室外供热管网毕业设计

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1、 第1章 绪论1.1设计内容济南市教授花园小区热网设计1.1.1设计系统简介本设计是完成济南市教授花园小区的热网设计任务。小区内除一个幼儿园和一个会馆外全部为住宅。总建筑面积：237781总供暖负荷：9558kW 1.1.2建筑说明按建筑节能设计标准，居民住宅全部均采用节能建筑。热负荷以采暖为主，不考虑通风负荷及空调负荷。假定其中高层建筑和宾馆全部设置储水箱，在民用建筑和公用建筑中主要采用热水采暖系统 1.1.3工作任务设计图纸、相关曲线图以及设计说明书。图纸包括：热网管线平面图、热网管道系统图、管线纵剖面图、管线横剖面图、水压图、检查室平立剖面图、热力站原理图、热力站平立剖面图。曲线包括热负

2、荷随室外温度变化曲线图、热负荷延续图、调节曲线、水泵选择曲线。说明书由全部设计步骤及计算和计算结果整理而成，其中包括原始资料、设计方案论证、设计计算、设备及附件选择、材料清单、设计施工说明、工程概算以及专题论述等。1.2设计原始资料 1.2.1设计地区气象资料23供暖室外计算温度：；采暖季天数（室外温度+5的天数）：；采暖室外平均温度: ;大气压力（冬季）：；冬季室外平均风速：；最大冻土层深度：。 1.2.2设计参数二级网供回水温度：；室内计算温度：。 1.2.3基本设计要求本设计采用直接连接，二级网采用地沟和直埋敷设。第2章 热负荷及热负荷延续时间图2.1集中供热系统及热负荷集中供热系统系统

3、指的是以热水或蒸汽作为热媒集中向一个具有多种热用户的较大区域供热的系统。集中供热系统的热用户有供暖、通风、热水供应、空气调节、生产工艺等用热系统。这些用热系统热负荷的大小及其性质是供热规划和设计的最重要依据，因此设计前首先需要计算清楚各部分负荷的大小。在本设计中只计算出供暖热负荷及高层建筑的热水供应热负荷。用热系统的热负荷，按其性质分为两大类，即季节性热负荷和常年性热负荷。季节性热负荷与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热等气候条件密切相关,起决定性作用的是室外温度在全年中有很大的变化；常年性热负荷主要取决于生活用热和生产状况,其日变化较大,而在全年的变化较小。由于是对集中供热系统进行初步设

4、计，不具备较准确的建筑物热负荷资料，根据城市热力网设计规范：当没有建筑物设计热负荷资料时，各种热负荷可采用概略计算方法。对于热负荷的估算，可采用体积热指标法或面积热指标法。由于采用体积热指标法，虽然物理概念明确清晰，但由于单位建筑面积热指标法计算简便，是国内经常采用的方法，而且在总结我国许多单位进行建筑物供暖热负荷的理论计算和实测数据工作的基础上，我国城市热力网设计规范给出了供暖面积热指标的推荐值，所以本次设计采用该种方法。 2.1.1 采暖设计热负荷采暖热负荷是城市集中供热系统中最重要的负荷，它的设计热负荷占全部设计热负荷的80%-90%以上（不包生产工艺用热），采暖设计热负荷的概算采用面积

5、热指标进行计算4，其计算公式如下： （2-1）式中 采暖设计热负荷，；采暖建筑物的建筑面积，；采暖热指标，；即每平方米建筑的供暖设计热负荷。其推荐值见表2-1；表2-1 采暖热指标推荐值（）建筑类型住宅居住区综合医院托幼影视剧院商店未采取节能措施586460676580951156580采取节能措施404545555570801055570注1表中数据适合于我国东北、华北、西北地区。2热指标已包括5%的管网热损失。由于该小区为新建小区，采用了较好的节能措施，故计算时采用上表中的采取节能措施的采暖推荐热指标5。本小区中所有的住宅建筑取40W/ ，托幼取55 W/，会馆剧院取100W/。详细计算见

6、附录1。2.1.2热负荷的计算采暖全年耗热量计算公式为： （2-2）式中 采暖全年耗热量，； 采暖天数，d； 采暖设计热负荷，； 采暖室内计算温度，； 采暖期平均室外温度，；采暖室外计算温度，。 代入数据，采暖全年耗热量为： 全年总耗热量计算公式为： （2-3）式中 全年总耗热量，；通风热负荷耗热量，；其它同上。 代入数据计算得： 2.2热负荷延续时间图2.2.1绘制热负荷延续时间图的意义热负荷图是用来表示整个热源或热用户系统热负荷随室外温度或时间变化的图。热负荷图形象的反应热负荷变化的规律。对集中供热系统设计、技术经济分析和运行管理，都很有用处。在供热工程中，常用的热负荷图主要有热负荷时间图

7、、热负荷随室外温度变化图和热负荷延续时间图。通过绘制热负荷延续时间图，能够清楚的显示出不同大小的供暖负荷在整个采暖季节累计耗热量，以及它在整个采暖季节总耗热量中所占的比重，这对于城市集中供热规划方案进行技术经济分析时，具有十分重要的意义。热负荷延续时间图的特点是热负荷不是按出现的先后顺序排列，而是按其数值的大小排列。热负荷延续时间图需要有热负荷随室外温度变化曲线和室外温度变化的资料才能绘出。在热负荷延续时间图中，能够清楚地显示出不同热负荷在整个采暖季中的累计耗热量，以及在整个采暖季总耗热量中所占的比例。本次设计中仅绘制出供暖热负荷延续时间图。在该图中，横坐标的左方为室外温度，横坐标的右方为供暖

8、期延续天数；纵坐标为供暖热负荷。 2.2.2供暖负荷随室外温度的变化用下式可求出某一室外温度下的供暖热负荷。 （2-4）式中 在室外温度下的供暖热负荷，W; 供暖设计热负荷，W; 某一室外温度，； 供暖室外计算温度，； 室内计算温度，。根据上式的计算结果可绘制出热负荷随室外温度变化曲线图。图2-1 热负荷随室外温度变化曲线图 2.2.3热负荷延续时间图的绘制查参考资料I可知济南市的不同室外气温的延续时间如表2-2所示： 表2-2哈尔滨的不同室外气温的延续时间表等于或低于某一室外温度的延续小时数（h）供暖期天数N（天）供暖室外计算温度供暖期日平均温度+5+30-2-4-6-7106-70.925

9、4418731141706393165100在不同的温度下，供热系统的热负荷如表2-3所示 表2-3 不同的温度下，供热系统的热负荷表 温度（）+5+30-2-4-6-7热负荷（KW）3823573568827646841191769558由以上数据可绘得热负荷延续时间图如图2-2所示图2-2 热负荷延续时间第3章 供热方案选择3.1室外供热管道的平面布置 3.1.1供热管道的平面布置类型集中供热的优点是节约能源，改善社会环境。在工程设计中，设计方案的确定是一项重要的、影响全局的工作。集中供热系统形式的确定涉及到有关国民经济合理利用能源的问题，同时还关系到热源、热网、热用户三者之间的协调关系。

10、热网的平面布置，必须保证在热网运行安全可靠的同时，力求消耗材料少，投资省，其布置形式与热源（热电厂或锅炉房）的位置、热用户的分布、热负荷性质等因素有关。热网的平面布置型式，主要有枝状布置、环状布置、放射状布置、网格状布置四种方式，其中前两种布置方式比较常见。下面主要介绍一下前两种布置方式的优缺点见表3-17.表3-1 枝状管网与环状管网优缺点对比 管网形式优缺点枝状网路环状网路优点比较简单，造价较低，并且运行管理较方便，是最常见的形式。它的管径随着到热源的距离增加而减小。具有供热后备性能，运行可靠安全。缺点没有供热的后备性能，即一旦网路发生事故，在损坏地点以后的所有用户均将中断供热。往往比枝状

11、网路投资要大得多。在热网设计合理，安装质量符合标准和操作维护良好的条件下，热网能够无故障的运行，尤其对于只有供暖用户的热网，在非采暖期停止运行期间，可以维护并排除各种隐患，以满足在采暖期内正常运行的要求。因此，在国内供暖热网中，多用枝状网路。在本设计中采用枝状管网。 3.1.2供热管线的定线原则供热管线平面位置的确定，即定线，其布置原则是应在城市建设规划的指导下，综合考虑热负荷分布、热源位置、与各种地上、地下管道及构造物、园林绿地的关系和水文、地质条件等多种因素，经技术经济比较确定。供热管道平面位置的确定，应遵守如下的基本原则：（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

12、管线上的阀门、补偿器和某些管道固件（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）的位置和敷设，应尽可能使其数量减少。（2）技术上可靠 供热管线应尽量避开土质松软、地震断裂带、滑坡危险地带以及地下水位高等不利地段。 （3）对周围环境影响少而协调 供热管线应少穿越主要交通线。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、构筑物应协调安排，相互之间的距离，应能保证运行安全、施工及检修方便。热力网管道的位置还应符合下列规定：城市道路上的热力网管道应平行于道路中心线

13、，并宜敷设在车行道以外的地方，同一条管道应只沿街道的一侧敷设；穿过厂区的城市热力网管道应敷设在易于检修和维护的位置；通过非建筑区的热力网管道应沿公路敷设；热力网管道选线时宜避开土质松软地区、地震断裂带、滑坡危险地带以及高地下水位区等不利地段。供热管道与建筑物、构筑物或其他管线的最小水平净距和最小垂直净距应该严格的参阅城市热力网设计规范中的相关规定。3.2 供热管道的敷设室外供热管网是供热系统中投资最多、施工最繁重的部分，所以选择合理的管道敷设方式，对于节省投资，保证热网安全可靠的运行和施工维修等方面都具有重要意义。 3.2.1集中供热管道的一般敷设原则 （1）城市街道上和居住区内的热力网管道宜

14、采用地下敷设。当地下敷设困难时，可采用地上敷设，但设计时应注意美观。 （2）工厂区的热力网管道，宜采用地上敷设。 （3）热水热力网管道地下敷设时，应优先采用直埋敷设；热水或蒸汽管道采用管沟敷设时，应首选不通行管沟敷设；穿越不允许开挖检修的地段时，应采用通行管沟敷设；当采用通行管沟困难时，可采用半通行管沟敷设。蒸汽管道采用管沟敷设困难时，可采用保温性能良好、防水性能可靠、保护管耐腐蚀的预制保温管直埋敷设，其设计寿命不应低于25年。 （4）直埋敷设热水管道应采用钢管、保温层、保护外壳结合成一体的预制保温管道，其性能应符合城镇供热直埋管道工程技术规程的规定。 3.2.2集中供热管道的敷设方式供热管道

15、敷设是指将供热管道及其附件按设计条件使之就位的工作。供热管道的敷设形式，可分为地上敷设和地下敷设两类。 1. 地上敷设供热管道地上敷设是较为经济的一种敷设方式。地上敷设除了设管架基础外可以不受地下敷设和地下水位及工质的影响。运行、维护、检修、安装均较方便，施工时土方量小、易于发现和消除故障。但占地面积大，管道热损失大，影响城市美观。地上敷设适用于下列场合：地下水位较高，年降雨量大，土质为湿陷性黄土或腐蚀性土壤。选用地下敷设时必须进行大量的土方工程或地形复杂的地段，地下敷设密度大，难于采用地下敷设的地段，或在工业企业中有其他管道，可共架敷设的场合。2. 地下敷设地下敷设不影响城市美观和交通，因而

16、地下敷设是城镇集中供热管道广泛采用的敷设方式。（1）地沟敷设地沟是地下敷设管道的维护构筑物，地沟作用是承受土壤压力和地面荷载并防止水的侵入。地沟分砌筑、装配和整体等类型。砌筑地沟采用砖、石或大型砌体，配合钢筋混凝土预置盖板；装配式地沟一般采用钢筋混凝土构件现场装配，施工速度较快；整体式地沟采用钢筋混凝土现场灌注而成，防水性能较好，地沟的横截面通常做成矩形或者拱形。根据地沟内人行道的设置情况可以分为通行地沟、半通行地沟和不通行地沟。地沟敷设的供热管道与建筑物、构筑物或其他管线的最小净距如表3-2所示。表3-2 管沟敷设有关尺寸地沟类型有关尺寸名称管沟净高(m)人行道宽度(m)管道保温表面与沟墙净

17、距(m)管道保温表面与沟顶净距(m)管道保温表面与沟底净距(m)管道保温表面间的净距(m)通行地沟1.80.60.20.20.20.2半通行地沟1.20.50.20.20.20.2不通行地沟0.10.050.150.2注 1. 考虑在沟内更换钢管时，人行通道宽还应不小于管子的外径加0.1m2. 管沟盖板或检查室盖板覆土深度不宜小于0.2m3. 管道和地沟宜设坡度，其坡度0.002 （2）直埋敷设无沟地下直埋敷设方式的适合场合一般是：在情况允许的情况下，对公称直径小于或等于500mm的热力管道宜采用直埋敷设。有关数据见表3-3表3-3 直埋敷设管道外壳顶部埋设深度 管径（mm）50-125150

18、-200250-300350-400450车行道下0.81.01.01.21.2非车行道无补偿直埋敷设0.60.60.70.80.9有补偿直埋敷设0.50.50.50.50.5综合上述敷设方式的优缺点，二级网采用地沟敷设和直埋敷设相结合的方式。3.3 热媒的选择 3.3.1供热的热介质、参数确定原则 （1）集中供热的热介质，供热参数及运行方式是由热电厂、热力网、热用户的条件、特性和要求所决定的，应经全面的技术经济比较好确定。 （2）对有夏季制冷负荷的工程项目，对制冷热介质及其参数的选用，应进行经济比较后确定。 （3）热水管网在供热初期，其供水温度不宜过高，以留有一定的裕度，当外部热负荷增加时，

19、可提高供水温度，扩大供热能力；其供回水的温差，直接连接时一般选用25，间接连接时不宜小于45。为了节约能源，提高热电厂的经济效益，应降低抽排气参数，应尽可能降低热电厂的供回水温度8。3.3.2供热介质选择根据城市热力网设计规范：对民用建筑物采暖、通风、空调及生活热水热负荷供热的城市热力网应采用水作供热介质。故本设计以锅炉房作为热源，由于仅有供暖和热水供应热负荷，故可采用热水作为热媒，同时应兼顾采用高温水供热的可能性。热水作为供热介质具有以下的优点： （1）热水供热系统热能利用效率高。同蒸汽供热系统相比，没有凝结水和蒸汽泄露，以及二次蒸汽热损失，节能20%40%； （2）热水作为热媒，可改变供回

20、水温度来进行供热调节（质调节），既能减少热望热损失，又能较好满足卫生条件； （3）热水系统蓄热能力高； （4）供热半径大，可远距离输送； （5）采用高温水（或加大供回水温差），可是热网采用较小的半径，降低输送网路循环水泵的电能消耗和用户用热设备的散热面积。当然同时要兼顾由于温度过高造成的设备耐压要求的提高，运行管理水平提高等不足之处。3.3.3热媒介质参数选择 供热介质的参数，即热水供暖系统的计算供、回水温度，应结合具体工程条件，考虑热源、热网、热用户系统等方面的因素，进行技术经济比较后确定。以区域锅炉房作为热源，当供热规模较小时，供、回水温度可采用95/70、80/60的水温；而供热规模较大

21、时，经过技术经济比较可采用110/70、130/70、150/80等高温水作为供热介质9。根据国家相关规范，考虑设计地区的实际综合协调热源、热网、热用户三者之间的关系，经过技术经济比较，最后确定出技术上先进可靠、经济上合理节约、使用上安全可靠的小区集中供热热网设计的最佳方案。热源采用热电厂，热网的系统形式为枝状管网，采用直接连接的形式。采用热水作为供热介质，参数为：二级网采用95/70。 3.4高层热水采暖系统处理方案3.4.1方案确定本设计中A区和F区供热区域均有高层建筑，高层均为11层，对于这些高层建筑的热水采暖系统，本次设计处理方案如下：一级网经过换热站换热后，由二级网送往各高层热用户，

22、然后在各热用户处进行高低分区的处理。3.4.2 设备原理图图3-2 高层建筑采暖分区设备示意图1、水泵 2、止回阀 3、碟阀 4、远程压力表 5、压力表6、加压阀组 7、电接点压力表 8、控制柜 9、电磁阀10、流量开关 11、除污器 12、温度计 3.4.3设备特点与工作原理GNF系列高层建筑采暖分区设备将高层建筑的高区采暖系统与低区采暖系统直接连接，与传统高层建筑采暖系统相比，该设备无需在各个高层用户处设置热交换器，不设高区专用锅炉，不设水箱，该设备直接将热媒供水加压送至高区，同时将高区回水减压，与低区回水直接连接，既避免在各热用户处设置热交换器系统大量的热损失，又避免了双水箱开式系统对管

23、道、设备造成的严重腐蚀。高层建筑采暖分区设备提供了一种结构简单、设备投资少、热效率高、全自动运行的采暖系统方式。第4章 热水供暖网路的水力计算及水压图4.1热水采暖系统的水力计算4.1.1水力计算主要任务(1)按已知的热媒流量和压力损失，确定管道的直径；(2)按已知的热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失；(3)按已知的管道直径和允许压力损失，计算或校核管道中的流量。 根据热水网路水力计算结果，不仅能确定网路各管段的管径，而且还可以确定网路循环水泵的流量和扬程。在热水网路水力计算的基础上绘制出水压图，可以确定管网与用户的连接方式，选择网路和用户的自控措施，还可进一步对网路工况，亦即对网路热媒的

24、流量和压力状况进行分析，从而掌握网路中热媒流动的变化规律。 4.1.2水力计算的基本步骤 1. 确定热水网路中各个管段的计算流量供暖系统中网路各个管段的计算流量就是该管段所承担的各个用户的计算流量之和。所谓计算流量就是用来计算管径和阻力损失的最大流量。采暖系统用户的计算流量可用下式确定10： （4-1）式中 供暖系统用户的计算流量，T/h； 用户热负荷，KW； 水的比热，取=4.187KJ/Kg； /二级网的设计供回水温度，。 2. 确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻（比压降） 热水网路水力计算是从主干线开始计算。网路中平均比摩阻最小的一条管线，称为主干线，热水网路各用户要求预留的作用压差基本

25、是相等的，所以从热源到最远用户的比摩阻是最小的，成为主干线。主干线的平均比摩阻R值对整个管网管径的确定起着决定性作用。如果选用的R值较大（即热媒流速越高），则所需管径越小，此时降低基建投资和热损失，但网路循环水泵的基建投资和运行电耗也就随之增大。故城市热力网设计规范规定：一般情况下，主干线设计比摩阻可取30-70Pa/m。对于采暖范围较小规模的系统，可取较大值；对大型系统可取较小数值。 3. 确定主干线各管段的实际管径和相应的实际比摩阻 根据网路主干线各管段的实际流量初步选用平均比摩阻R值，利用水力计算表确定主干线各管段的实际管径和相应实际比摩阻。 4. 求出管段的折算长度Lzh 根据管段选用

26、的标准管径和局部阻力形式，确定管段的局部阻力的当量长度总和Ld，求出管段的折算长度Lzh。 5. 计算主干线各管段的总压降P 根据管段的折算长度，以及查得的比摩阻，计算主干线各管段的总压降。 （4-2）式中 管段压降，Pa； 管段的实际比摩阻，Pa； 管段的实际长度，m； 局部阻力当量长度。 6. 确定各支管的管径 当确定主管线的管径后，同时主干线中各管段的阻力损失都已知后，就可用同样的方法确定各分主管的管径。为了满足热水网路中各热用户的作用压差，必须加大靠近热源处用户支线的比摩阻，以便消耗剩余压差，尽量达到各并联环路节点压力平衡，但支线的流速和比摩阻不应超过极限值，根据热网规范规定：热网支干

27、线、支线应按允许压力降确定管径，但流速不应大于3.5m/s，同时比摩阻不应大于300Pa/m。对于只连接一个用户热力站的支线，比摩阻可大于300 Pa/m。4.1.3水力计算二级网的水力计算，由于计算量较大，本次设计中各个管段的局部阻力损失的当量长度计算不再一一查处，可选取一段管段详细计算后，其余用局部阻力损失与沿程阻力损失的估算比值进行计算。 1. 主干线水力计算对管路的节点编号如图4-1所示 图4-1主干线管线布置图该二级网系统中由于从换热站到最不利用户的管道的输送距离最远，故选取该管线为主干线进行计算。下面以管段1为例进行计算： 计算流量为各个管路流量之和，即328.8t/h。 根据管段

28、1的计算流量和R值的范围，查水力计算表，可确定管段1的管径和相应的比摩阻R值：管径：DN300（3258mm）比摩阻R值：56.2Pa/m流速： 1.28m/s 求管段1的折算长度 90急转弯头：26.95=13.9 套筒补偿器：434=136 管段OA的折算长度 Lzh=396.1+150=546.1 管段AB的压力损失 P=RLzh=546.156.2Pa=30690Pa 用同样的方法，可计算主干线的其余管段。确定其管径和压力损失。其他管段的管径和压力损失计算结果列于附录2. 2. 支干线及支线水力计算支干线及支线的水力计算同主干线一样，只是选取=0.3，不需再列出各种附件，详细情况见附录

29、。4.2绘制网路水压图 4.2.1绘制网路水压图的必要性热网中连结着许多的热用户，它们对供水温度及压力可能各有不同，而且它们所处的地势高低不一，在设计阶段必须对整个网路的压力状况有个整体考虑，而水力计算通常只能确定热水管道中各管段的压降，并不能确定热水供暖系统中管道上各点的压力，因此，只有通过绘制热水网路的水压图，用以全面地反映热望和各热用户的压力状况，并确定保证使它实现的技术措施。在运行中，通过网路的实际水压图，可以全面地了解整个系统在调节过程中或出现故障时的压力状况。从而揭露关键性的问题并采取必要的技术措施，保证安全运行，另外，各个用户的连接方式以及整个供热系统的自控调节装置，都需要根据网

30、路的压力分布或其波动情况来选定，既需要以水压图作为这些工作的决策依据。前面的水力计算只确定热水管道中各管段的压力损失值，但不能确定热水管道上各点的压力值。综上所述，水压图是热水网路设计和运行的重要工具。 4.2.2水压图的原理和作用 1原理水压图是根据伯努利方程原理绘制的，即 （4-3） 2 作用 （1）利用水压图曲线，可以确定管道中任何一点的压力（压头）值； （2）利用水压图曲线，可表示各段的压力损失值； （3）根据水压图曲线的坡度，可以确定管段的单位长度的平均压降的大小； （4）由于热水管路系统是一个水力连通器，因此，只要已知或固定管路上任意一点的压力，则管路中其它各点的压力也就已知或固定

31、了。 4.2.3绘制水压图的原则和要求 （1）在与热水网路直接连接的用户系统内，压力不应超过该用户系统用热设备及其管道的承压能力。即不超压。 （2）在高温水网路和用户系统内，水温超过100的点热媒压力不应低于该水温下的汽化压力。即不汽化。 （3）与热水网路直接连接的用户系统，无论在网路循环水泵，运转或停止工作时，其用户系统回水管出口处的压力，必须高于拥护系统的充水高度，以防止系统倒吸入空气，破坏正常运行和腐蚀管道。即不倒空。 （4）网路回水管内任何一点的压力，都应比大气压力至少高出5mH2O，以免吸入空气。即不吸气。 （5）在热水网路的热力站或用户引入处，供回水管的自用压降，应满足热力站或用户

32、所需的作用压头。即压头足。 4.2.4绘制热水网路水压图的步骤和方法（1）以网路循环水泵的中心线的高度（或其他方便的高度）为基准面，在纵坐标上按一定的比例尺做出标高地刻度，按照网路上的各点和用户从热源出口起沿管路计算的距离，在横坐标上相应的点标出网路相对于基准面的标高和房屋高度，并画出沿管线的纵剖面。 （2）选定静水压曲线的位置，静水压曲线是网路循环水泵停止工作时，网路上各点的测压管水头的连接线。静水压曲线高度必须满足两个要求，一是底层散热器所承受的静水压力不超过散热器的承压能力，二是热水网路及其直接连接的用户系统内，不会出现汽化或倒空。 （3）选定回水管的动水压曲线的位置，在网路循环水泵运转

33、时，网路回水管各点的测压管水头的连接线，称为回水管动水压曲线，其位置应满足下列要求：a、保证所有直接连接的用户系统不倒空和网路上任意一点的压力不应低于50KPa的要求；b、与热网直连的用户，不超过散热器的静水压力。 （4）选定供水管动水压曲线的位置在网路循环水泵运转时，网路供水管内各点的测压管水头连接线称为供水管动水压曲线，它沿着水流动方向逐渐下降，在每米长上降低的高度反映了供水管的比压降值。依照以上原则和方法绘制出了主干线水压图如下： 图4-2 水压图 第5章 热水供暖系统的调节及调节曲线5.1运行调节综述5.1.1运行调节的意义热水供暖系统对建筑物供暖时，不仅要保证在设计室外温度下，维持室

34、内温度符合设计值，而且要在其它冬季室外温度下保证用户的热舒适度。国内外的经验证明，热水供热系统实现高质量供热，必须采用在热源处进行集中调节、在热力站或热力入口处进行局部调节和在用热设备处进行单独调节相结合的联合调节方式。在热源处进行的集中调节是满足供热质量要求、保证热源设备经济合理运行的必要手段。集中调节是粗略的调节，只能解决各种热负荷的共同需求。即使只有单一采暖负荷，各建筑物、各采暖系统对供热的需求也不是完全一致的。集中调节只能满足热负荷的共性要求。在热力站特别是在单栋建筑入口的局部调节可根据单一负荷的需求进行较为精确的供热调节。在用热设备处的单独调节是满足用户要求的供热品质的最终调节。上述

35、几种调节方式是相互依存、相互补充的，联合采用才能实现高质量供热。以上所述的各种调节只有借助自动化装置才能达到理想的效果。特别是实行分户计量后，用户有了自主调节的手段，使在用户设备处进行的单独调节变得十分活跃。用户自主调节的实质是热负荷值根据用户的自主需要而改变，供热系统要适应这种热负荷随机变动的情况，而保持供热系统供热质量的稳定就更加需要提高调节的自动化水平。 5.1.2集中供热调节的方法 主要有下列几种：(1) 质调节；(2) 量调节；(3) 分阶段改变流量的质调节；(4) 间歇调节。5.2运行调节5.2.1运行调节方式的确定供热热负荷调节的主要任务是随着室外温度的变化，维持供暖房屋内的室内

36、计算温度。本设计供暖用户系统与热水网路采用直接连接，随室外温度的改变，需同时对热水网路和供暖用户进行供热调节。由于本设计需要对各个用户进行热计量，因此选用分阶段改变流量的质调节，既能方便热计量，又达到的节能的目的。5.2.2调节公式推导当热水网路在稳定状态下运行时，如不考虑管网的沿途热损失，则网路的供热量应等于供暖用户系统散热设备的放热量，同时也应等于供暖用户的热负荷。则有如下的热平衡方程式13： （5-1） （5-2） （5-3） （5-4）式中 建筑物的供暖设计热负荷，W；在供暖室外计算温度下，散热器放出的热量，W；在供暖室外计算温度下，热水网路输送给供暖热用户的热量，W；建筑物的体积供暖

37、热指标，即建筑物每m外部体积在室内外温度差为1时的耗热量， W/ m； 建筑物的外部体积，m； 供暖室外计算温度，；进入供暖热用户的供水温度，； 供暖热用户的回水温度，； 散热器内的热煤平均温度， ； 供暖用户的循环水量，kg/h； 热水的质量比热， =4187J/kg； 散热器在设计工况下的传热系数，W/ ； F散热器的散热面积，。若以带“”上标符号表示在供暖室外计算温度下的各种参数，而不带上标符号表示在某一室外温度()下的各种参数，在保证室内计算温度条件下，可列出与上面相对应的热平衡方程式。即 （5-5） （5-6） （5-7） W （5-8）定义相对供暖热负荷比，相对流量比，则 （5-9

38、）定义，则可推到出如下公式： （5-10 （5-11）式中 进入供暖热用户的供水温度; 供暖热用户的回水温度； 用户散热器的设计平均计算温差，； 用户的设计供回水温度差，。5.2.3调节曲线的绘制 1. 室外温度为= -0.75时，相应的相对供暖热负荷比=18-(-0.75)/18-(-7)=0.75从室外温度-0.75(=0.75)到室外温度=-7(=1)的这个阶段，流量采用设计流量=1。此阶段的水温调节是质调节。 2. 开始供暖的室外温度=+5，此时相应的=(18-5)/ 18-(-7)=0.52。从开始供暖=+5(=0.52) 到室外温度=-0.75(=0.75)的这个阶段，流量为设计流

39、量的75%，亦即。此阶段的水温调节亦为质调节。 3. 将数据带入可得出各阶段的供回水温度关系式如下： （1） =1阶段： （5-12） （5-13） （2） 阶段： （5-14） （5-15）4. 计算后数据见表5-1表5-1济南室外温度-7-5-3-0.75012345相对热负荷比1.00 0.92 0.84 0.75 0.75 0.72 0.68 0.64 0.60 0.56 0.52网路和用户的供水温度95.0 90.0 84.9 79.1 82.2 80.1 77.3 74.4 71.5 68.6 65.7网路和用户的回水温度70.0 67.0 63.9 60.3 57.2 56.1

40、54.6 53.1 51.5 49.9 48.3 相对流量比10.75 5. 根据表5-1数据，绘制热负荷调节曲线图见图5-1.分阶段改变流量的质调节曲线20.030.040.050.060.070.080.090.0100.00.500.600.700.800.901.00相对热负荷比温度tg2th2图5-1 分阶段质调节曲线第6章 设备选择6.1水泵的选择6.1.1 循环水泵的选择6.1.1.1热力网循环水泵应满足的条件：1. 循环水泵的总流量不应小于管网总设计流量，当热水锅炉出口至循环水泵的吸入口装有旁通管时，应计入流经旁通管的流量； 2. 循环水泵的扬程不应小于设计流量条件下热源、热力

41、网、最不利用户环路压力损失之和；3. 循环水泵应具有工作点附近较平缓的流量一扬程特性曲线，并联运行水泵的特性曲线宜相同； 4. 循环水泵的承压、耐温能力应与热力网设计参数相适应； 5. 应减少并联循环水泵的台数；设置三台或三台以下循环水泵并联运行时，应设备用泵；当四台或四台以上泵并联运行时，可不设备用泵： 6. 多热源联网运行或采用中央质量调节的单热源供热系统，热源的循环水泵应采用调速泵。6.1.1.2 选择水泵 1. 水泵流量、扬程确定原理及公式网路循环水泵工作在封闭的循环回路之中，从它的出口起，经过任何一个用户系统的循环回路，再回到它的入口，其位差所需的压头正负相减，总和为零。因此循环水泵

42、的扬程仅消耗克服锅炉（或水-水换热器）、网路和用户系统的阻力上，而不需要用它克服用户的高度。水泵的扬程可从水压图上求得，也可利用下式计算24： （6-1）式中 网路循环水泵所需的扬程（即压头），； 热源（锅炉房或者换热站）内部阻力损失，一般取10-15; 最远用户的内部压力损失，应取用户入口处网路资用压头，一般取5-10； 供回水干管的阻力损失， 在选择水泵时，扬程还要考虑1.2的安全富裕量。网路循环水泵的流量，可根据水力计算流量取用，且取1.1的安全富裕量。2. 确定水泵台数水泵的台数应根据供热系统的调节方式和流量大小决定。循环水泵台数不易少于两台，其中一台备用。当四台或四台以上的水泵并联运

43、行时，可以不选择备用水泵。当热水供暖系统采用分阶段改变流量的质调节时，各阶段的流量和扬程不同。为更多节约电能，宜选用流量和扬程不同的泵组。 3. 具体选择计算（1）主干路循环水泵 水泵扬程：H=10+22+8=40m 考虑安全富裕量：H=401.2=48m 水泵流量，即主干路的循环流量：328.79t/h=91.33L/s 考虑安全富裕量：328.791.1=361.67 t/h =100.46L/s 考虑到主干路采用分阶段改变流量的质调节，且=0.75，则可选用一组流量为91.33L/s，扬程为48m的水泵，和一组流量为361.670.75=271.25t/h =75.34L/s，扬程为48

44、m的水泵。当室外温度较低时，运行大流量的泵组，反之，当室外温度较高时，运行小流量的泵组。且二者可以互相备用。由G和H两个数据可确定选择热源的循环水泵性能参数如附录3。6.1.1.3 绘制水泵及网路的特性曲线图为了检验水泵在网路上工作点是否在高效区，最好画出循环水泵的工作点位置。首先做出水泵的特性曲线（H-V），然后根据网路的总流量和总阻力求出网路的特性曲线。即利用公式，将H、V条件代入，求出阻力系数S，即：，然后由，给出若干流量值，求出对应的H值，并绘制出网路特性曲线图，H-V曲线和曲线相交于A点，A点即为水泵的工作点25。由于网路系统的特性由公式来决定，而工作点A是由两条性质不同的特性曲线的

45、交点所决定，当工作点不能完全符合设计流量和压头要求时，一般可采用改变管道的特性曲线的的方法。 6.1.2补水泵的选择6.1.2.1 补给水泵的选择原则热水热力网补水装置的选择应符合下列规定：（1）闭式热力网补水装置的流量，不应小于供热系统循环流量的2；事故补水量不应小于供热系统循环流量的4；（2）开式热力网补水泵的流量，不应小于生活热水最大设计流量和供热系统泄漏量之和；（3）补水装置的压力不应小于补水点管道压力加3050kpa.当补水装置同时用于维持管网静态压力时，其压力应满足静态压力的要求；（4）闭式热力网补水泵不应少于二台，可不设备用泵：（5）开式热力网补水泵不宜少于三台，其中一台备用；（

46、6）当动态水力分析考虑热源停止加热的事故时，事故补水能力不应小于供热系统最大循环流量条件下，被加热水自设计供水温度降至设计回水温度的体积收缩量及供热系统正常泄漏量之和。6.1.2.2 具体选择补给水泵的作用是补充系统的漏水和保持系统补水点的压力，使它保持在给定的范围之内。1. 水泵流量、扬程确定原理补给水泵的扬程可由下式确定： Pa （6-2）式中 系统补水点的压力值，其值应通过对供暖系统水压 图的分析确定，Pa； 补给水泵吸入管路中的阻力损失，Pa； 补给水泵压力管阻力损失，Pa； 补给水箱最低水位高出系统补水点的高度，m； 水的密度，kg/m； 重力加速度，。工程上认为补给水泵吸水管损失和

47、压力管损失较小，同时补给水箱高出水泵的高度往往作为富裕之或为抵消吸水管损失和压力管损失的影响，所以公式可简化为： （6-3）根据城市热力网设计规范规定，补给水泵的流量可按热水供暖系统循环流量的4%来计算。 2. 具体选择计算 查水压图得，静水压线高度Hb=28m 水泵扬程：H=28+4=32m 水泵流量，即主干路的循环流量：328.79t/h4%=91.33L/s4%=3.65 L/s考虑到闭式热水供暖系统的补给水泵的台数，宜选用两台，可不设备用泵，正常时一台工作，事故时两台全开10。选择水泵的参数见附录3。 6.2换热器的选择 6.2.1换热器类型的选择本设计选用水-水板式换热器，板式换热器

48、具有很多优点如换热效率高、通用性强、结构紧凑、投资费用低、热回收效率高、降低耗水量等。换热器的容量和台数应根据采暖、通风、生活的热负荷选择，一般不设备用。但当任何一台换热器停止运行时。其余设备应满足60%75%热负荷需要。 6.2.2换热器选型计算各换热器选型原理一样，本设计采用广州捷玛换热设备有限公司生产的水-水换热器。 （1）换热器所需换热面积计算公式 （6-4）式中 热流量，； 换热器的传热系数，； 换热面积，； 设计工况下的水-水换热器对数平均温差，。 （6-5）对于水-水换热器换热系数可取29004600，本设计取4000以换热站为例进行计算。换热站热负荷为9558KW，根据式（7-

49、5）可得 （6-6）换热器的换热面积应为145.97。 （2）换热器的热冷流体流量计算 （6-7）式中 G流体流量，Kg/s； 热流量，Kw； 流体通过换热器前后的温差，； 水的比热，。 可得热流体流量 （6-8） 冷流体 （6-9）设置三台换热器，可得流经每台换热器的热冷流体的流量分别为Gr=19.01Kg/s，Gl=30.41Kg/s根据孔角流速为6m/s的原则可计算得： （6-10）角控通径为80.4mm，查阅广州捷玛换热设备有限公司生产的水-水换热器样本，选择BR0.5水-水换热器 又水-水换热器内的板间流速应控制在0.20.8m/s之间，根据此原则及换热面积，选取换热面积为50m2的

50、的换热器三台，三台并联。 流体的流速可根据式（6-11）计算 （6-11）式中 流体的流速，m/s； 流体的流量，Kg/s； 流道数； 平均流道面积，。根据式（6-11）可得冷热流体的流速分别为，。查K-W曲线可得实际的K=4300W/mC，实际压降为。该换热器采用丁晴橡胶作密封垫，为双支撑框架式结构27，其外形尺寸及安装尺寸见附录4。6.3补水箱的选择补水箱的体积要求可以满足40分钟的最大补水量的使用，同时考虑箱体的尺寸应符合热力站内的布置和美观及制作简单节省材料，选用300020001500的水箱。6.4软化设备的选择软化水设备也称为软化水处理装置本设计软化水设备是由全自动软水控制器（美国

51、FLECK富莱克、国产自动控制器）、树脂罐（一般为玻璃钢树脂罐和不锈钢树脂罐）、强酸型钠离子阳树脂、盐箱以及软水器配件组成。通过流量和时间控制方式发出指令给多路通伺服阀或电磁阀，来完成软化水设备的供水及再生，是工业锅炉、冷却循环水、炼钢、轧钢、大型变压器、民用热水锅炉等场合中应用最为广泛的硬水软化处理设备。1.软化水设备技术参数入口水压：0.2-4Mpa，工作温度：1-50，源水硬度：10mmol/L，操作方式：自动，出水硬度：0.03mmol/L，再生剂：NaCL（原盐），再生方式：顺流再生，交换剂：0017强酸性离子交换树脂，控制方式：流量控制/时间控制，工作电源：220V/50Hz。2.

52、水处理设备 水处理设备选取HTS双罐系列中的HTS-15。图6-1 HTS-15图6-2 HTS-15的安装尺寸6.5除污器的选择 除污器的选择除污器用于清除外网系统中的杂质和污垢，保证系统内水质清洁，减少阻力，防止堵塞和保护热网设备，是供热系统中一个十分重要的部件。除污器一般放在热用户入口调压装置之前，集水器总回水管上或水泵入口处。 1.除污器选择要点如下： （1）除污器接管直径可与干管直径相同。 （2）除污器的工作压力和最高允许介质温度应与热网条件相符 （3）除污器横截面水流速宜取0.05。 （4）安装在需经常检修处的除污器，宜选择连续排污型的除污器。 （5）除污器旁应有检修位置，对于较大

53、的除污器，应设起吊设施。 （6）定货时应注明管径、连接方式（法兰或丝扣）、工作压力、介质最高温度。对于旋流型的还应注明方向。 2.除污器的压力损失按下式计算： （6-12）式中：除污器阻力，；除污器接管的水（汽）流速度，；水（汽）的密度，；局部阻力系数，对于国标除污器=46。本设计采用WC卧式除污器，其选型可按照管径的尺寸进行选型。外形图可参见图6-3，具体的安装尺寸可参见6-4图6-3 除污器外型图6-4除污器安装尺寸6.6高层建筑采暖分区设备选型6.6.1设备特点1.节约能源，减少投资：因取消了用户处的换热环节，提高了热能的利用率，提高了高区热没参数，散热器数也大大减少。2.对系统无要求：

54、本设备可使用于所有热水采暖系统。如上供下回系统、下供上回系统、水平串联系统、地热系统等。3.闭式循环：大大降低了管道及设备的腐蚀，也避免了开式系统的噪声、系统中气体较多等问题。4.实际运行：高低区互不干扰，高区采暖系统压力、流量调控便捷，可根据实际需要确定不同的运行工况；而且设备可长期稳定运行。5.自动化程度高： 根据系统运行特点设计的自动控制程序，可使变频控制柜自动监控各设备的工作，可做到无人值守。6.设备配置高：设备的灵敏度、控制精度及稳定性能、安全性能好。7.设备占地面积小：一体化机组设计，可方便地安装于设备间内，无需占用高层建筑内的其他面积。8.适用范围广：不仅适用于新建工程，更加适合

55、并网改造14。6.6.2设备选型计算1. 加压循环泵流量的计算：(6-13)式中 k安全系数，一般取1.1； Q高区采暖系统热负荷，W； 供水温度，；回水温度， 水的密度，kg/m。2. 加压循环泵扬程的计算：H=H+H1+H2 (6-14)式中 H高区系统与低区系统的静压差，mH2O； H1高区系统阻力损失，mH2O； H2安全裕量，(35)mH2O。6.6.3设备选型结果设备选型结果见附录3第7章 供热管道敷设与保温7.1 管道敷设方式本设计中采用地沟和直埋敷设。室外供热管网是集中供热系统中投资最多的部分，合理地选定供热管道的走向，选择合适的敷设方式以及做好管网的定线工作，正确的解决管道的

56、热补偿问题，对于节省投资、保证管网安全可靠运行以及施工维修方便等方面，都具有重要意义。 设计中二级网管道最大直径为DN300。主干线采用半通行地沟敷设，支干线及支线采用双管直埋，其横断面图分别见图6-1，图6-2。 图7-1 双管半通行地沟图7-2双管直埋7.2管道的保温7.2.1保温目的供热管道及其附件保温主要目的在于减少热媒在传送过程中的无效热损失，并使冷媒保持在一定的温度内，节约燃料；保证操作人员的安全，改善劳动条件；保证热媒的使用温度等。根据外网运行经验，当管道有良好的保温时，其损失约占总数的58%。 7.2.2保温材料的选择1 材料导热系数要低，一般不超过0.23；2 具有较高的耐热性，不致由于温度急剧变化而丧失其原有的特性；3 不腐蚀金属，具有一定的机械强度；4 材料密度小，具有一定孔隙率；5 吸水率低，易于施工成型；6 成本低廉。 7.2.3保温结构