西安紫郡长安北区住宅小区供热工程设计

摘 要随着我国城市建设事业的发展，以及国家对于能源与环境保护的要求，供暖系统的规模从单幢采暖系统发展成为中大型区域集中供暖系统，出现了大量住宅，公共建筑的集中供暖系统。集中供暖在节能和坏境保护方面都有很大的优势，发展速度很快。本设计题目为西安紫郡长安北区住宅小区的集中供热设计。本工程包括为居民楼，商业楼，学校等工程，总建筑面积为 195612.6m2。集中供热是以热水或蒸汽作为热媒，从一个或多个热源通过供热管网，向一个城镇或较大区域的各热用户供应热能的方式。集中供热系统的热用户有供暖、通风、热水供应、空调调节、生产工艺等用热系统。这些用热系统热负荷的性质及其大小是供热规划和设计的重要依据。整个设计严格按照规范，充分考虑技术，经济同时关注节能，使整个热网有一个较高的效率。锅炉房的设计主要包括设备的布置，定位尺寸确定，锅炉的选型，循环水泵，补给水泵的选型及辅助设备的选择计算。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。关键词：供暖系统，热负荷，水力计算，锅炉房，直埋敷设ABSTRACTWith the city constructs developing and energy saving and environment requiring,the heating systems have changed from single heating to district heating. So many district heating system come out in many north cities in China.This design topic is for a community of central heating design,which name is Zijun Changan in Xian. This project is divided into residential buildings, commercial buildings, school and other projects，a total construction area of 91794.57m2. Central heating in hot water or steam as heat medium, from one or more heat sources by heating pipe network, to a town or a larger area of each heat users supply heat. The central heating system of heat users with heating, ventilation, hot water supply, air conditioning, such as production technology with hot system adjustment. These use the properties of the thermal system heat load and its size is important basis of heating planning and design. The whole design in strict accordance with the specification, mature technology, economic focus on energy saving at the same time, make the whole network has a higher efficiency.The boiler room design mainly includes the equipment layout, location size, selection of boiler, circulating pump, supply water pump selection and the selection of auxiliary equipment calculation.This design based on the thermal indexes of energy saving buildings, in heat supply network of precise adjustment as the ultimate goal, to reduce the heat supply network of the indicators as far as possible, try to use precise control valves and equipment, provided a basis for heat metering.Key Words: heating systems，hot matchmaker，heat source，boiler room毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线绪 论1.设计题目西安紫郡长安北区住宅小区供热工程设计2.设计工程概况本课题所设计的工程位于西安市，小区共有高层建筑 21 栋，其中 32 层 5 栋、18层 3 栋，1 个学校、及若干 2 层商业建筑。总占地面积约 195612.6 平方米，小区内设锅炉房，位于小区西南角，并向各高层以及商铺供热。小区的室内供热方式定为散热器供暖系统，故小区供回水温度为 85/60。共有两个压力分区，十八层（包括 18 层）以下为低区，十八层以上为高区。3.集中供热的国内外发展现状3.1 城市集中供热发展概述我国城市供热热源的型式有热电厂、集中锅炉房、分散锅炉房、工业余热、核能、地热、 太阳能、热泵、家庭用电暖器和小燃煤(油、气)炉等。集中供热广泛应用的热源主要是热电厂和集中锅炉房。供热所用能源包括煤炭、燃油、天然气、电能、核能、地热、太阳能等，集中供热所用能源仍以煤炭为主。随着人民生活达到小康水平目标的实现，国家在能源政策上提出了节约与开发并重的方针，在城市环境保护和节约能源上采取了一系列措施，各地方城市供热产业得到了迅猛发展，形成了以热电联产为主，集中锅炉房为辅，其他方式为补充的供热局面。3.2 城市供热技术发展趋势（1）大型供热机组比重增加一些城市为适应工业与民用热负荷的增长，正建设大型供热机组，以代替小型供热机组，目前 20 万千瓦以上大型抽凝供热机组已在北京、沈阳、吉林、长春、郑州、邯郸、太原等城市安装运行，大型供热机组比重正在增加。（2）城市热、电、冷联产快速发展随着工业的发展和人民生活水平的提高，既需供热又需供冷的城市公用建筑大量增加，一些城市已发展了一批以热电厂为热源的集中供热与供冷系统，溴化锂制冷负荷的增加，使热电厂的综合效益明显提高，现已出现迅速增加热、电、冷联产的势头。（3）多热源联网运行日益得到发展毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线随着供热规模的扩大，供热较发达的城市已开始尝试多热源联网运行。多热源联网运行可以优化生产和运行方式，增加热力运行的灵活性、互补性，提高系统 的经济性和可靠性，系统对自动监控、微机仿真、变流量压力控制技术要求较高。（4）城市供热开始引进竞争伴随国际公用事业自由化的趋势，集中供热产业已逐渐由独占走向竞争，有关省份已出台有关公用事业行业引进竞争的政策，鼓励不同所有制的资本参与城市供热投资，这将对提高供热管理水平，降低供热成本，保障热用户权益起到巨大的促进作用。（5）开始使用洁净燃料随着人们现代文明和环保意识的不断加强，以油、气等相对清洁的燃料代替污染较重的煤而作为都市使用的主要一次能源已成为必然趋势，应积极发展燃气-蒸汽联合循环发电供热机组，以达到高效、节能、改善环境、提高电网调峰能力的目的。3.3 城市供热技术与国际先进水平的比较丹麦、芬兰等北欧国家的集中供热发展居世界领先水平。以丹麦为例，几十年来一直不遗余力的发展热电联产、集中供热，每个大城市都建有热电厂和垃圾焚烧炉用于集中供热。热电联产、天然气和再生能源满足丹麦全国大部分的热负荷需求。俄罗斯也是世界上集中供热比较发达的国家之一。全俄动力设计研究院是俄罗斯最大的热电联产设计研究部门，负责全国各城市热力规划、设计及新技术、新产品研究开发。在俄罗斯和北欧等集中供热发达的国家，设立国家级的热电设计研究机构是一个很重要的保证，而我国在这方面差距比较明显。韩国集中供热的历史与中国相当，基本上都是始于七十年代，八十年代中期进入快速发展阶段，经十几年的发展，韩国供热发展速度之快、规模之大以及技术之先进均使人刮目相看。韩国集中供热的规划、设计、施工、监理，全面引进芬兰的供热先进技术和经验，扬长避短，达到了技术先进、投资效率高、施工运行管理方便、安全的目的。我国集中供热起步晚，与世界先进水平还有很大差距。如何从政策上和体制上引导集中供热既注重数量扩张，又注重质量和效率的提高，实现集中供热发展由数量型到效益型的转变，北欧国家的经验值得我们借鉴。总之与国外先进供热技术相比，我国供热产业尚有很大差距，主要表现在：能源毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线热利用率低，热能浪费严重，供热成本高；缺乏权威性的国家级供热系统及设备研究机构，先进供热技术得不到全面推广，这些都严重制约着我国集中供热产业的发展。4.工作任务设计图纸以及设计计算说明书。图纸包括：室外供热管网平面布置图、沿管道纵向剖面图、大样图、水压图；锅炉房设备布置平面图、管道平面布置图、流程图、剖面图、主要设备材料明细表；设计施工说明等。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、设计施工说明等。5.设计原始资料5.1 设计地区室外气象条件：西安市5.2 建筑资料：建筑总体平面图5.3 燃料资料：天然气成分 CH4 C2H6 C3H6 C4H10 H2 CO2 N2体积百分数% 92.02 1.71 0.483 0.0586 1.759 3.79 0.18应用基低位发热量 Qnet.ar =34748.9KJ/Nm；=0.7Kg/m6.基本设计要求6.1 供热管网部分6.1.1.外网热负荷计算(1)供暖热负荷计算 (2)生活及热水供应负荷计算。6.1.2.供热管网水力计算(1)布置系统,绘制计算草图。 (2)管网水力计算。6.1.3.管道敷设方式确定。确定直埋管支墩或地沟形式及尺寸. 进行技术经济比较。6.1.4.设备、附件选择计算。包括：水箱，水泵，疏水器，减压装置，补偿器，管道支座，防腐保温等。6.1.5.绘制管道平面图，纵、横断面图，水压图，大样图等。6.2 锅炉房部分6.2.1.锅炉型号及台数选择计算热负荷计算。确定锅炉房计算热负荷、平均热负荷及年热负荷。锅炉型号及台数选择。根据计算热负荷的大小、特点、热媒参数、燃料种类等选择锅炉型号及台数，要求进行技术经济比较。毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线6.2.2.水处理系统选择计算确定水处理设备的生产能力。确定水处理方式，设备选型，台数、药剂耗量及用水量计算。确定除氧方法及设备选择计算.(4)计算锅炉排污量，确定排污系统。6.2.3.热力系统设备及管道选择计算确定汽水系统，绘出系统草图。水泵、水箱的选择计算。换热器及其它设备、管道选择计算。6.2.4.锅炉通风排烟系统设计计算送、引风量。确定送风、排烟系统布置并画出草图。计算烟道阻力和烟囱阻力。送、引风机选型计算。6.2.5.锅炉房工艺布置锅炉房设备布置。烟风道、汽水管道和排污管道布置。确定锅炉房建筑尺寸。6.2.6. 绘制锅炉房设备平面布置图，管道平面图，热力系统图，剖面图，大样图。第一章 热媒及参数的选择1.1 热媒的选择热媒就是热量的来源。1.2 供热的热介质、参数确定原则供暖热媒参数的选择，应根据建筑物的性质，现有热媒参数的状况， 以及今后与城市热网连接的可能性等条件综合考虑确定。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，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。毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线1.3 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，由于是居住小区，仅有供暖和热水供应热负荷，故可采用热水作为热媒，热水作为供热介质具有以下的优点：（1）热能效率高。从能源角度分析，以热水为热介质时，由于热水是用低压抽汽加热而得到的，所以能提高联产发电量。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）调节方便。热水温度可以根据室外空气温度进行调节，以达到节能和保证室内采暖温度的目的。（3）热水蓄热能力强，热稳定性好。（4）输送距离长。一般可达510km。（5）热损失小。1.4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。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。低温水系统的供水温度应小于或等于 95为宜，回水温度一般为 70。本工程设定供回水温度为85/60。第二章 供热管网部分 2.1 集中供热系统及热负荷集中供热是以热水或蒸汽作为热媒，从一个或多个热源通过供热管网，向一个城镇或较大区域的各热用户供应热能的方式。集中供热系统的热用户有供暖、通风、热水供应、空调调节、生产工艺等用热系统。这些用热系统热负荷的性质及其大小是供热规划和设计的重要依据。因此设计前首先需要计算清楚各部分负荷的大小。集中供热系统各热用户用热系统的热负荷，按其性质分为两大类，即季节性热负荷和常年性热负荷。季节性热负荷指只有一年中某些季节才需要的热负荷。季节性热负荷毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线特点是它与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热等气候条件密切相关,其中对它的大小起决定性作用的是室外温度，因而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，通常采用热指标法概算各类热用户的设计热负荷。对于供暖设计热负荷的概算，可采用面积热指标法或体积热指标法。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，当热用户提不出设计热负荷时，可以采用估算的方法计算。民用建筑的采暖、通风（空调） 、及生活热水热负荷的估算方法及具体取值，应根据 CJJ34-2002城市热力网设计规范确定。其计算公式如下：采暖热负荷为：(2-1)310hQqA式中 Q k采暖设计热负荷，Kw；A采暖建筑物的建筑面积，m 2； qk采暖热指标，W/m 2；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 qk（W/m 2）建筑类型 住宅居住区综合医院托幼商店 展览馆未采取节能措施5864 6067 6580 6580 95115采取节能措施4045 4555 5570 5570 801052.1.2 生活及热水供应热负荷与采暖热负荷一样，采用热指标法。表 2-2 生活热书热指标推荐值 qk（W/m 2）用水设备 热指标（W/m 2)住宅无生活设备，只对公共建筑供热水时2.5-3毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线全部住宅有浴盆并供给生活热水时 15-20详细计算结果见附录表 12.2 供热管网的布置及草图2.2.1 热水供热管道的平面布置型式及设计要点热网是集中供热系统的主要组成部分，担负热能输送任务。热水供热管网的系统型式与热源位置，热用户分布及其热负荷性质和大小以及地形地质条件等因素有关。选择热网系统型式应遵循的基本原则是安全供热和经济性。2.2.2 热水供热管网的平面布置类型热网的平面布置，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。下面介绍一下各自的优缺点：枝状管网的优点是系统简单，造价较低，运行管理较方便；其缺点是没有供热的后备性能，即当管路上某处发生故障时，在损坏地点以后的所有用户供热中断，甚至造成整个系统停止供热，进行检修。环状管网的优点是具备供热的后备性能，但是环状管网的投资和金属消耗量都很大，因此实际工作中很少采用。为了在热水管网发生故障时，缩小事故影响范围和迅速消除故障，在与干管相连接的管路分支处，及在与分支管路相连接的较长的用户支管处，均应装设阀门，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。2.2.3 供热管道的布置原则供热管线平面位置的确定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、地下各种管道布置情况以及地上建筑、园林绿地的关系和水文、地质条件、建筑区近期及远期的发展规划等多种因素，并确保技术上可靠、经济上合理和施工维修方便等要求。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 城市供热管道的布置主干线力求短直，主干线尽量走热负荷集中区，并靠近热负荷大的用户。要注意管线上的阀门、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。毕业设计（论文）报告纸共 页 第 页装订线（2）技术上可靠 管道的走向宜平行于厂区或建筑区域的干道或建筑物。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）维修方便 对周围环境影响少而协调，供热管线应少穿越主要交通线。减少与公路、铁路、沟谷和河流的交叉，