北京市某小区室外管网供热系统的工程设计

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1、北京市某小区室外管网供热系统的工程设计,原始资料,采暖室外计算温度：tw = -9； 采暖季天数： 129天； 采暖室外平均温度： -1.6； 最大冻土层深度： 143cm 室外平均风速 2.8m/s 冬季主导风向 西北风,设计方案,设计热负荷为供热热负荷，供热管网布置形式为枝状管网，以市政热源作为热源，采取换热站进行交换，一级管网供回水温度为：11070；二级管网的供回水温度为：9570 ，均采用直埋敷设，聚氨酯保温。,热负荷的计算,Q = q F 10 -3 KW 式中 Q建筑物的供暖设计热负荷,kw； q建筑物供暖面积热指标, F 建筑物的建筑面积, .,建筑物供暖面积热指标推荐值,注：

2、 热指标中已包括约5%的管网热损失在内,流量计算方式,G=AQ/(tg-th) t/h Q-供暖用户系统的设计热负荷 KW. A-采用不同计算单位的系数，本计算A取0.86. G-用户的计算流量，t/h. tg、th -网路的设计供回水温度， .,热负荷延续时间图的绘制,Qn 在室外温度 下的供暖热负荷，W; Qn 供暖设计热负荷，4336.2kW; tw 供暖室外计算温度，-9； tw 某一室外温度，； tn 室内计算温度，18。,供热系统方案的选择,枝状管网： 管网采用枝状连接的，热网供水沿着主干线、分支线、用户支线送到各热用户，网路中的回水从用户沿着相同的路线返回热源。 枝状管网布置简单

3、，供热管道的直径随着管线逐渐减小，而且金属消耗量小，基础建设投资比较少，运行简单，管理方便。但只状管网不具备后备热源，当供热线路发生网络故障的时候，在故障点后面的网络都将停止供暖，由于建筑物具有一定的蓄热能量，通常可以采用快速消除故障的方法解决问题。因此，枝状管网是供热管网较普遍的一种供热方式。 为了是管网发生故障是，缩小影响范围，在于干管相连接的管路分支处以及分支管路连接的较长的用户管处，应该加设阀门。,环状管网 环状管网的特点主要是具有较高的供热后备能力，当输送管线出现事故的时候，可以切断故障段，通过管路另一路进行供热。但是，环状管网投资比较大，运行管理更为复杂，热网要求较高的控制。 综上

4、所述，根据本设计的特点，决定采用适用于小范围供热、成本低的枝状管网形式，并且遵守供暖室外管线的敷设原则，保证管线距建筑物的外墙和道路的间距。,供热管网的敷设方式的选择,架空敷设 地下敷设 管沟敷设 综上所述，本小区采用无沟直埋敷设，所有的管线最小埋深都控制在冻土层一下，再道路下埋设的管道，根据道路负荷来确定管道的埋深。,连接方式的选择,由于本工程一次热水管网的热负荷大，输送距离远，沿程阻力较大，为了避免热水网路与热用户压力不适用的情况，本次设计供热方式，一次水与热用户采用间接连接的方式，间接连结具有便于管理，易于调节的优越性。通过提高一次管网的供回水温差可以减小管径，节约投资。简接连接是一次管

5、网不受热用户的干扰，减少失水率，使整个系统运行更加的安全可靠，稳定的运行。,管道补偿方式,可按照无补偿施工法做 这种方法可以节省补偿器，减少一些直埋固定支墩，且能降低主干线的沿程阻力，减少大量的可能出现事故的泄露点。但对施工技术的要求比较高，并且需要对地下管线的情况比较了解。 为有补偿的直埋敷设 原者上尽量利用线路的起伏、和线路的拐弯进行自然补偿，不能满足自然补偿的地方，再加设补偿器。,检查井与小室的设置,地下敷设供热管网，在管道的分支处、补偿器、阀门、排水、排气装置等处，应该进行检查井或者小室的设计，以方便后续的检查和检修。,供热管道的定线原则,（1）经济上合理，主干线力求短直，使金属耗量小

6、，施工方便，主干线尽量走热负荷集中区，管线上所需的阀门及附件涉及到检查井的数量和位置，而检查井的数量应力求减少。 （2）技术上可靠，线路尽可能走地势平坦，土质好，水位低的地区，尽量利用管段的自然补偿。 （3）对周围环境影响少而协调，少穿主要街道，城市道路上的供热管道一般平行于道路中心线，并尽量敷设在车道以外的地方。 （4）穿过街区的城市热力管网应敷设在易于检修和维护的地方。 （5）通过非建筑区的热力管道应沿公路敷设。 （6）热水管道在最低点设放水阀，在最高点设放气阀，管线布置见管线平面图。,水力计算,确定热力网各管段的流量,根据城市热力网设计规范，在一般的情况下，热水管网的主干线的 平均比摩阻

7、可以选择R=30-70Pa/m。,支干线、支线水力计算,主干线水力计算完成后，我们便可以进行热网中其他的支干线。支线的水力计算。支线的比摩阻估算，应该根据资用压力来确定。资用压力是根据支线与主干线相应的并联的环路的压力来确定的。支线估算比摩阻按如下公式进行,供热系统的运行调节,质调节：改变供热网路中的供水温度。 量调节：改变供热网路中的循环水量。 分阶段改变流量的质调节。 间歇调节：改变每天供暖小时数。,管道的保温,（1）、平均温度下的导热系数值不大0.12w/(m2*K) ,并且应该有明确的随温度变化的导热系数方程式和图表；对于松散的或可压缩的保温材料及其制品，应该具有在使用的密度下的导热系

8、数方程式。 （2）密度不应大于350kg/m3 (3)、除了软质和散装材料外，硬质材料的抗压强度不小于 0.3mpa. (4)、不腐蚀金属，具有一定的机械强度。 （5）、材料密度小，具有一定的空隙率 （6）、吸水率低，易于施工成型 （7）成本低廉。,管道和阀门 本设计中的热力管道均采用钢管。其规格和机械强度计算中所用的材料特性根据参考资料的附录14-1。钢管的连接方式主要是焊接和法兰连接。对三通用焊接，各种铸造管件，如阀门和管子之间连接用法兰连接，对于万头采用锻压弯头连接。 设计中的阀门有闸阀和止回阀两种。闸阀用于热水管道上，止回阀主要用于泵的出口，以防止介质倒流。,波纹管补偿器的选择计算 管

9、壁厚度的选定计算 管道活动支座间距的确定计算 直埋管道的应力计算 直埋管道管壁厚度的计算 直埋管段的补偿计算 直埋管段的失稳计算 注： 以上计算方式均参照教材和设计规范进行！,热力站的设计原则,（1）、热力站设置首先需要符合国家的能源政策，遵守国家的有关规范和有关的技术规范，积极推行热能综合利用、保护环境，尽量采用技术比较成熟和先进的设备、技术。 （2）、换热站的位置应该尽力设置在热负荷比较大的中心或者附近，并应充分考虑市政管网的便利，以及技术可行等原则。 （3）、换热站中的换热器的设置应该符合实际要求，其换热能力和循环水泵的供热能力应该满足热用户的使用，并且换热器热水出口压力应该满足供热管线

10、最不利环路的压力要求。 （4）、换热站内设置两台或者三台热交换器，当其中的一台不能正常工作时，其余的应该能够满足总热负荷的65%-70%，用以保证网路的稳定。 （5）、换热站内部设置两台或者三台循环水泵，当设置为两台水泵的时候，一台用，一台备，当设计设置的是三台水泵的时候，我们运行的时候，选择两用一备的原则，尽量保证网路的压力稳定。,（6）、在换热站中一次热水进入换热器的时候设置除污器，在二次热水回水进入循环泵的进口处设置除污器，一出去循环水中纯在的杂质，从而保证换热器和水泵的正常运行。 （7）、换热站内部还应该设置软水制备装置，供二次热网进行补水所用，并且避免了热水在热交换器内部结垢，影响换

11、热效果。 （8）、换热站内部应该设置一个自来水箱，用以补充热力站热水损失，设置自来水箱的目的主要还用隔断城市水网与换热站设备的连接，防止换热站大量用水的时候对市政水网造成影响，而且防止了应为软水器的置换污染城市水源。 （9）、热力站二次管网出水的温度需要根据天气的变化进行调节，本设计再一次热水进水管上设置了调节阀，通过对一次管网的调节，从而调节二次管网的给水温度。 （10）、在换热站的一次和二次热水管上设置计量装置，以便于热量的经济核算和管理。,换热站布置： 换热站的平面布置应该满足供热的要求和使用功能的需要，本设计中换热站设置，控制室和配电室。设备布置的时候应该力求工艺合理，便于操作和维修。

12、管线的布置简洁、顺畅和美观。 换热站的工艺流程： 从一次热水管网进来的高温热水通过除污器、流量计、调节阀进入交换器，经过换热器的一次热水通过回水管道连接到市政的官网上。 由回水管路返回的热水，二次管网经过除污器和循环水泵进入换热器的冷水一侧，进行热交换后送向热用户。,换热器的选择,（1）、混合式换热器 这种换热器是利用换热流体的直接接触与混合作用来进行热量交换，混合式换热器操作的一个重要因素就是使两种流体接触面积尽可能的大，以促进他们之间的热交换。为了获得较大的面积，可在设备中设置格栅或者填料，有事也把液体喷成粒状，此类设备通常设置成塔装。 （2）、容积式换热器 容积式换热器既是换热器又是储热

13、水罐，多用于生活热水和用水不均匀的工业用热水系统。 （3）、壳管式换热器 壳管式换热器是应用最广泛的换热器，这类换热器经常用于热水供暖系统，低温水空调系统及某些连续性的用热水的生产工艺，当用为生活用热水供应的时候需要设置水罐，来保证供水。 （4）、板面式换热器 板面式换热器的传热性能比壳管式换热器优越，由于采用板面式结构，是流体在较低的速度下就达到湍流状态，从而强化了传热。该设备采用板材制作，故大规模生产的时候可以降低成本，但其耐压性能比壳管式差。 综合比较各个换热器的传热性能，本设计结合地区特点，全部采用对流板式换热器。,换热器的选型计算,换热站总计算热负荷,单台换热器的传热面积计算,水泵的

14、选择原则,（1）、循环水泵的总流量不应该小于设计的总流量。 （2）、 循环水泵的扬程不能小于管网最不利环路的压力损失。 （3）、循环水泵应该具有工作点附近较平稳的能量-扬程特性曲线，并联运行的水泵型号应该相同。 （4）、循环水泵的承压耐温能力应该与热网设计参数相适应。 （5）、应尽量减少水泵的台数，设置三台一下的循环泵的时候，应该设置备用泵，当四台或者四台以上的泵相并联的时候，可以不用设置备用泵。,循环水泵的计算,H=K（H1+H2+H3+H4 ） mH2O 式中 H 循环水泵的扬程 mH2O H1 网路循环水通过热源内部的压力损失 mH2O H2 - 网路主干线供回水管的压力损失 mH2O

15、H3-热力站内部除污器至循环水泵入口段压力损失， H4 - 主干线末端用户系统的压力损失 mH2O K-安全系数，取K=1.2,补给水泵的扬程,按水柱高度表示为：H=Hb+ Hxs+ Hysh mH2O 工程上认为补给水泵吸水管损失Hxs和压水管损失Hy较小，同时补给水箱高出水泵高度 h往往作为富裕值，或为抵消Hxs和Hys影响，所以上述公式可简化为： H=Hb mH2O 补水点的压力值Hb可以从水压图上直接得到。当采用补给水泵定压时，Hb可取静压线的高度。因为本设计选择补给水泵定压。,补水箱的设计： 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 除污器的设计： 旋流除污器采用离心原理，完全突破了滤网清污的传统观念，从而保证了管路系统阻力小且均衡，系统不停机可排污，最适用于清初管路中的泥沙、石块、管壁剥落物等固体杂质，保证系统正常运行。 本设计采用天津市换热设备总厂除污器分厂生产的XL系列旋流除污器，其选型可按照管径的尺寸进行选型。,