天津某住宅小区供热外网课程设计说明书.doc

目 录
目 录 I
第一章 课程任务书 - 1 -
1.1 已知条件 - 1 -
1.2 课程设计内容 - 1 -
1.3 具体要求 - 1 -
第二章 供热系统的热负荷 - 1 -
2.1供暖设计热负荷的计算 - 1 -
2.1.1热负荷的计算 - 1 -
2.1.2流量的计算 - 1 -
2.2热负荷图 - 1 -
2.2.1供暖热负荷随室外温度变化曲线 - 1 -
2.2.2热负荷延续时间图 - 2 -
第三章 集中供热系统 - 5 -
3.1 供热系统原理图的确定 - 5 -
3.2热水供热系统的调节及调节曲线的绘制 - 5 -
第四章 管网布置 - 7 -
4.1热源位置 - 7 -
4.2管网的走向 - 7 -
4.3管径的选择 - 7 -
4.4管道的敷设 - 7 -
4.5阀门的设计 - 8 -
4.6检查井的设置 - 8 -
4.7支架及补偿器的设置 - 8 -
第五章 水力计算 - 9 -
5.1水力计算的步骤 - 9 -
5.2水压图的绘制 - 9 -
5.2.1水压图的绘制原则 - 9 -
5.2.2绘制水压图的步骤 - 10 -
5.3 水泵的选择 - 10 -
5.3.1循环水泵的选择 - 10 -
5.3.2补给水泵的选择 - 11 -
参考文献 - 12 -

- 11 -
第一章 课程任务书
1.1 已知条件
1.建筑物所在地区：天津
2.建筑面积：参见图纸
3.面积热指标（综合）：45W/m2
4.最高建筑物高度：最高7层 层高3米
5.热媒及参数：设计供回水温度为：95/70℃
6.气象资料：
注意收集当地（设计地区）的室外采暖计算温度=-9℃

、供暖期室外平均温度=-0.9℃、
供暖天数n=122天。
1.2 课程设计内容
1. 计算设计热负荷，绘制热负荷随室外温度的变化曲线和热负荷延续时间图；
2. 确定供热系统的供热原理图；
3. 确定供暖热负荷的调节方法并绘制调节曲线；
4. 确定热源位置及管线走向，配置必需的管道附件。画出管道平面布置图及计算简图并进行水力计算；
5. 绘制网路主干线的横断面、纵剖面图及水压图。确定循环水泵及补给水泵的流量及扬程；
6. 选做内容：根据学生完成课程设计的时间及能力可酌情增加水加热器、喷射装置、管道补偿器、管道保温及支架受力等计算。
1.3 具体要求
1. 说明书主要阐述设计方案主要依据和基本计算公式。要求文字简练，字迹工整。其中的图表要列名，并按先后次序编号；
2. 所有图纸表达要正确，要求按一定比例绘制。但是对线性及美观不做具体规定。水压图、水温调节曲线、水泵特性曲线和热负荷延续时间图可以画在方格（坐标纸）上。

第二章 供热系统的热负荷
2.1供暖设计热负荷的计算
2.1.1热负荷的计算
归化设计时，供暖设计热负荷常用指标概算法。供暖热负荷的概算指标有体积热指标和面积热指标等。本设计中提供的是面积热指标。其中设计热指标按下式计算：
（1）
式中：——建筑物总的供暖设计热负荷，KW；
F——建筑物的建筑面积，；本设计共有5栋楼，总建筑面积为38759。
——建筑物供暖面 积热指标，；它表示1建筑面积的供暖设计热负荷。在这里选定为45。
∴=45×38759×=1744KW
2.1.2流量的计算
x3.6
设计总流量G=60
每栋楼具体负荷及流量见表2-1
表2-1 热负荷及流量计算
建筑名称
栋数
建筑面积
面积指标
热负荷
流量 G
LA-01
1
6617.1

45
463.20
15.93
LA-02
1
4081.9
285.73
9.83
LA-03
1
6155.7
430.90
14.82
LA-O4
1
5094.2
356.59
12.27
LA-05
1
1264.7
88.52
3.05

1
5373.6
376.15
12.94
2.2热负荷图
2.2.1供暖热负荷随室外温度变化曲线
室外供暖计算温度下的供暖设计热负荷
（2）
任意室外温度下供暖热负荷
（3）
热负荷随室外气温的变化关系
（4）
式中:——建筑物的供暖体积热指标，W/(m3.℃)；它表示各类建筑，在温差１℃时，每1m3建筑物外围体积的供暖设计热负荷。在这里取0.432 W/(m3.℃)
——建筑物的外围体积，m3；5栋的总体积为116277m3。
——供暖室内计算温度，18-24℃；本设计中取18℃。
——供暖室外计算温度，℃；天津市供暖室外计算温度-9℃。
——变化室外温度，℃。
所以=

2.2.2热负荷延续时间图
（1）不同室外气温的延续时间确定
查气象资料或根据给出的下列公式计算
（5）
式中 ：
式中: ——某地区采暖期计算供暖小时数，h；天津市供暖天数为122天，则122×24=2928小时。即=1.04，=0.737。β=0.519
——某地区采暖期室外平均温度，℃。天津市室外平均温度-0.9℃
则。

（2）热负荷延续时间图的绘制
横坐标 左：室外温度（℃）
右：延续时间（h）
纵坐标 热负荷（GJ/h）（MW）
曲线下面积 供暖期耗热量（GJ）（MWh）

第三章 集中供热系统
3.1 供热系统原理图的确定
热水供热系统设计方案有三种：1.采用两套热网；2.采用一套热网设中继站；3.采用一套热网。
方案一：采用一套热网
本设计如选用采用一套热网。一套循环泵，扬程按最远LA-03选择，对较近的楼宇进行节流，此方案适用于LA-03及LA-06流量较其它楼宇较大时适用。当集中供热系统的热用户仅为供暖用户时室外供热管道多采用双管式枝状管网。热源部分要考虑循环水泵、补给水泵的连接以及台数确定，定压方式的选择及各种安全措施等等。
定压方式可采用高位水箱定压，补给水泵定压，惰性气体定压及蒸汽定压等。本设计中采用补给水泵连续定压方案。
方案二：采用两套热网
本设计如采用两套热网，多个区域的供热系统互不干扰，这种方案仅适用于区域之间地形高度差较大，要求不同的定压值，其缺点是：初投资和运费较高，占地面积多，实际实施工程中有困难。
综上所述，本设计选用方案一，采用一套热网对小区进行供热。
3.2热水供热系统的调节及调节曲线的绘制
1.本设计中可选择质调节和分阶段改变流量的质调节。在这里选择质调节。
2.调节曲线的绘制：
供暖系统的设计温度为95/70；
则供水温度的计算公式： （6）
回水温度的计算公式： （7）
式中： ——用户散器的设计平均计算温差，；
——用户的设计供回水温差，；
——相对供暖热负荷比。
所以：=0.5×（95+70－2×21）=61.5
=95－70=25
=
将以上数据代入（6）（7）中得：
供水：
回水：
本设计中可选择质调节和分阶段改变流量的质调节。注意循环水泵的选择及调节曲线需与调节方法相对应。
在绘制调节曲线时要涉及到散热器的热工特性（B值的大小）要求。若有具体资料（散热器产品标本）时可按资料给出的数据；也可以从文献中查得；若无具体资料时，一般国产铸铁散热器的B值可取0.3，允许工作压力可取0.4Mpa。

第四章 管网布置
4.1热源位置
热源是热水管网的起点。热源可为热电厂或集中锅炉房。如为热电厂，其位置的确定可参阅有关锅炉房设计规范和手册。本设计中考虑的主要原则：
（1）不影响区域的环境卫生及美观；
为此锅炉房或换热站宜设在主导风向的下风向。主导风向可根据所在地在查文献获得。哈尔滨市冬季主导风向是东北，则热源应设在西南。
（2）考虑扩建的可能性，便于燃料与灰渣的运输与储存；
（3）尽量靠近主要负荷及负荷密度较大处，使供热管网在技术和经济上合理。
本设计中热源即二级网的换热站，位于住宅小区内。
4.2管网的走向
实际定线时要掌握地质、水文资料，了解地下水位的高低，地上地下构筑物的情况，除了技术经济合理外还要考虑维修方便，一般应注意：
（1）让管道尽量穿过负荷集中区。这一原则目前在大中城市里很难实现；
（2）管网走向宜平行于道路和建筑物；
（3）为了施工及维修管理方便，管道尽量敷设在人行道及绿化地带下；
（4）尽量少穿越公路、铁路、河流及主要交通干线；
（5）热力管道与其他管道以及建筑物、构筑物应保持一定的距离（包括水平距离和垂直净距）。
（6）热网布置时应考虑适当考虑各小区管道连接方便及小区内负荷对称。
4.3管径的选择
根据管网的平面布置图及各管段的流量查手册得出各管段的管径。见平面图。
4.4管道的敷设
管道的敷设方式有地上（架空）敷设和地下敷设两大类。一般的城市供暖管道多采用地下敷设，目前以采用地下无沟（直埋）敷设为主。本设计中采用这种无沟直埋敷设。
在热水供热中，直埋敷设最多采用的方式是供热管道、保温层和保护外壳三者紧密粘接在一起，形成整体式的预制保温管结构形式。
施工安装时在管道沟槽底部要预先铺约100-150mm粗砂砾夯实，管道四周填充沙砾，顶部填砂约150-200mm，之后再回填原土并夯实。
4.5阀门的设计
在满足要求和维修的条件下，尽量减少阀门的数量。
（1）热力管道干线、支干线、支线的起点应安装关断阀门；
（2）长距离输送的热水热网干线应安装分段阀门，分段阀门的间距建议为：输送干线，2000~3000m；输配干线，1000~1500m；
（3）热水管道最高点设放气阀，最低点设放水阀；
（4）用于管道连通的阀门应采用双向密封的阀门；
（5）管径>500mm 的阀门应采用电驱动阀门；
（6）用于关断的阀门可采用闸阀、蝶阀或截至阀（小管径），用于调整流量的阀门可采用手动流量调节阀（或自立式流量控制阀）。
在本设计中，各管道干线、支干线、支线的起点安装截止阀；在最高点设放气阀，最低点设放水阀；在各别管段中安装手动流量调节阀。见管道布置平面图。
4.6检查井的设置
（1）检查井的数量力求最少，不应设在交通要道和人行车流频繁处。
（2）在下列情况下要设检查井：
（3）地下敷设管道安装套筒补偿器、波纹管补偿器、阀门、放水和除污装置等设备附件时，应设置检查井。
4.7支架及补偿器的设置
固定支架间的最大允许间距可根据初步设计选定的管径查阅相关文献，当管径为125mm时，固定支架最大间距应为65m,当管径<100mm时，固定支架最大间距应为60m,当每个固定支架之间必须设一个补偿器。尽量利用自然补偿，不便使用方形补偿器时应选用套筒补偿器或波纹管补偿器。方形补偿器所在处应有补偿器穴。
当钢管直径较大，安装位置有限时可设置套筒式补偿器或波纹管补偿器。套筒补偿器使用时注意定期检修，以防漏水；波纹管补偿器选择时应注意使用条件，避免氯离子腐蚀。本设计中主要采用波形补偿器。
第五章 水力计算
5.1水力计算的步骤
（1）画出水力计算简图，标出管道附件以及各管段计算流量G和管长L；
（2）水力计算先从主干线开始，根据《城市热力网设计规范》，在一般的情况下，热水网路主干线的设计平均比摩阻，可取30~70Pa/m进行计算。《热网规范》建议的数值，主要是根据多年来采用直接连接的热水网路系统而规定的。对于采用间接连接的热水网路系统，主干线的平均比摩阻值比上述规定的值要高，有时可达100Pa/m以上。间接连接的热网主干线的合理平均比摩阻值，有待通过技术分析和运行经验进一步确定；
（3）根据网路主干线各管段的计算流量和初步选用的平均比摩阻值，利用附录的水力计算表，确定主干线各管段的标准管径和相应的实际比摩阻；
（4）根据选用的标准管径和管段中局部阻力的形式，查附录，确定各管段局部阻力的当量长度Ld的总和，以及管段的折算长度LZH；
（5）根据管段的折算长度LZH，以及由附录查到的比摩阻，计算主干线各管段的总压降；
（6）主干线水力计算完成后，便可以进行热水网路支干线、支线等水力计算。分支管水力计算时应按支干线、支线的资用压力确定其管径，但热水流速不应大于3.5m/s，同时比摩阻不应大于300Pa/m。规范中采用了两个控制指标，实质上是对管径DN400mm的管道，控制其流速不得超过3.5m/s（尚未达到300Pa/m），而对管径DN<400mm的管道，控制其比摩阻不超过300Pa。
5.2水压图的绘制
5.2.1水压图的绘制原则
热水网路压力状况的基本技术要求不超压、不汽化、不倒空、不吸气以及保证循环的基本原则。
水压图的横坐标和纵坐标应取不同的比例。
水压图系统的标高采用相对标高，坐标原点0选择热源处循环水泵吸入口的中心线平面标高。一般可选择热源处地形标高。即以锅炉房地面标高为0，热网管线所在地的地面标高由平面图给出。
根据水力计算结果绘制出来的动水压曲线是折线，静水压线是一条平行于横坐标的水平直线。
一般分支管的水压曲线斜率比主干线大，即分支管水压曲线包含在主干线水压曲线之内。
5.2.2绘制水压图的步骤
（1）在图纸下部绘制出热水网路的平面布置图；
（2）在平面图的上部以网路循环水泵中心线的高度为基准面，沿基准面在纵坐标上按一定的比例尺做出距离的刻度；
（3）在横坐标上，找到网路上各点或各用户距热源出口沿管线计算距离的点，在相应点沿纵坐标方向绘制出网路相对于基准面的标高，构成管线的地形剖面图；
（4）绘制静水压曲线。静水压曲线是网路循环水泵停止工作时，网路上各点 测压管水头的连线。因为网路上各用户是相互连通的，静止时网路上各点的测压管水头均相等，静水压曲线就应该是一条水平直线。它不能超过各用户的作用压头。因为各用户的用水高度都为18m，供水温度为95时，其汽化压力为0mH2O，加上3~5m的富裕压力则静水压曲线高度应在18+0+3=21m，取整数为21 m。
（5）绘制回水干管动水压曲线。当网路循环水泵运行时，网路回水管各点测压管水头的连线称为回水管动水压曲线。从定压点即静水压线和纵坐标的交点A开始画。回水总压降为4m。定压点即干管末端的压力为21mH2O，那么回水干管始端B也就是末端用户的出口压力为21+4=25mH2O。连接A、B两点，将为主干线回水管的动水压线AB。
（6）绘制供水干管的动水压曲线。末端用户的资用压头为5 mH2O，则末端用户入口处C点压力即供水管主干线末端点的压力应为25+5=30 mH2O。供水主干线的总压力损失与回水管相等也为4 mH2O，那么在热源出口处即供水管始端D点动水压曲线的水位高度，应为30+4=34 mH2O。连接C、D即为主干线供水管的动水压线CD。
热源内部压力损失为10 mH2O，则热源出口压力为34+10=44 mH2O，那么热源入口E点的压力为44mH2O，两点D、E连接起来，为热源的水压线。如图中ABCDE所示。
（7）各分支管线的动水压曲线。可根据各分支管线在分支点处供、回水管的测压管水头高度和分支线的水力计算结果。
5.3 水泵的选择
5.3.1循环水泵的选择
（1）流量G1
G1=(1.1-1.2)G=1.2×68.79=82.32t/h
（2）扬程H
（7）
式中：Hr、Hw、Hy分别为热源、热网和热用户的阻力损失。
Hr近似取10~15mH2O，Hw包括供水和回水管路的全部损失，由水力计算结果得出，Hy按用户的形式和连接方式确定，一般的直接连接用户可取2~5mH2O，对间接连接的用户可以取8~10mH2O。
=10+8+5=23mH2O
H1=1.2*23=27.6取28mH2O
根据流量和扬程选择型号为1000L100-20*2的水泵两台，一台备用。
性能参数见表5.1
表5.1水泵性能表
型号
转速（r/min）
流量(t/h)
扬程(m)
效率（%）
功率（kw）
必须气蚀余量（m）
泵重量（kg）
1000L10-20*2
1450
100
40
72
18.5
3
300
5.3.2补给水泵的选择
（1）选择原则
1）补给水泵的流量，主要取决于整个系统的渗漏水量。目前《热网规范》规定闭式热水网路的补水率，不宜大于总循环水量的1%；热力站补水泵，其流量按系统总容水量的1%计算。事故补水量一般取正常补水量的4倍计算。
2）补给水泵的扬程，应按水压图静水压线的压力要求来确定。
3）补给水泵的台数，宜选用两台，按2%流量考虑，可不设备用泵，正常时一台工作，事故时两台全开。也可以选择两台水泵，一台按1~2%，另一台按4% 。正常运行，开启1~2%水泵，4%水泵备用；事故时开启4%水泵。
（2）流量G
=×1%=0.69

（3）扬程H:等于静水压力曲线的高度。
H= 21m
根据流量和扬程选择型号为50LG24-20*5的水泵台。
IS水泵性能表
型号
转速（r/min）
流量(t/h)
扬程(m)
效率（%）
功率（kw）
必须气蚀余量（m）
泵重量（kg）
50LG24-20*5
2950
24
100
69
11
8.15
123