毕业论文范文——小区供热管网及换站设计

河南理工大学本科毕业设计 摘要 I 摘 要 本工程为信阳一小区供热管网及换热站设计。小区内所有建筑物均为民用住宅，四 周为商业网点。小区占地面积约为万 9.45 万，建筑面积约为 9.65 万。供暖热负荷 0.99107W，总循环水量 341.46t/h。 小区一次水供回水温 130/80，二次水供回水温 95/70。管网布置为闭式双 管异程式系统，枝状形式。采用补水泵定压方式，系统运行时，采用质调节调节方式， 以适应热负荷的变化。整个管道均为无补偿直埋敷设，所有管段采用预制保温管，保温 材料为聚氨酯，保护层为聚乙烯，由国家标准设计图集管道及设备保温98R418 确定 其保温层厚度，通过水力计算确定管径。小区设一个地下换热站，内设 2 台型号 BR0.5 板式换热器，2 台型号为 200-315(I)的热水循环泵（一备一用） ，2 台型号为 IS50-40- 200C 的补水泵（一备一用） ，卧式直通除污器。整个网路由绘制的水压图可知网路压力 工况均满足技术要求。 关键词关键词： 热负荷；水压图 ；热力交换站 河南理工大学本科毕业设计 摘要 II Abstract This project designed the heat supply pipe network and heatexchanging station of a district in XinYing .All the buildings in this district are for residential use. Area covers approximately 94,500 and a building area of about 96,500 . Heating load 0.99 107W, with a total circulation stood 341.64t / h. Once water provides to return to water temperature 130 /80 , two waters provide to return to water temperature 95 /70 Adopt the way of patch water pump fix press.The pipe network is designed as seamless two-pipe system with tree-shaped. When the system is functioning, it adopt the quality flux regulates, in order to adapt to the changes of heat-load.The whole pipe is directly buried and self-compensated, the entire pipe sections are insulating constructive, (heat preservation material is polymer of ammonia and ester, protect layer is polyethylene). Design standards by the State Atlas “piping and equipment insulation“ 98R418 its insulating layer thickness, through hydraulic calculation to determine diameter. We establish one underground heat-exchanging station. In this station, there are two platform board type exchange heat organ, their model is BR0.5, there are two platform cycle pump, 200-315(I), (with a prepared one) and there are two platform patch water pump，their model is IS50-40- 200C(with a prepared one). Drawing from the entire network of hydraulic pressure on the network map known conditions are met technical requirements Key words：heat-load；hydraulic plot；Heat-exchange station. 河南理工大学本科毕业设计 目录 III 目录 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1.1 工程概况 1 1.2 供热方案的确定 1 1.3 设计内容 2 第二章第二章 设计依据及原始材料设计依据及原始材料 3 2.1 原始材料 3 2.2 设计依据 3 第三章第三章 供热方案的确定供热方案的确定 . 4 3.1 集中供热系统热负荷的概算和特征 4 3.2 热负荷的计算 4 3.3 供热方案的确定及管道布置 4 3.3.1 供热方案的确定 . 4 3.3.2 热水供热管网平面布置型式 . 5 3.3.3 补偿器的选择及校核 . 5 第四章第四章 水力计算水力计算 . 8 4.1 确定各用户的设计流量 8 4.2 主干线水力计算 8 4.3 支线水力计算 8 4.4 水压图绘制 . 10 4.4.1 热水网路压力状况的基本技术要求 . 10 4.4.2 绘制热水网路水压图的步骤： . 10 4.5 连接方式的确定 . 12 第五章第五章 热水供热系统的供热调节热水供热系统的供热调节 . 14 5.1 供热调节 . 14 5.1.1 分户热计量的计算 . 14 5.1.2 水力失调对系统调节性的影响 . 16 5.1.3 供热调节的确定 . 17 河南理工大学本科毕业设计 目录 IV 5.2 直接连接质调节计算 . 17 第六章第六章 换热站的形式选择及计算换热站的形式选择及计算 . 19 6.1 换热站的形式选择 . 19 6.2 换热站的内部设备计算 . 19 6.2.1 循环泵的计算和选择 . 20 6.2.2 补给水泵的计算和选择 . 21 6.2.3 补水箱的选择. 21 6.2.4 换热器的计算和选择 . 22 6.2.5 除污器的选择. 24 6.3 设备管道的保温 . 26 6.4 换热站换热设备的布置 . 26 第七章第七章 供热管道的选择及其附件供热管道的选择及其附件 . 27 7.1 管材的选择及管道的链接 . 27 7.2 阀门的选择 . 27 7.3 管道的放气排水装置的布置 . 28 7.4 检查井的布置 . 28 7.5 供热管道的保温 . 29 第八章第八章 技术经济分析技术经济分析 . 31 第九章第九章 结论结论 . 36 主要参考资料主要参考资料 . 37 附录附录 1 1 38 附录附录 2 2 44 致谢致谢 . 57 河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪论 1 第一章 绪论 1.1 工程概况 本设计是信阳一小区供热管网及换热站设计。小区内所有建筑物均为民用 住宅，四周为商业网点。小区占地面积约为万 9.45 万，建筑面积约为 9.65 万。供暖热负荷 0.9910 7W，总循环水量 341.46t/h。 1.2 供热方案的确定 所谓集中供热是指由集中热源所产生的蒸汽，热水，通过管网供给一个城市 或部分区域生产，采暖和生活所需的热量方式。集中供热是现代化城市的基础设 施之一，也是城市公用事业的一项重要设施。 集中供热不仅能给城市城市提供稳定，可靠的高品位热源，改善生活环境， 而且节约能源，减少污染，有利于城市美化，有效的利用城市有效空间。所以， 集中供热具有显著的经济效益和社会效益。 集中供热的发展，要充分考虑到城市的性质，地位，热负荷密度，气象条件 和发展规模等多方面因素，并和城市经济发展目标相适应，同时与能源建设发展 相协调。 本设计为信阳市一小区供热管网及换热站施工图设计。目前，集中式供热是 城市供暖的最主要方式，也是城市整体规划和布局的方向。根据承德当地的地理 位置，气象，地质，海拔高度，确定热力管网的铺设方式为直埋无补偿铺设，供 热调节采用分阶段改变流量的质调节。这样既满足用户热负荷的需要，又节约了 能源。从而使本次设计既经济又合理，符合设计的宗旨。 设计的整个过程中， 我认真的研究了设计的原始资料， 并查阅了相关的书籍、 手册和各种资料， 考虑到节能、 环保的长久发展， 通过经济分析和经济技术比较， 确定了系统的设计方案，进行了有关内容的详细计算。 但是，由于本人设计水平有限，在此次设计中，肯定有很多不足和考虑不周 的地方。 虽然在设计过程中经过各位辅导老师的细心指导， 已经改正了许多错误， 可还是可能存在许多纰漏之处，希望各位老师给予指正。 河南理工大学本科毕业设计 第一章 绪论 2 1.3 设计内容 1.供热系统的水力计算； 2.热网计算水压图的分析； 3.主干线的水力计算结果和水压图； 4.管道的应力、补偿计算； 5.管道的保温计算； 6.热源设备选择计算. 河南理工大学本科毕业设计 第二章 设计依据及原始材料 3 第二章 设计依据及原始材料 2.1 原始材料 一小区平面图 1 张 二小区热源供给 130/70、95/70（或 80/60、65/40）的低温热 水。 2.2 设计依据 1.采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003 中国计划出版社 2.城市热力管网设计规范CJJ34-2002 中国计划出版社 3.城镇供热管网工程施工及验收规范CJJ28-2004 中国计划出版社 4.供热工程制图标准CJJ/78-97 北京 中国计划出版社 5.李德英 供热工程中国建筑工业出版社 6.陆耀庆实用供热空调设计手册中国建筑工业出版社 7.李岱森简明供热设计手册中国建筑工业出版社 8.邵宗义新编供热设计手册机械工业出版社 9.动力管道设计资料集（西北院） 10.热力管网（有色院） 11.热力管道的设计手册（山西省科学教育出版社） 河南理工大学本科毕业设计 第三章 供热方案的确定 4 第三章 供热方案的确定 3.1 集中供热系统热负荷的概算和特征 集中供热系统的热用户有供热、通风、热水供应、空气调节、生产工艺等用 热系统。这些用热系统热负荷的大小及其性质是供热规划和设计的最重要依据。 对集中供热系统进行规划或初步设计时， 往往尚未进行各类建筑物的具体设计工 作，不可能提供较准确的建筑物热负荷的资料。因此，通常是采用概算指标来确 定各类热用户的热负荷。 3.2 热负荷的计算 一、计算公式 =q A/10 其中，Qh-采暖设计热负荷（KW） qh -采暖热指标（W/m2） A -采暖建筑物的建筑面积（m2） 二、负荷计算 根据热力网设计规范可知住宅的采暖热指标在 4045（W/m2）,这里 取 qh=45(W/m2)、商业网点取 qh=70(W /) 1#的负荷计算： 由 CAD 图查得单层单元面积得单元面积： 1#/一单元：A=193.50176=1161.01（） 代入公式得：Qh=45*1161.01/103=52.24(kw) 同理计算得个楼个单元的负荷，填入下表 1-1： 3.3 供热方案的确定及管道布置 3.3.13.3.1 供热方案的确定供热方案的确定 集中供热系统方案的确定，应该根据国家合理利用能源的方针和政策，全 面地考虑热源、供热管网和热用户三个方面的因素，经过经济分析和经济技术 比较，全面的分析考虑各种因素，最后确定最佳方案。其总的原则是经济上合 h Q h 3 河南理工大学本科毕业设计 第三章 供热方案的确定 5 理、技术上可靠，尽可能地达到：最小的投资费用；最小的运行费用；稀有材 料消耗最少；劳动力消耗最少；能源得到充分合理利用；环保、可持续利用； 工程在一定时期从全局看是合理可行的。 根据计算完的总负荷并综合热源、管网和热用户热媒种类的情况，对工厂 的车间厂房或民用建筑和公用建筑，可采取不同的供暖方案；因本设计中的建 筑均为民用建筑，故可采用 95/70的低温水作为热媒。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。热网系统型式 应遵循的基本原则是安全供热和经济性选择。又考虑到工程造价，对低层建筑 可采用直接连接，考虑到管道的保温问题，对管网的敷设采用直埋敷设，而且 采用将供热管道、保温层、和保护层外壳三者紧密粘结在一起，形成整体的预 制保温管结构(其详细材料及保温层结构见保温部分及保温层结构图)。 3 3.3.2.3.2 热水供热管网平面布置型式热水供热管网平面布置型式 热水供热管网平面布置型式主要有枝状和环状两大类。本设计采用枝状管 网。枝状管网布置简单，这种管网供热管道的直径，距热源越远越小，造价 低，运行管理方便。其缺点是没有供热的后备能力，当某点发生事故时，其后 的所有用户均被断绝供热。由于建筑物具有一定的蓄热能力，通常可采用迅速 消除热网故障的办法，以使建筑物室温不致大幅度地降低。 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。具体布置见小区平面布置图。 3 3.3.3.3.3 补偿器的选择补偿器的选择及校核及校核 工程管路系统设计由于收到各方面的制约是相当复杂的，但是，任何复杂 的管系都可以通过固定管架的设置，将其分成若干形状相对简单的单独管段。 如“直线型，L、Z、型管段等。再根据这些相对简单的管段来确定管系的变 型补偿，来选择补偿器。补偿器的种类很多，正确的选型非常重要。管系设计 一开始既在管系走向、支撑体系（包括固定管架、导向管架等）设计同时，就 要综合考虑补偿器的选型和配置。只有这样才能保证管系的设计安全、合理、 河南理工大学本科毕业设计 第三章 供热方案的确定 6 可靠和经济。以波纹管为核心挠性元件的补偿器。在管线上可作轴向、横向和 角向三个方面的补偿、内压补偿器从其性能上看可以作三个方向的位移，但由 于受到套管的等附件的限制，往往只能作轴向位移。因此用户在选用订货时需 注明所需几个方面的位移量，以便正确的选用和供货。 本系列产品中，轴向型补偿器用以吸收器路轴向位移，大拉杆横向位移补 偿器吸收垂直于补偿器轴线的横向位移，小拉杆横向位移补偿器适用于吸收横 向位移，也可以吸收轴向、角向和任意三个位移的组合，铰链补偿器以两个或 桑配套使用，用以吸收单平面一个方向或多个方向上的横向变形. 热力网管道的热补偿设计，应考虑如下各点： 充分利用管道的转角等进行自然补偿。 采用弯管补偿器或波纹管补偿器，应考虑安装时的冷缩。 采用套管补偿器时，应计算各种安装温度下的安装长度。 采用波纹管轴向补偿器时，管道上应安装防止波纹管失稳的导向支座。 采用球形补偿器、铰接波纹管补偿器，宜采取减小管道摩擦力的措施。 当一条管道直接敷设于另一管道上时，应考虑热位移。 直埋敷设管道，宜采用无补偿敷设方 常用的补偿器有自然弯管补偿器、方形补偿器、套筒补偿器、波形补偿器 等。在设计中，应首先充分利用管道自然弯管来补偿管道热伸长。当无条件利 用管道本身自然弯管补偿器管道热伸长时，应选用合适的补偿器。 本设计均采用 L 型、Z 型自然补偿。 补偿器的校核： 当管道内供热介质及周围环境温度发生变化时，将引起管道的热胀冷缩。 使管壁内产生巨大的应力，如果此应力超过了管材的强度极限，就会造成管道 破坏。管道的热伸长量按下式计算： L=（t2-t1）L mm （3-2） 式中：L管道的热伸长量，mm； 管材的线膨胀系数 m/,此取其数值为 0.012mm/m； L管段的长度，m； t2供热介质的最高温度，； t1管道的安装温度一般取-5。 河南理工大学本科毕业设计 第三章 供热方案的确定 7 以支线 OA 为例进行 L 补偿器的校核： 管段 OA 中采用的是 L 型补偿器，其管长为 77m,经过计算得热伸长量L 为 87 。即长臂长为 77 管径 d=300 ，查线算图得短臂最短应为 L2=10m.本 设计中的短臂为 20m，满足要求。 L 型自然转弯补偿器线算 以支线 GH 为例进行 Z 补偿器的校核 管段 GH L1+L2=33m，将其代入公式（1-2）得： L=0.012（95+5）33 =39.6 n=（L1+L2）/L1=33/8=4.1 根据L=39.6 ，n=4.1，管径 d=125mm，查图线算图 3-1 得 Z 型补偿器 伸出部分 L3的最小长度应为 1.5m，本设计中取 L3=10m，故足以补偿该管段的 伸长量。 图 3-1 河南理工大学本科毕业设计 第四章 水力计算 8 第四章 水力计算 4.1 确定各用户的设计流量 计算公式：G=0.86Q/(1-2)10-3 （4-1） 根据公式计算个管段的流量，填入水力计算表附录 2。 4.2 主干线水力计算 首先确定最不利环路，取主干线平均比摩阻 Rpj=4080Pa/m 范围之内，确 定主干线各管段的管径。 管 OA：计算流量：G=345.25t/h 根据管段 OA 的计算流量和 Rpj的范围，从供热工程书附表 9-2 中可确定管 段一的管径和相应的比摩阻 R 值。 D=300mm R=57.3Pa/m 管段 OA 中局部阻力的当量长度 ld,可由供热工程书附表 9-2 查出 表表 4 4- -1 1 管段管段 OAOA 当量长度当量长度 管段 局部阻力部件 个数 当量长度 总当量长度 AB 闸阀 1 4.17 4.17 弯头 1 4.17 4.17 方形补偿器 1 3 3 ld=12.51 所以：管段一的折算长度 lzh=lld=35.51m 管段一的压力损失：P=R*lzh=35.5157.3=2034.72 Pa 将结果填入水力计算表。 同理计算其他各管段，结果列于水力计算表附表 2。 4.3 支线水力计算 P 支线：P 支线的资用压差为：P=10849.138Pa 河南理工大学本科毕业设计 第四章 水力计算 9 设局部阻力损失与沿程损失的估计比值 =0.6，则比摩阻大致可控制在 R ，=P/435(1+)= 10849.138/435(1+0.6)=31.8Pa/m 根据 R和流量 G=24.51t/h,由供热工程书附录 9-2 得出管段 PP1： DPP1=100 当量长度 ld,查附表得： 表 2-2 管段 PP1当量长度 RAB=123.8Pa/m v=0.81m/s 管段管段 J J- -J1J1 中局部阻力中局部阻力 管段 局部阻力部件 个数 当量长度 总当量长度 P-P1 闸阀 1 1.38 1.38 弯头 2 0.86 1.72 旁六三通 1 3.82 3.82 ld=6.92 管段 P-P1 的折算长度 lzh=lld=6.92+13=19.92m 管段 P-P1 的压力损失PAB=R*lzh=123.819.92=2466.1Pa 再根据 R和流量 G=20.13t/h, 由附录 9-2 得出管段 J1-J2 D=100 RBC=95.8Pa/m v=0.67m/s 管段 BC 中局部阻力的当量长度 ld,查附表得： 表表 4 4- -3 3 管段管段 P P1 1- -P P2 2当量长度当量长度 管段 局部阻力部件 个数 当量长度 总当量长度 P1P2 截止阀（100） 1 8.4 8.4 直流三通 （100） 1 2.55 2.55 ld=10.95 管段 P1P2 的折算长度 lzh=10.95+11=21.95m 管段 AB 的压力损失 P2=Rlzh=95.821.95= 2102.8Pa 同理可得：P 支路其它管段的压力损失 P3=Rlzh=22.6357.2=1294.44 Pa P4=Rlzh=20.3681.7=1663.41 Pa P5=Rlzh=29.3696.9=2844.91 Pa P6=Rlzh=17.3627.5=477.4 Pa 河南理工大学本科毕业设计 第四章 水力计算 10 资用压力P=10849.138 总压损P=12430.41 Pa 不平衡率： （P-P）/P=(12430.41-10849.138/12430.41=12.715 所以此支线平衡。 最后将结果列入水力计算表附表 2。 4.4 水压图绘制 热水网路上连接着许多热用户，他们对供水温度和压力要求可能各有不 同，且各处的地势高低不同。在设计阶段必需对整个网路的压力状况有个整体 的考虑，因此，通过绘制热水网路的水压图，可以全面了解热网和各热用户的 压力状况，并确定保证能有使它实现的技术措施，在运行中通过看网路的实际 水压图，可以全面地了解整个系统在调解过程中或出现时的压力工况，从而揭 露关键的矛盾和采取必要的技术措施，以保证供水系统的安全运行。 4 4.4.1.4.1 热水网路压力状况的基本技术要求热水网路压力状况的基本技术要求 热水供热系统在运行或停止运行时，系统内热媒的压力都应满足： 在与热网直接连接的用户系统内，压力不应超过该用户系统用热设备及其 管道构件的承压能力，即不超压，以满足用户设备的正常使用。 在高温水网络用户系统内，水温超过 100的地方，热媒压力应不低于该 水温下的汽化压力。从运行安全角度考虑，除上述要求外还应留有 3050 KPa 的富裕压力值。本项目设计热媒为低温水，故不必考虑，汽化压力问题。 与热网直接连接的用户系统，无论在网路循环水泵运转或停止工作时，其 用户系统回水管出口处的压力，必需高于用户系统的充水高度，以防止系统吸 入空气，破坏正常运行和腐蚀管道。 网路回水管内任何一点的压力，都应比大气压力至少高出 5 mH2O，以防止 吸入空气造成腐蚀。 在热水网路的换热站或用户吸入处，供、回水管的资用压差应满足热力站 或用户所需的作用压头。 4.4.24.4.2 绘制热水网路水压图的步骤绘制热水网路水压图的步骤 1、选定换热站水泵中心线的海拔高度为基准高度，在纵坐标上按一定的比 河南理工大学本科毕业设计 第四章 水力计算 11 例做出标准高的刻度，沿基准面在横坐标按一定的比例做出距离刻度。 2、管道上的各点和各用户从热源出口起沿管路计算的距离，在 OX 轴上 相应标出网路相应于基准面的标高和充水高度，这里假设所有建筑物的室内一 层地面与水泵的中心线在一个平面上，即基准面。 3、选定静水压线的位置，静水压线是一条水平线，它表示网路循环水泵停 止工作时，网路上各点的侧压管水头的连线，静水压线的高度必需满足以下要 求： （1）与热水网路直接连接的供暖用户系统内底层散热器不被损坏。 （2）热水网路及它直接连接的用户系统内不会出现汽化和倒空，由于本设 计采用 95/70的低温水供热，故可不考虑出现汽化。在本设计中最高楼层为 11 层，则其充水高度为 11333m，安全系数取 3mH2O，因此，静水压线定 在 36m H2O 处。 （3）采用补给水泵定压来保证静水压线位置，这样当网路循环水泵停止运 行时，所有用户不会汽化和倒空，而且底层散热器也不会超过允许压力。 4、选定的静水压线位置靠系统所采用的定压方式来保证，本次采用补给水 泵定压，同时网路的定压点位置设在网路循环水泵的吸入端。 5、选定主干线的回水管动压曲线 在网路循环水泵运转时，网路回水管各点的测压管水头的连接线，称为回 水管动水压曲线。因为，已知热网水力计算结果，则可按各管段的实际压力损 失确定回水动水压线。回水管的动水压线的位置，应满足下列要求 6、回水管动水压曲线应保证所有直接连接的用户系统不倒空和网路上任何 一点的压力不应低于 50KPa（5mH2O）的要求，这是控制回水管动水压曲线最 低位置的要求。 7、在与热水网路直接连接的用户系统内，压力不应超过该用户系统用热设 备及其管道的承受能力，这是控制回水管动水压曲线最高位置的要求。 本次设计动水压曲线要从回水干管的末端开始绘制，由于回水干管的末端 有除污器，且除污器的阻力为 2.5mH2O，故起点处测压管水头高度为 33+2.5=355mH2O，接着按主干线回水管段的压力损失逆行绘制到回水干线的 始端处，则该点即为回水主干线的动水压曲线的始端位置。 8、选定主干线的供水管动压线 河南理工大学本科毕业设计 第四章 水力计算 12 在网络循环水泵运转时，网路供水管内各点的测压管水头连接线，称为供 水管动水压曲线。 根据最不利支路的压损及最不利支路末端用户引入口的作用压头，确定网 路供水主干线中最不利支路末端用户即最不利支路分支节点处的水压线的水位 高度。然后，根据供水主干线的水力计算结果，绘出供水主干线的动水压曲 线。最不利分支节点处的水压线的水位高度求法，最不利分支节点处的回水管 动水压线的水位高度；最不利支路供水管总压力损失；最不利支路回水管总压 力损失；最不利末端用户引入口所需的作用压头。 9、选定各支线的供回水管动压曲线 由于主干线供水管，回水管动压曲线已经确定，故其余支路的供回水动压 曲线只需找出在干线上相应的分支水压点，按逐段压损，依次画出。 按照上述步骤，画出主干线、各支线及用户的水压图，并逐段标明各支路 分支点的设计标高，供水管测压管水头及回水管测压管水头。 4.5 连接方式的确定 1、热水网路的连接方式有： （1）直接连接： （2）无混合装置的直接连接：热水由热网供水管直接进入供暖系统热用 户，在散热器内放热后返回热网回水管去。这种直接连接方式最简单，造价 低。 （3）装水喷射器的直接连接：当网路设计供水温度超过暖通规范规定 的供暖热媒最高温度时，便要采用喷射器的直接连接。 （4）装混合水泵的直接连接：当建筑物用户引入口处热水网路的供、回水 差较小，不能满足水喷射器正常工作所需要的压差等情况时采用这种方式。 （5）间接连接： 这种连接方式是在用户引入口处或热力站，设表面式水-水换热器。热网水 不进入供暖系统，而是通过水-水换热器，把供暖系统的回水加热到要求的温度 后，返回热网回水干管。这种连接方式设备复杂，造价比直接连接高得多。因 而只有在热水网路与热用户的压力状况不适应时采用间接连接方式。但热网的 压力工况和流量工况不受用户的影响，便于热网运行管理。 河南理工大学本科毕业设计 第四章 水力计算 13 2确定用户热网连接方式。 通过水压图的绘制，可知，所有用户的回水压头均低于 40mH2O，这说明 所有用户的回水压力均未超过底部散热器的承受压力。 而且从水压图可见，在网路循环水泵停运时，静水压线对用户均满足不汽 化和不倒空的技术要求。 a.不会出现汽化，各用户系统采用 95/75的低温热水供暖，故不会出现 汽化。 b.不会出现倒空，各用户系统充水高度最高的也低于静水压线。 在本项目中采用的是无混合连接的直接连接方式。 河南理工大学本科毕业设计 第五章 热水供热系统的供热调节 14 第五章 热水供热系统的供热调节 5.1 供热调节 5.1.15.1.1 分户热计量的计算分户热计量的计算 按需供热，按热量计量是建筑节能的一项基本措施，是我国集中供热发展 趋势。而设计建造分户热计量采暖系统是实现按需供热，按热量计量的前提。 装备有分户热计量采暖系统的用户可以根据自己的需求通过调节调节装置来控 制室内温度，最大可能的利用室内自由热，同时可以实施行为节能。分户热计 量采暖系统与传统的非分户热计量采暖系统相比，除了具有可以依据室外温度 的变化来调节供热量外，用户还有了一定的自主调节手段，从而使供热系统的 流量具有一定的不可确定变化性。这种用户通过调节调节装置控制室内温度的 变化本质上是通过控制流经散热器流量的大小来调节散热器供热量的多少，从 而达到控制室温的目的。因此一个运行良好的分户热计量采暖系统就必须具备 可调性，以保证用户的自主调节和供热效果。 由于安装于散热器上控制装置的自主及自动调节，使得流经分户热计量采 暖系统散热器的水流量是变化的，从而导致整个供热系统负荷侧是变流量运 行。分户热计量采暖系统的主要运行特性就是用户可以对室温的自主调节和对 用热量的控制，采暖热计量的根本就是采暖系统的可调性。 鉴于上述分户热计量采暖系统的运行特性，本文从分析散热器的热工工况 出发，分析热媒的流量、供回水温差以及供水温度对散热器散热量可调性的影 响，同时根据各种采暖系统的特点，选择适应分户热计量采暖系统特性的采暖 系统形式，满足用户调节和热计量的要求 双管采暖系统热媒进入每组散热器热媒温度一致，一般可以认为其就为热 源的供水温度，目前我国民用建筑室内采暖系统热水热媒的最高设计温度为 95，为系统中的最高温度。如前所述，从热媒供水温度对散热器散热量可调 性的分析可知，供水温度高，散热器的散热量调节性能好。同时该系统供回水 温差最大，国内绝大多数双管采暖系统的设计工况供回水温差均为 25，由于 温差大，在满足同等的散热量的情况下，流经散热器的流量是三种采暖系统中 属于最小。双管采暖系统具有散热器均处于最高供水温度、最大温差和小流量 河南理工大学本科毕业设计 第五章 热水供热系统的供热调节 15 的工作工况，同时双管采暖系统流经每组散热器的流量可以分别调节，且其调 节对其他散热器的影响最小，散热器的调节性最好，采暖系统是一个变流量系 统。 单管采暖系统中，由于每组散热器的进水温度是逐组降低的，流经每组散 热器的供回水温差小，一般在 515之间，系统的流量是全部经过每组散热 器，流经每组散热器的流量一般是双管采暖系统的 24 倍，在同等散热量的条 件下，流经散热器的流量在三种采暖系统形式中最大。如前所述有关流量、温 差及进水温度等对散热器可调性影响分析可知，在单管采暖系统中由于流经散 热器的流量最大，温差最小，温度逐渐降低，因此单管采暖系统可调节性在三 种采暖系统中属于最差，而且越接近系统末端的散热器，其调节性越差。同时 处于下游的未调节散热器总是要受到其上游其他散热器调节行为的影响，为了 保证用户的供热效果，减少用户间的调解耦合性，一般单管采暖系统采用定流 量质调节，该调节方式的节能效果最差。因此，在设计分户热计量采暖系统 时，一般不宜采用单管采暖系统。 单管跨越采暖系统流经每组散热器的进水温度也是逐组降低的，但每组散 热器的进水温度要比单管采暖系统高，而且流经每组散热器的流量可以在 0 100之间调节，每组散热器流量的调节受其他散热器调节的影响相比单管系统 要小，而流经散热器的介质温差介于双管采暖系统和单管采暖系统之间，但每 组散热器的调节将对其下游散热器的进水温度产生耦合作用。因此单管跨越采 暖系统的可调性是介于双管采暖系统和单管采暖系统之间。为了增大单管跨越 采暖系统的可调性，在设计单管跨越采暖系统时应根据加大散热器进出口温 差，减少散热器的进流量，提高散热器的调节性来设置旁通管，保证旁通管具 有 0.7 的分流系数，根据目前已运行的单管跨越采暖系统实际状况，一般旁通 管（或跨越管）管径宜与立管同径。目前国内绝大数既有建筑的采暖系统为单 管采暖系统，为了对既有建筑采暖系统进行分户热计量改造，同时为降低工程 改造投资，减少对原有系统的影响，单管顺流式采暖系统改造宜首先选用增加 旁通的跨越管系统。因此，单管跨越采暖系统是既有建筑单管顺流采暖系统改 造的首选系统。在城市集中供热系统中，供暖热负荷是系统的最主要的热负 荷，甚至是唯一的热负荷。因此，在供热系统中，通常按照供暖热负荷随室外 温度的变化规律，作为供热调节的依据。供热调节的目的，在于使供暖用户的 河南理工大学本科毕业设计 第五章 热水供热系统的供热调节 16 散热器的放热量与用户热负荷的变化规律想适合，以防热用户出现室温过高或 过低。 5.1.25.1.2 水力失调对系统调节性的影响水力失调对系统调节性的影响 热水采暖系统各用户或各散热设备中的实际流量与设计流量不相符，称为 该用户或该散热设备水力失调。而供热系统特别是室外管网的水力失调是其先 天性的弊病，由于受管网管径规格的限制，以及设计、施工等各方面的影响， 供热系统各段管网的阻力值与设计状况不可能一致，且绝大多数室外管网是异 程布置。异程布置管网系统热源循环水泵提供的资用压力呈现两极分化的趋 势，最不利环路的距离最远，阻力最大，所需的资用压力最大，却处在管网中 最不利的位置，末端用户的流量通常情况下达不到设计流量的一半；而距离热 源越近的用户其环路阻力也就越小，反而处在离循环水泵最近处、管网提供的 资用压力最大的位置，其流经用户的流量往往是设计流量数倍，从而由水力失 调引起了供热系统用户室温的不均匀性。随着流经散热器流量增加，散热器的 散热能力接近饱和，散热器的散热性能下降。而目前为了减少水力失调对用户 室温不均匀性的影响主要是通过增大系统流量的方法予以解决。通过增大系统 流量的目的就是使末端用户流量接近设计流量，提高末端用户散热器的散热能 力，同时抑制近端用户散热器的散热能力来达到消除用户室温不均匀的现象。 系统大流量运行并没有消除系统的水力失调，而是抑制了用户的调节性，此时 还需配置较大的水泵，并增加了能耗，加大了工程的投资和运行费用。这与设 置分户热计量采暖系统的目的不一致，这是因为分户热计量采暖系统可调节性 是热计量的根本。 分户热计量采暖系统就是用户可以随时自主的调节所需的室内温度，用户 这种根据自己的需求调节温控阀来控制室内温度，本质上是通过调节流经散热 器的流量，即调节散热器的散热量而控制室温。由于用户的自主调节，使热网 水力工况变化很大。如系统中某一用户进行调节关小阀门，系统流量将会减 少。我们可以通过分析供热管网的水压图可知，系统中除这一用户流量减少外 其他用户流量均增加，这一热用户管网上的上游各用户成一致不等比水力失 调，而下游各用户成一致等比水力失调。如前所述，流量的增大这将会降低其 他用户散热器的可调性，从而影响其他用户的供热质量。为了消除分户热计量 河南理工大学本科毕业设计 第五章 热水供热系统的供热调节 17 采暖系统用户自主调节对其他用户散热器可调性的影响，减少系统调节的耦合 性，适应的用户由于自主调节引起系统流量变化的特性，供热管网系统的循环 水量也应随之变化。因此分户热计量采暖系统的循环水泵应采用调速水泵，其 应该根据系统的流量的变化调整其转速来满足系统流量的变化，从而保证用户 系统的调节性不受其他用户调节的影响。 5.1.35.1.3 供热调节的确定供热调节的确定 因此，为了保证系统的可调性和消除用户室温不均匀性的现象，就必须尽 可能减少管网的水力失调，设计时做好管网的水力平衡，在管网及热力入口增 加必要地流量平衡装置，同时须做好供热管网的初调节，而初调节的目的就是 要使每一热用户或散热设备的实际流量与设计流量相一致，即满足用户的实际 热负荷需求的流量。 集中供热调节的方法，主要有以下几种： 质调节改变网路的供水温度； 分阶段改变流量质调节； 间歇调节改变每天供热小时数。 质调节只需再热源处改变网路的供水温度，运行管理方便。网路循环水量 保持不变，网路的水力工况稳定。所以，集中质调节是目前最为广泛采用的供 热调节方式。本设计采用此供热调节方式。分户热计量采暖系统采用双管采暖 系统； ；在热负荷一定条件下采用大温差小流量运行；消除管网的水力失调；系统循 环水泵采用变速泵。 5.2 直接连接质调节计算 本设计水温 95/70的热水供热系统，计算公式： 1=tg=tn+tQ1/(1+B)+0.5tjQ 1=tg=tn+tQ1/(1+B)-0.5tjQ (5-1) 其中,ts=0.5(tg+th-2tn) tj= tg- th 1/(1+b)=0.77 河南理工大学本科毕业设计 第五章 热水供热系统的供热调节 18 式中：tn-室内计算温度 tg-供暖用户的供水温度 th-供暖用户的回水温度 本设计取 tn=18 tg=95 th=70。 整个供热系统中用户选用长翼型（大 60）铸铁散热器，所以 b=0.28。 代入公式求得函数： 取不同的 Q 值列表 5-1 表表 5 5- -1 1 直接链接热水供暖系统供热质调节的热网水温直接链接热水供暖系统供热质调节的热网水温 Q 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 38.9 47.0 54.6 61.8 68.8 75.6 82.2 88.7 95 33.9 39.5 44.6 49.3 53.8 58.1 62.2 66.2 70 根据上表,可画出水温调节曲线.见附表 2。. 河南理工大学本科毕业设计 第六章 换热站的形式选择及计算 19 第六章 换热站的形式选择及计算 6.1 换热站的形式选择 集中供热系统的热力站是供热网路与热用户的连接场所，它的作用是根据 热网工况和不同的条件，采用不同的连接方式，将供热管网输送的热媒加以调 节、转换，向用户系统分配热量以满足用户需求；并根据需要进行集中计量， 检测供热热媒的参数和流量。 根据热力站的位置和功能的不同，可分为： a 用户热力站也称为用户引入口。它设置在单幢建筑用户的地沟入口或 该用户的地下室或地层处，通过它向该用户或相临用户分配热能。 b 小区热力站供热网路通过小区热力站向一个或几个街区的多幢建筑分 配热能。这种热力站大多是单幢的建筑物，从集中热力站向各热用户输送热能 的网路，通常称为二级供热管网。 c 街区性热力站它用于特大型的供热网路，设置在供热主干线和分支干 线的连接点处。 本设计中，应用的是小区热力站。热力站设计的要求：地理位置较低，地 下室或单层室内为宜；具有良好的采光条件和通风措施；净高和面积满足安装 和操作要求；大型站应用大件安装孔洞，标装点及其他设备；设值班室，储备 维修间，卫生间，和生活间。 热力站内的设备要求： 换热器布置时，应考虑到清除水垢，抽管检修的场地； 蒸汽水，水水换热器组合时，要考虑到连接管的安装尺寸，跨度及检 修空间要求； 换热器侧面距墙大于等于 0.8m； 水泵基础应高于地面 0.1m，水泵基础间距和水泵基础与墙的距离均为大于 0.7m. 6.2 换热站的内部设备计算 换热站内的主要设备包括：循环泵、补水泵、换热器、除污器、补水箱 河南理工大学本科毕业设计 第六章 换热站的形式选择及计算 20 等。以下为各设备的选择和计算过程： 6 6.2.1.2.1 循环泵的计算和选择循环泵的计算和选择 循环泵的扬程： H=(Hr+Hy+Hw)K （6-1） 式中，Hr热源内部的阻力，mH2O。 Hy最不利环路末端热用户内部的阻力损失，mH2O。 Hw外网供、回水干管的阻力损失，mH2O。 K安全系数，1.051.10。 循环水泵流量： GB=1.05G （6-2） 式中，G-循环水流量 1.05-管网热损失系数。 本设计循环泵的计算： 其中 Hr=8+2.5=10.5mH2O，Hy=11 mH2O，Hw=67.199KPa=6.72mH2O，K=1.10 所以：扬程 H=(Hr+Hy+Hw)K =（10.5+11+6.72）1.10=31.042 mH2O 流量 Q=345.251.05=362.51t/h 循环泵的选择应考虑以下原则： （1）水泵流量不应小于所有用户的设计流量之和 （2）水泵扬程不应小于换热器、站内管道设备、主干线和最不利用户内部系统 阻力之和： （3）循环水泵的台数不应少于 2 台，当一台停止运行时，其余水泵的总流量应 满足最大循环水量的需要。 （4）并联运行的循环水泵，应选用型号相同、流量特性曲线平缓且相同的水 泵。 （5）循环水泵的成压能力和耐温能力，应大于等于循环水系统可能出现的最大 压力和最高温度。 故本设计选用的循环水泵为 200-315(I)： 数量为 2 台，一备一用。 水泵参数：流量：400m3/h， 扬程：32m， 河南理工大学本科毕业设计 第六章 换热站的形式选择及计算 21 轴功率 ：37.5W ， 电机功率：55kW， 效率：77% 。 6 6.2.2.2.2 补给水泵的计算和选择补给水泵的计算和选择 补给水泵的选择应满足以下要求： （1）水泵的流量，应根据热水系统的正常补给水量和事故补给水量确定， 并宜为正常补给水量的 45 倍。正常补给水量一般按系统水容量的 1%考虑， 初步设计时可按循环水量 1%估算。 （2）泵的扬程不小于补水点压力加 3050MPa。 （3）泵的台数不宜少于 2 台，其中一台备用。 （4）补水点的位置一般宜设在循环水泵吸入侧母管上。 本设计换热站为地下换热站，故补给水泵的扬程为：27m 热水系统的正常补给水量为：345.251%=3.45m3/h，所以补水泵的补水量 为：3.454=13.8m3/h 查水泵样本有：本设计的补给水泵型号选择为 IS50-32-200C，数量为两 台，一备一用。 水泵参数：流量：15m3/h，扬程：36.2m，轴功率：2.67kW，电机功率： 4kW，效率：48.2% 6 6.2.3.2.3 补水箱的选择补水箱的选择 补水箱的有效容积可按 1-1.5h 的正常补水量考虑。故本设计的补水箱容积 为：3.451.5=5.18m3补水箱的容积补给水箱一般应设两个独立的水箱，或一个 矩形水箱隔开成二，以备一个检修时，另一个仍能运行。两个水箱应有水连通 管，以备相互切换使用。当水箱容量在 20 立方米以上时，建议采用圆形水箱， 以节省钢材。在补给水箱内加药处理给水时，补给水箱不可少于两个。 一般补给水箱应有人孔、水位计、温度计、溢水管、放水管、软水管、出 水管、放气管等附件。溢水管应比给水管大 0.5-1 倍，溢水