小、工作可靠和价格较低的补偿器。为节省投资和提高外网的可靠性，应尽可能利用管道敷设上的自然弯曲段来吸收管道的热伸长变形，也就是我们常说的自然补偿，笔者在本次外网的设计中，在位于车库内的架空敷设管线上充分利用管道自然弯曲段来吸收管道热伸长变形的这种自然补偿方式，通过管道自然补偿不能满足管道热伸长变形的地方采用了相应的波纹型补偿器，为投资方节约了资金，为施工方减少了施工周期。
设计体会
室外供热管网是集中供热系统中投资最多、施工最繁重的部分，合理的选择外网的敷设方式，对节省投资，保证热网安全可靠的运行和施工、维修方便具有重要的意义。
外网采用地下车库内架空敷设方式的优点体现在：1、便于施工和维修；2、对于北方需要采暖的地下车库可以减少散热设备的数量；3、节省投资；4、减少和室外其他管线的交叉。其缺点为：当管道的管经过大时，会影响车库的净高，从而影响车库的使用；采用直埋的敷设方式的优点为1、占地少；2、维护管理费少；3、热损失少。其缺点主要表现在日后不易维修，同时对保温材料的导热率、吸水率、电阻率等有较高的要求。但鉴于目前地面资源有限的情况下，大多数的小区、特别是高层住宅小区均设有地下车库，我们应该充分利用这一有利条件。
