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唐健钧说明书
沈阳建筑大学
毕业设计说明书
毕业设计题目牡丹江市凯悦小区供热管网及换热站设计
学院专业班级市政与环境工程学院设备09-1班
学生姓名唐健钧性别男
指导教师王培职称讲师
2013年6月5日
摘要
本次设计为牡丹江市凯悦小区供热管网及换热站设计。
该项目建筑为总建筑面积30.3万平方米的民用住宅小区，小区的总热负荷为15271.7KW。
小区楼层大多为7层或8层。
小区采用集中供热的方式，采用单一热源，热媒选用热水；热媒的一级供回水参数：
供水温度130℃、回水温度80℃；二级供回水参数：
供水温度95℃、回水温度70℃。
供热的调节方式选择质调节，管道布置采用直埋敷设，管网形式为异程枝状管网；热网与用户之间的连接方式为直接连接，管道的补偿为自然补偿，并由此进行水力计算及水压图的绘制。
在热网设计合理，安装质量符合标准和操作维修良好的条件下，热网能够顺利地运行，尤其对于只有供暖用户的热网，在非采暖期停止运行期内，可以维修并且排除各种隐患，以满足在采暖期内正常运行的要求。
关键词：
供热负荷；干线水力计算；支线水力计算；换热站供暖系统
Abstract
ThedesignisfortheheattransferstationandpipenetworkofMudanjiangKaiYuedistrict.Theprojectisaresidentialdistrictwithatotalconstructionareaof303000squaremeters.Thedistrict’stotalheatload15271.7KW.MostoffloorsofthedistrictareLayer7and8.
Centralheatingisselectedwithsingleheatsource.Heatmediumselecthotwater.Heatmediumofasupplyandreturnparameters:
130℃,80℃and95℃,70℃.
Heatingregulationmodechoicequalityregulation,pipinglayoutoftheburiedpipeline,formdifferentbranchnetwork;connectionmodebetweenthenetworkandtheuserdirectly,thecompensationforthepipelinenaturalcompensation,drawingandthehydrauliccalculationandhydraulicdiagram.
Inthesystemdesignisreasonable,theinstallationqualityconformstothestandardandoperationrepairundergoodconditions,networkrunsmoothly,especiallyforheatingonlyheatingusers,inthenon-heatingperiodstoppedrunningperiod,canrepairandeliminatehiddentroublesintheheatingperiod,inordertomeetthenormaloperationrequirements.
Keyword：
Theheatingload；Trunkpipeline；Theextensionpipe；
Stationheatingsystemheatingloadextensionpipeforpipelineroute
目录
摘要I
AbstractII
第一章工程概述1
1.1设计原始资料1
1.1.1设计地区气象资料1
1.1.2设计参数资料1
1.2热源状况介绍.............................................................................................................................1
第二章集中供热系统热负荷的估算3
2.1供热系统3
2.1.1供暖热负荷3
2.1.2采暖设计热负荷的计算3
2.2热负荷的计算数据4
第三章供暖方案的确定6
3.1热源形式6
3.2供热介质及其参数的选择6
3.3供热管网的布置9
3.3.1热力管网布置要求9
3.3.2热力管网布置原则9
3.3.3热力管网布置形式9
3.3.4热力管网的敷设10
第四章供暖管网的水力计算14
4.1管道水力计算流量确定14
4.2计算管路的确定及比摩阻的选择14
4.2.1确定热水网路的计算管路14
4.2.2比摩阻的选择15
4.3阻力平衡原则16
4.4供暖管网的水力计算16
4.4.1计算方法16
4.4.2水力计算内容17
4.4.3水力计算的步骤17
第五章系统水压图和调节方式27
5.1系统定压形式及其确定27
5.1.1定压方式................................................................................................................................27
5.1.2定压方案的确定27
5.2水压图的绘制27
5.2.1绘制网路水压图的必要性27
5.2.2绘制网路水压图的目的28
5.2.3网路水压图的原理及其作用28
5.2.4绘制水压图的原则和要求....................................................................................................28
5.2.5水压图绘制的步骤和方法....................................................................................................29
5.3用户与热网连接方式的确定...................................................................................................30
5.4供热调节...................................................................................................................................30
5.4.1供热调节分类........................................................................................................................30
5.4.2供热调节的要求....................................................................................................................30
5.4.3供热调节方式的选择............................................................................................................31
5.5供热调节水温曲线图...............................................................................................................31
5.5.1供热调节水温计算................................................................................................................31
5.5.2供热调节水温曲线图............................................................................................................32
第六章换热站设备选择34
6.1换热器的选择34
6.1.1换热器的分类34
6.1.2换热器计算34
6.1.3板式换热器34
6.1.4换热器的选择计算35
6.2水泵的选择36
6.2.1循环水泵的选择36
6.2.2补水泵的选择........................................................................................................................37
6.3阀门的选择38
6.4补水箱的选择39
第七章供热系统附属设备的选择40
7.1检查井的选择40
7.2其他附属设备的选择40
7.2.1除污器的选择40
7.2.2自动排气阀的选择41
第八章管道保温和管网土建措施..................................................................................................42
8.1管道的保温选择计算...............................................................................................................42
8.1.1保温材料................................................................................................................................42
8.1.2保温材料的选择原则及保温结构........................................................................................43
8.1.3最大允许热损失下保温层....................................................................................................44
8.2管网敷设...............................................................................................................................44
第九章供热方案经济技术分析47
9.1同程式系统与异程式系统47
9.2直埋保温管道与地沟敷设管道47
9.3枝状管网系统与环状管网系统47
结论50
参考文献51
致谢52
附录一中文译文1
附录二外文资料原文
附录三管道平面布置图
牡丹江市凯悦小区供热管网及换热站设计
第一章工程概述
1.1设计原始资料
1.1.1设计地区气象资料
牡丹江市室外计算参数：
台站位置：
北纬44.34°，东经129.36°；
海拔：
241.4m；
大气压力：
993.4hPa（冬季）；
室外计算（干球）温度：
-22.3℃（冬季采暖）；
室外风速：
2.1m/s（冬季平均）；
极端最低温度：
-35.3℃；
采暖天数176天；
最大冻土深度：
180cm.
1.1.2设计参数资料
一次网供回水温度：
130℃/80℃；
二次网供回水温度：
95℃/70℃；
室内计算温度：
18℃。
1.2热源状况介绍
（1）土建资料
该工程的总建筑面积是30.3万m2,建筑物均属民用住宅，大多数是7层或8层，有少部分商业网点，为2层。
（2）热源资料
该住宅小区采用“集中供热”的方式，热媒种类为热水。
（3）换热站
①换热站的位置应尽量靠近供热区域的中心或热负荷最集中区的中心，可以设在单独建筑内，也可以利用旧建筑物的底层或地下室。
热力站尽量采用原有的供暖锅炉房，可以完全利用原有的管网系统，减少小区管网投资。
本设计的换热站根据上述原则，将换热站设在两栋住宅楼的中间。
②换热站的布置在换热站的布置中，一般包括设备间、配电室和值班间。
水—水式换热站，一般布置在单层建筑中。
详见换热站平面图。
第二章集中供热系统热负荷的估算
2.1供暖热负荷
2.1.1供暖热指标
热指标是表示各类建筑物，在室内外温差1℃时，单位体积（面积）的供暖热负荷。
对于热指标的估算，主要取决于通过垂直维护结构向外传递的热量，它与建筑物的平面尺寸和层高有关，因而不直接取决于建筑平面面积，热指标有体积热指标与面积热指标两种方法，体积热指标更能准确的反映出建筑物的传热状况，但是采用面积热指标比体积热指标更易于概算，计算方法简便。
因此，本设计采用单位建筑面积热指标法进行计算。
选择热指标的大小，主要与建筑物的结构外形以及层高有关，建筑物的维护结构传热系数越大，采光率越高，则建筑物的热损失越大，在这种情况下，热指标可取较大值；反之，则取较小值。
因此热指标的选择合适与否直接影响到计算热负荷的计算值以及系统的总的耗热量。
2.1.2采暖设计热负荷的计算
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）,供暖设计热负荷的概算可采用面积热指标进行计算,即
（2-1）
式中
—建筑物的供暖设计热负荷,
；
—建筑物供暖面积热指标,
；
—建筑物的建筑面积,
。
建筑物供暖面积热指标的推荐取值【2】qh（W/㎡）如表2-1所示
表2-1建筑物供暖面积热指标推荐值qh（W/㎡）
建筑物类型
住宅
居住区综合
学校办公
医院托幼
旅馆
商店
食堂
采取节能措施
40-45
45-55
50-70
55-70
50-60
55-70
100-130
注：
1、本表摘自《城市热力网设计规范》CJJ34-2002,2002年版；
2、表中数值适用于我国东北、华北、西北地区；
3、热指标中已包括约5%的管网热损失在内。
2.2热负荷的计算数据
牡丹江凯悦小区共有29栋楼，多为7层，8层建筑，同时有2层商业网点。
总建筑面积303245.5161㎡，计算得到总热负荷15271.718KW。
表2-2建筑面积，热负荷及其流量
楼号
楼层数
建筑面积（㎡）
面积热指标（w/㎡）
建筑热负荷（Kw）
流量（t/h）
1#
7
15210.1082
50
760.505
26.161
2#
7
22703.0244
50
1135.151
39.049
3#A
7
9229.7688
50
461.488
15.875
3#B
2
1965.8964
60
117.954
4.058
4#
7
13836.2084
50
691.810
23.798
5#
8
14996.9264
50
749.846
25.795
6#A
8
11210.3656
50
560.518
19.282
6#B
2
1840.8186
60
110.449
3.799
7#
8
12031.0728
50
601.554
20.693
8#
8
14240.4512
50
712.023
24.494
9#A
8
14109.7776
50
705.489
24.269
9#B
2
423.5356
60
25.412
0.874
10#
2
1634.8698
60
98.092
3.374
11#
8
20192.1696
50
1009.608
34.731
12#A
8
8183.4848
50
409.174
14.076
12#B
2
1878.625
60
112.718
3.877
13#
8
10016.8896
50
500.844
17.229
14#
8
17890.5432
50
894.527
30.772
续表
15#A
8
8928.4424
50
446.422
15.357
15#B
2
1615.3074
60
96.918
3.334
16#
8
13826.64
50
691.332
23.782
17#
8
14733.3512
50
736.668
25.341
18#A
8
8105.752
50
405.288
13.942
18#B
2
1585.1636
60
95.110
3.272
19#
7
13862.7734
50
693.139
23.844
20#
7
14496.3945
50
724.820
24.934
21#A
7
13419.0917
50
670.955
23.081
21#B
8
6709.2864
50
335.464
11.540
22#
7
14368.7775
50
718.439
24.714
第三章供暖方案的确定
3.1热源形式
在集中供热系统中，目前采用的热源型式有：
热电厂、区域锅炉房、核能、地热、工业余热和太阳能等，最广泛的热源型式是热电厂和区域锅炉房。
根据此次的设计范围是牡丹江市凯悦小区的季节性供暖和设计热负荷，所以热源设置为换热站,采用板式换热器进行换热。
3.2供热介质及其参数的选择【3】
（1）热媒的选择
供暖系统的常用热媒是水、蒸汽、空气。
供暖系统的热媒，应根据安全、卫生、经济、建筑性质和地区供热条件等因素考虑决定。
查实用供热空调设计手册[5]，列表如下：
表3-1热媒的选用
民用及公共建筑
建筑种类
适宜采用
允许采用
居民建筑、医院、幼儿园
托儿所等
不超过95℃的热水
1低压蒸汽
2不超过110℃的热水
办公楼、学校、展览馆等
1不超过110℃的热水
2低压蒸汽
高压蒸汽
一般俱乐部影剧院
1不超过110℃的热水
2低压蒸汽
不超过130℃的热水
注：
1低压蒸汽系压力为≤70Kpa的蒸汽。
2采用蒸汽为热媒时，必须技术论证为管理，并在经济上经分析为合理时才允许。
在集中供热系统中，以水作为热媒和蒸汽相比，有下述优点：
①热水供热系统的利用率高。
由于在热水供热系统中，没有凝结水和蒸汽泄漏，以及二次蒸汽的热损失，因而热能利用率比蒸汽供热系统高，实践证明，一般可节约燃料20%～40%。
②以水作为热媒用于供暖系统时，可以改变供水温度来进行供热调节（质调节），既能减少热网损失，又能较好的满足卫生要求。
③由于水的热容量大，在短时间水力工况失调时，不会引起显著的供热状况的改变。
④在热电厂供热的情况下，可以充分利用汽轮机的低压抽汽，得到较高经济效益。
热水介质的缺点是输送耗电量大。
以蒸汽作为热媒，与热水相比有如下优点：
①以蒸汽作为热媒的使用面广，能满足多种热用户的要求。
尤其在生产工艺用热都要求采用蒸汽来供给热量。
②汽网中输送蒸汽凝结水所耗的电能少，输送靠自身压力，不用循环系统，不用耗电。
③因温度和传热系数都比水高，可以减少散热设备面积，降低了设备的费用。
④由于蒸汽的密度很小，可以适用于地形起伏很大的地区和高层的建筑中，输送和使用过程中不用考虑静压，连接方式简便，运行也很方便。
但是蒸汽介质有如下缺点：
①热源效率低
②蒸汽使用后凝结水回收困难，仅除盐水（或软化水）损失大，而且热损失也大。
③蒸汽在使用和输送过程中损失大`。
④以蒸汽输送距离短。
蒸汽和凝结水状态参数变化较大的特点是蒸汽供暖系统比热水系统在设计和运行管理上较为复杂的原因之一。
由这一特点引起系统中出现“跑”、“冒”、“滴”、“漏”问题解决不当时，会降低蒸汽供热系统的经济性和适用性。
蒸汽供暖系统散热器表面温度高，易烤炙积在散热器上的灰尘，产生异味，卫生条件较差。
由于上述“跑”、“冒”、“滴”、“漏”影响能耗以及卫生条件等两个原因，在民用建筑中，不适宜采用蒸汽供暖系统。
在工厂中，蒸汽作为供热系统的热媒得到极广泛的应用，生产工艺热负荷与其他热负荷共存时，传热介质的选择尽量只利用一种供热介质，根据个体情况，通过全面的技术经济比较确定热媒。
本设计对象是牡丹江市凯悦小区，属于住宅供暖系统，权衡热水和蒸汽两种热媒的优缺点，本设计的热媒选用热水。
（2）热媒参数的确定
热水供暖系统按照水的参数的不同，可以分为低温热水供暖系统（水温低于100℃）高温热水供暖系统（水温高于100℃），热水参数越高，输送能力越大，越能节省输送电量。
但温度过高反而不经济。
要提高热水参数则能耗大，设备投资大，所以确定热水温度时，要经过技术经济比较。
对于以区域锅炉房为热源的热力网，提高供水温度、加大供回水温差，可以减少热力网的流量，降低管网投资和运行费用，而对锅炉运行的煤耗影响不大，从这方面看，应提高区域锅炉房供热介质温度。
但当介质温度高于热用户系统的设计温度时，用户入口要增加换热或降温装置，故提高供热介质温度也存在技术经济合理化的问题。
当不具备确定最佳供回水温度的技术经济比较条件时，推荐的热水热力网供回水温度的依据是：
以区域锅炉房为热源时，供回水温度的高低对锅炉房运行的经济性能影响不大。
当供热规模较小时，与户内采暖设计参数一致，可减少用户入口设备投资。
当供热规模较大时，为降低管网投资，宜扩大供回水温差，采用较高的供水温度。
当供水温度确定以后，回水温度应根据室外管网及内部系统散热设备的基建投资（室内管网的基建投资与用水温度的变化有关），系统运行费用及
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