供热设计某小区供热外网及换热站工程设计.docx
《供热设计某小区供热外网及换热站工程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《供热设计某小区供热外网及换热站工程设计.docx（59页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
供热设计某小区供热外网及换热站工程设计
某小区供热外网及换热站工程设计
摘要
本设计名称是白山市某小区的室外供热管网和换热站工程设计。
该小区的建筑面积为185073m2，总热负荷为8328285W。
基本参数：
一次网供回水温度为110/70℃，小区所有建筑物进行低温水供暖，要求供回水温度80/60℃。
本次设计主要有工程概述、热负荷计算、供热方案确定、管道水力计算、系统定压方式的确定和水压图绘制、设备及附件的选择计算，换热站设计及相关设备的选择计算等几方面的内容。
除上述内容外，在计算说明书中尚应包括如下一些曲线:
热负荷随室外温度变化曲线，即热负荷延续图。
调节曲线（含水温变化和水量变化曲线）水泵选择曲线等。
本次设计要求使用CAD绘出图纸，其中包括设计施工说明、主要设备附件材料表，管网平面布置图，管道纵断面图，横断面图、水压图、检查井详图，热力管道平面图、换热站设备平面布置图、换热站管道平面布置图、换热站流程图及剖面图等。
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：
供热负荷干线管网支线管网换热站供暖系统
前言┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅1
第一章工程概述
第一节原始资料┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅2
第二节热源状况介绍┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅2
第二章热负荷计算
第一节供热系统┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅3
第二节绘制热负荷延续时间图┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅7
第三章供暖方案的确定
第一节热媒的选择及参数的确定┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅10
第二节供热管网的平面布置┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅12
第三节管网附件设计原则┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅14
第四章管道水力计算
第一节管道水力计算图绘制┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅16
第二节计算管路的确定、比摩阻的选择┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅16
第三节阻力平衡的原则及措施┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅18
第四节水力计算┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅19
第五章系统水压图及设施的选择
第一节系统定压方式及其确定┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅31
第二节水压图的绘制┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅31
第三节调节方式及调节曲线的绘制、供热系统工艺设备的选择┅32
第四节供热系统供热设备的选择┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅35
第六章管道保温结构和管网土建措施
第一节管道的保温选择和计算┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅43
第二节管沟形式和检查井的确定┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅45
第七章设计总结
设计总结┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅49
参考文献┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅50
致谢┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅51
前言
随着国家计量供热的逐步推行，供热行业面临着新的机遇和挑战。
计量供热是供热行业从粗放型管理方式向精细型管理方式的一次深刻转变。
计量供热的主目标是节能环保。
计量供热的成功实行必须依托高精确的热网调控。
而热网的高精确调控基础是热网的设计和建设。
这对我们供热系统的设计人员和施工人员提出了新的更高的要求。
能否设计出满足热网精确调控需求的供热系统是当前我们设计人员面临的一道重要难题。
供热工程是现代化城市重要的基础设施，也是城市公共事业的一项重要设计。
各地区都努力从现有条件出发，积极调整能源结构，研究多元化的供热方式，实现供热事业的可持续发展，实现计量供热的节能目标。
计量供热不仅能给城市提供稳定的可靠地高品位热源，改善人民生活环境。
而且能节约能源，减少城市污染。
有利于城市美化，有效地利用城市空间。
城市供热管网的设计，首先要在总体规划的指导下，既要为今后的发展留有余地，又要实事求是的对热负荷进行调查和计算。
在了解热负荷的性质、类别、用途等多方面现场的资料后，进行供热外网的设计。
本次设计以节能建筑的热指标为基础，以热网的精确调节为最终目标，尽量降低热网的各项指标，尽量应用精确调节的阀门和设备，为计量供热打好基础。
第一章工程概述
第一节原始资料
供热参数：
一次网供回水温度为110/70℃，小区所有建筑物进行低温水供暖，要求供回水温度80/60℃。
其它供热参数根据外网情况确定。
白山市气象资料[1]:
室外计算温度：
-25℃
冬季室外平均风速和主导风向：
风速为1.3m/s
采暖期天数：
167天
最冷月平均温度：
-29.7℃
采暖期日平均温度：
-24℃
最大冻土深度：
133cm
不同室外温度的延续时间：
表1-1
+5
0
-4
-10
-14
-20
-24
4176
3293
2731
1923
1216
327
108
第二节热源状况介绍
一、土建资料
该工程的总建筑面积是185073m2,建筑物均属民用住宅，大多数是6层，有少部分其他建筑，为3层。
二、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。
三、换热站
⑴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。
⑵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。
⑶换热站的规模本设计换热站的总供暖热负荷Qz=185073m2*45W=8328285W,总的循环水量Gz=361.2t/h，查得换热站的面积为450m2[2]。
但是由于我所设计的换热站设备较少，选取450m2时太大，所以换热站的面积选取为230m2。
第二章热负荷计算
第一节供热系统
一、供暖热负荷
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。
表2-1各类建筑物采暖热指标推荐值qh（W/m2）[3]
建筑物类型
住宅
居住区综合
学校办公
医院托幼
旅馆
商店
食堂餐厅
影剧院展览馆
大礼堂体育馆
采取节能措施
40～45
45～55
50～70
55～70
50～60
55～70
100～130
80～105
100～150
注：
白山市采暖热指标为64W/平方米。
因国家推行节能建筑和采取节能改造措施（暖房子工程），达到第一阶段目标将节能30％。
所以白山采暖热指标为：
64W－64W×30％＝44.8W/平方米。
计算取45W/平方米，符合上表推荐值。
建筑面积热指标法，其计算公式为：
.
Qh=qn*A*10-3
式中：
Qh——采暖设计热负荷（kw）
qn——采暖热指标（w/m2）
A——采暖建筑物的建筑面积（m2）
由于我所设计的建筑物过多，且没有编号，我把我所设计的小区分为A-D
4个区。
以A区的4号建筑为例（计算它的热负荷）：
测量可知4号居民楼的面积A=480*3=1440m2，qn=45w/m2，Qh=1440*45=64800kw。
其他计算结果如下：
表2-2各建筑物热负荷表
A区
编号
建筑面积m2
层数
热指标
采暖设计热负荷w
4
480
3
45
64800
5
570
3
45
76950
6
1450
3
100
435000
9
168
6
45
45360
10
168
6
45
45360
12
210
6
45
56700
13
210
6
45
56700
15
162
6
45
43740
16
162
6
45
43740
17
396
3
60
71280
20
168
6
45
45360
21
168
6
45
45360
23
210
6
45
56700
24
210
6
45
56700
26
645
3
70
135450
27
162
6
45
43740
28
168
6
45
45360
30
72
3
45
9720
33
168
6
45
45360
34
168
6
45
45360
36
168
6
45
45360
37
168
6
45
45360
39
198
6
45
53460
40
198
6
45
53460
42
168
6
45
45360
43
168
6
45
45360
45
168
6
45
45360
46
168
6
45
45360
48
198
6
45
53460
49
199
6
45
53730
B区
编号
建筑面积m2
层数
热指标
采暖设计热负荷w
3
760
3
70
159600
5
432
6
45
116640
7
432
6
45
116640
9
60
3
45
8100
11
432
6
45
116640
14
485
3
70
101850
16
470
6
45
126900
18
192
3
70
40320
19
320
6
45
86400
20
996
3
70
209160
24
470
6
45
126900
25
470
6
45
126900
27
320
6
45
86400
28
320
6
45
86400
29
720
3
100
216000
31
1534
3
70
322140
33
470
6
45
126900
34
470
6
45
126900
36
320
6
45
86400
37
320
6
45
86400
C区
编号
建筑面积m2
层数
热指标
采暖设计热负荷w
4
480
6
45
129600
5
480
6
45
129600
7
310
6
45
83700
8
310
6
45
83700
10
432
6
45
116640
11
542
6
45
146340
13
678
3
45
91530
15
630
6
45
170100
16
470
6
45
126900
18
204
3
45
27540
20
630
6
45
170100
21
470
6
45
126900
23
630
6
45
170100
24
470
6
45
126900
26
204
3
45
27540
28
630
6
45
170100
29
470
6
45
126900
31
470
6
45
126900
33
204
3
45
27540
34
1047
3
45
141345
35
273
6
45
73710
D区
编号
建筑面积m2
层数
热指标
采暖设计热负荷w
4
279
6
45
75330
5
279
6
45
75330
7
480
3
45
64800
9
515
3
45
69525
11
515
3
45
69525
14
480
6
45
129600
15
480
6
45
129600
17
279
6
45
75330
18
279
6
45
75330
20
279
6
45
75330
21
279
6
45
75330
23
515
3
45
69525
25
515
3
45
69525
27
515
3
45
69525
30
567
3
45
76545
31
567
3
45
76545
33
279
6
45
75330
34
279
6
45
75330
37
279
6
45
75330
38
72
3
45
9720
39
279
6
45
75330
41
515
3
45
69525
43
515
3
45
69525
45
567
3
45
76545
46
567
3
45
76545
48
279
6
45
75330
49
648
3
45
87480
51
279
6
45
75330
52
765
3
45
103275
合计
185073
8328285
第二节绘制热负荷延续图
在供热工程规划设计过程中需要绘制热负荷延续时间图。
利用热负荷延续时间图，可以计算出供暖期间的供暖年总耗热量，而且还能从图上直观的了解在不同室外温度状况下的热负荷及相应的小时数。
能够清晰的反映出整个供暖期间系统热负荷的情况，从而为系统调节，技术分析及运行管理提供必要的资料。
各城市的地理位置和气象条件等因素是有很大差别的，但也有一些共同的特点：
（1）各城市的开始和停止供暖温度都定为＋5℃；
（2）以不保证天数为5天的原则，确定各城市的供暖室外计算温度tw’值[4]；
（3）各城市供暖期长短（n小时数）与其室外温度变化幅度，大致也有一定规律。
用下列无因次群形式的数学模型，来表达供暖期内的气温分布规律。
Rt=0（N≤5）或Rt=
（5或用下式表示：
tw＝tw’（N≤5）
或tw=tw’+（5－tp.j）
（5式中tww――某一室外温度，℃；
tw’、tp.j、和5――供暖室外计算温度、供暖期室外日平均温度和供暖期开始及终止供暖的室外日平均温度，℃；
Rt、Rn――两个无因次群，分别代表无因次室外气温和无因次延续天数和小时数
Nzh、nzh、5、120――供暖期总天数或总小时数；不保证天数（5天）或不保证小时数（120h）;
N、n――延续天数或延续小时数；
b――Rn的指数值；
μ――修正系数。
根据供暖热负荷与室内、外温度差成正比关系，即
式中Qn’、Qk’――供暖设计热负荷和在室外温度tw下的供暖热负荷；
――供暖相对热负荷；
tn――供暖室内计算温度，取18℃。
由上可以得出供暖热负荷延续时间图的数学表达式：
Qk’=Qn’（N≤5时）或Qk’=（1－β0Rnb）Qn’（5式中β0＝（5－tw’）/（tn－tw’）
可得
由于设计资料上提供白山市的延续时间，故查供热工程附录[3]：
供暖期室内温度tn=18℃
供暖室外计算温度tw′=-25℃
供暖期天数Nzh=167天
供暖期日平均温度tp=--24℃
在室外温度tw下的供暖热负荷△Qn：
式中：
Qn——室外温度tw下供暖热负荷（kw）
Qn′——供暖设计热负荷（kw）
供热延续图如下：
图2-1热负荷延续图
第三章供热方案的确定
第一节热媒的选择及参数确定
一、热媒分类
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：
a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%。
b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。
c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。
d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。
以热水作为热媒时一般有如下的优点：
[1]热水供热系统的热能利用的效率高。
[2]用热水可以改变热水温度来进行供热调节，既可以减少热网的热损失又可以很好的满足卫生要求。
[3]热水供热系统的蓄热能力强，系统中的水量大，水的比热很大。
因此，水力工况和热力工况短时间的失调时也不会引起供暖状况的很大波动。
[4]热水供热系统可以实现远距离输送，其供热半径大。
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。
本设计对象是白山某小区，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。
二、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[6]。
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），系统运行费用及系统折旧、修理和维护费用总和最小的技术经济比较而确定。
当不具备确定最佳供回水温度的技术经济比较条件，热水供回水温度按以下原则确定：
⑴区域性锅炉房供回水温度
区域性锅炉房为热源，供热规模较小时，供回水温度可采用95/70℃，80/60℃的水温，而供热规模较大时，经济技术比较可采用110/70℃，130/70℃，150/80℃等高温水作为供热介质。
⑵二次网供回水温度可根据一次供回水温度和卫生要求及供热区内热用户的需要，并经过详细技术经济分析后确定。
一般二次网供回水温度有如下几种参考：
95/70℃、85/65℃、80/60℃、70/50℃等[2]。
本设计的集中供热系统的热源形式是以换热站为热源，提高供水温度和加大供回水温差可使热网采用较小的管径，降低输送网络循环水的电能消耗和用户用热设备的散热面积，在经济上是合理的，但是由于供水温度过高，对管道及设备的耐要求高，运行管理水平也相应提高，综合考虑热源、热力网、热用户系统等方面因素，并进行技术经济比较，确定本设计热媒参数为80/60℃。
第二节管网平面布置
一、管网的布置形式
供热管网布置形式有枝状管网和环状管网两大类型。
枝状管网布置简单，供热管路的直径随与热源的距离增大而减少，且金属耗量小，基建投资少，运行管理简便，但枝状管网不具备后备供热能力，由于建筑物具有一定的蓄热能力，通常迅速消除热网故障的方法，以使建筑室温不至显著降低。
环状管网和枝状管网相比，热网投资增大，运行管网更为复杂。
热网要有较好的自动控制措施，目前国内刚开始使用。
本次设计热源为地下换热站，且考虑到枝状管网应用较成熟，运行调节较简便，故本次设计热网布置宜采用枝状管网。
二、热水系统形式
热水热源系统主要采用两种形式：
闭式系统和开式系统。
在闭式系统中，热网的循环水作为热媒，供给热网用户热量而不从热网中取出支用。
在开式系统中，热网的循环水全部或部分的从热网中取出，直接用或热水供应热用户中。
采用闭式系统，热网补水量很少，可以减少水处理费用和水处理设备投资：
供热系统的严密性
升级会员 