热源热网计算书

第二章热负荷计算2.1面积热指标的确定根据第一章表中数据可知，天津市住宅采暖面积热指标取40~50W/QUOTEm2m2，幼儿园采暖面积热指标取50~70W/QUOTEm2m2，综合分析当地的气象因素及建筑物的档次，取住宅采暖面积热指标为40W/QUOTEm2m2，幼儿园采暖面积热指标为50W/QUOTEm2m2。2.2小区采暖热负荷的确定以目前我国的集中供热状况，供暖热负荷是城市集中供热系统中最主要的热负荷。在不包括工艺用热的情况下，它占全部热负荷的80%~90%。供暖设计热负荷的概算，可采用体积热指标法和面积热指标法进行计算。因体积热指标法计算比较繁琐，不易于快速估算，故选用面积热指标法进行计算。按面积热指标法，热负荷计算公式为：QUOTE，式中QUOTE——供暖设计热负荷，kW；QUOTEqfqf——建筑物供暖面积热指标，W/QUOTEm2m2；F——建筑物建筑面积，QUOTEm2m2。2.3热水流量的确定管段的计算流量就是该管段所负担的各个用户的计算流量之和，以此计算确定管段的管径和压力损失。可按下式计算：G=QUOTE0.86Qtg-th式中Q——供暖用户系统的设计热负荷；QUOTEtgtg——供水温度；QUOTEthth——回水温度。各个楼的具体负荷和流量见下表：供暖负荷计算表楼号建筑用途建筑面积(㎡)面积热指标(w/㎡)热负荷(w)流量(kg/h)1住宅840403360011562住宅840403360011563住宅1260405040017344住宅1680406720023125住宅1140404560015696住宅1140404560015697住宅1380405520018998住宅1620406480022299住宅14604058400200910住宅15404061600211911住宅10404041600143112住宅12604050400173413住宅14804059200203614住宅10004040000137615住宅14604058400200916幼儿园15005075000258017住宅11004044000151418住宅15404061600211919住宅16004064000220220住宅16004064000220221住宅15604062400214722住宅11004044000151423住宅11004044000151424住宅154040616002119第三章供热方案3.1供热热源的选取目前国内采用的主要供热方式为集中供热，热源一般选取为区域锅炉房，其供应的水为一次网。而到具体的小区则采用换热站，即二次网。因选取一、二次网系统，可以有效的防止一次网系统过多的丢水，减小了锅炉运行的安全隐患。故选取换热站作为小区供热的热源。3.2供热系统的确定热水供热系统的热网形式可以分为枝状管网和环状管网两种。热网系统型式的确定，取决于热媒种类、热源形式、热源与热用户的相互位置和热用户的种类、热负荷大小和性质等。选择热网系统型式应遵循的基本原则是保证安全供热、经济型和节约能源。应特别注意供热的可靠性，当部分管段出现故障时，热网应具备一定的后背供应能力。枝状管网布置形式简单、管材耗量少、初投资少、运行管理方便。但枝状管网因热媒输送是顺次地由热源经主干线、分支干线和用户支线到达各用户，当热网前段发生故障时，故障点以后的热用户都将停止供热。因此，枝状管网不具有后备供热能力。但因枝状管网具有前述的很多优点，目前在国内，枝状管网仍是热水供热系统热网最普遍采用的布置方式。环状管网是指热水网路的输配干线呈环状布置。它适用于大型、具有多种热用户的热水供热系统。每一支干线从环状管网引出，当输配干线某处出现事故时，切除故障断后，可通过环状管网由另一方向保证供热，具有很高的后备供热能力。经综合考虑二种管网的型式及其优缺点，选取枝状管网更为经济合理。3.3管材的选取目前，我国常用的供暖管材有钢管、铸铁管、复合管等。由于钢管具有连接简单，且能承受较大的内压力和动荷载连接简便的优点，通常供热管道都采用钢管，钢管的缺点是内部和外部易受到腐蚀。焊接钢管耐压、抗振性能好，单管长，接头少，且重量比铸铁管轻，有镀锌钢管（白铁管）和非镀锌钢管（黑铁管）之分，前者防腐、防锈性能较后者好。铸铁管性脆、重量大，但耐腐蚀，经久耐用，造价低。钢管的链接可用焊接、法兰盘连接和螺纹连接。综合上述分析，由于供热外网的管道需要在地下敷设，且要求耐压性能好，故应选取焊接钢管作为热网的管材。3.4供热管网的布置与敷设在集中供热系统中，随着集中供热热源点的减少，供热半径的增大，供热管网的建设投资越来越大。因此，供热管网平面布置应从城市规划的角度考虑远近期结合。应按经济上合理，技术上可靠，对周围环境影响少且和周围环境相协调的基本原则进行布置。供热管道的敷设是指将供热管道及其附件按设计条件组成整体并使之就位的工作。合理的选择供热管道的敷设方式，应对节约投资，保证热网安全可靠地运行及交通情况等综合考虑，力求与总体布局协调一致。供热管道的敷设方式可分为地上敷设和地下敷设。地下敷设可以分为地沟敷设和直埋敷设两种形式。地沟敷设，是将管道敷设在管沟内的敷设方式。通行地沟敷设：工作人员可能直立通行的地沟，但造价高。半通行地沟敷设：当管道根数较多，采用但排水平布置沟宽度受到限制时，可采用半通行地沟。不通行地沟敷设：当管道根数不多且维修工作量不大时，可采用不通行地沟，其造价较低，占地小，但检修时必须掘开地面。直埋敷设，是将供热管道直接埋设于土壤中，管道保温结构外表面直接与土壤接触。目前最多采用的形式是供热管道，保温层和保护瓦克三者紧密粘合在一起，形成整体式的预制保温管道结构形式。直埋敷设具有土建工程量明显减少，施工进度较快，可节省供热管网的投资；占地结构少，使用寿命长，节省了基建费用等优点。考虑到天津地区的气候条件，小区所在地的地质条件，地下水位及供暖管道与下区整体环境的协性等条件，本工程采用地下直埋敷设方式。第四章水力计算4.1水力计算步骤水力计算的目的是通过计算确定各个管段的管径、管道中介质流速、局部阻力、沿程阻力和管道的不平衡率。沿程阻力损失计算公式：式中QUOTE——计算管段的沿程阻力损失，Pa；QUOTEd——管道内径，m；L——管道长度，m；V——热水在管道内流速，m/s；QUOTE；R——单位长度摩擦阻力损失，Pa/m。局部阻力损失计算公式：式中QUOTE计算管段的局部阻力损失，Pa；V——热水在管道内流速，m/s；QUOTE；QUOTE4.2水力计算过程首先，对图纸上的各个节点进行编号，确定计算的顺序。其次，确定比摩阻的范围，本工程为热力外网，比摩阻应控制在30—70Pa/m，比较经济。最后，根据比摩阻和流量确定各管段的管径。具体计算结果见水力计算表。水力计算草图如下图所示：

干管水力计算表：管段号负荷(W)流量(kg/h)管径管长(m)ν(m/s)R(Pa/m)△Py(Pa)ξ动压(Pa)△Pj(Pa)△Py+△Pj(Pa)局部阻力构件1~2750002580DN5089.80.3330.8527704542172987弯头2*1，闸阀1*1，直流三通1*12~31334004589DN7010.60.3626.0127616363339直流三通1*13~41774006103DN803.50.3418.946615757123直流三通1*14~52174007479DN8043.20.4228.1012143862571471弯头2*1，直流三通1*15~62790009598DN1003.80.3111.06421474789直流三通1*16~733820011634DN10054.00.3816.058673692071073弯头2*1，直流三通1*17~840220013836DN10017.60.4522.4839619898493直流三通1*18~949420017001DN12517.20.3611.2819416363257直流三通1*19~1055820019202DN12519.70.4114.2928118181362直流三通1*110~1167820023330DN12559.70.4920.87124621192381484弯头1*1，直流三通1*111~1274060025477DN12511.40.5424.792831142142424直流三通1*112~1386060029605DN15033.30.4413.5045019595545直流三通1*113~1494860032632DN1503.60.4916.32591116116174直流三通1*114~15103980035769DN15017.70.5419.533461139139485直流三通1*115~16110140037888DN1503.80.5721.86831156156239直流三通1*116~17116860040200DN15029.80.6024.547311175175907直流三通1*117~18121900041934DN1505.50.6326.661471191191338直流三通1*118~19125260043089DN15042.60.6428.12119822024031601弯头1*1，直流三通1*119~20128620044245DN15019.30.6629.625721213213784直流三通1*1汇总486.114176支管水力计算表：楼标号管段号负荷(W)流量(kg/h)管径管长(m)ν(m/s)R(Pa/m)△Py(Pa)ξ动压(Pa)△Pj(Pa)△Py+△Pj(Pa)局部阻力构件143~19336001156DN323.40.3349.95170215311051275截止阀2*9，旁流三通2*1.5242N324.20.3349.95210215311051315截止阀2*9，旁流三通2*1.5341N409.80.3853.86528196812991827截止阀2*8，旁流三通2*1.5440~16672002312DN5010.80.3024.9627017437391009截止阀2*7，旁流三通2*1.5537~38456001569DN4045.60.3444.3820245562792303闸阀2*0.5，弯头2*1，直流三通2*1644~38456001569DN409.20.3444.38408556279688闸阀2*1，旁流三通2*1.55、638N5053.10.4145.0623936804812874弯头4*1，直流三通2*1733~34552001899DN4067.70.4164.2643513822464597弯头2*1，闸阀2*0.5846~34648002229DN509.20.2923.27214541203417闸阀2*1，旁流三通2*1.57、834~121200004128DN5047.70.5376.92366961398324501弯头4*1，直流三通2*1930~31584002009DN4069.10.4471.7049553922765231弯头2*1，闸阀2*0.51047~31616002119DN409.60.4679.5576451025101274闸阀2*1，旁流三通2*1.59、1031~101200004128DN5029.30.5376.92225461398323086弯头4*1，直流三通2*11127~28416001431DN4054.60.3137.1720293471402170弯头2*1，闸阀2*0.51248~28504001734DN408.80.3853.86474568342816闸阀2*1，旁流三通2*1.511、1228~8920003165DN5020.40.4145.839356824901425弯头4*1，直流三通2*11325~6592002036DN405.10.4473.62375595473848闸阀2*1，旁流三通2*1.51423~4400001376DN325.60.3970.01392575374766闸阀2*1，旁流三通2*1.51521~2584002009DN4010.40.4471.707464923681114闸阀2*1，直流三通2*11722~3440001514DN406.70.3341.42277552260537闸阀2*1，旁流三通2*1.51824~5616002119DN405.20.4679.554145102510924闸阀2*1，旁流三通2*1.51926~7640002202DN407.30.4885.6962651105511176闸阀2*1，旁流三通2*1.52029~9640002202DN4032.40.4885.69277641104413217闸阀2*1，弯头2*12132~11624002147DN4018.50.4681.57150951055232032闸阀2*1，旁流三通2*1.52245~36440001514DN407.90.3341.42327452208535闸阀2*1，旁流三通2*1.52335~36440001514DN4049.10.3341.4220345522602294闸阀2*0.5，弯头2*1，直流三通2*122、2336N5026.90.3942.0411317755231654弯头4*1，旁流三通2*1.52439N4013.80.4679.55109851025101608闸阀2*1，旁流三通2*1.5第五章热力设备的计算与选择5.1换热器的选取换热器可以分为波节管式，板式，螺纹扰动盘管式，螺旋螺纹管式四类。波节管式：适用于汽水换热，承压高，换热效率高。不结垢不堵塞，运行维修简单。板式：适用于水-水小温差，换热效率高，占地面积小，设备投资少，易结垢，易堵塞，调节性能好。螺纹扰动盘管式：适用于水-水换热，可不加水箱具有容积性，连续运行稳定，不易结垢。螺旋螺纹管式：适用于大温差汽—水换热，传热系数高，不渗不漏，耐腐蚀，外形体积小，节省占地面积。考虑到一二次网的供回水温，及投资、运行等方面的因素，应选取板式换热器比较适宜。下面是板式换热器的确定及计算过程：由负荷计算的结果可知：Q=1286200W，二次网供回水95~70QUOTE，一次网供回水温度为130~80QUOTE。则由下式可知：假定冷水侧水流速QUOTEvc=0.19m/svc=0.19m/s，则热水侧水流速QUOTEvhvh=0.38m/s。（0.19QUOTE2=0.38,2为热水侧与冷水侧温差的比值，冷水侧QUOTE，热水侧QUOTE，则50/25=2）所需换热面积：F=QUOTE传热系数K由供热手册图4.4-10中QUOTEvc=0.19m/svc=0.19m/s和QUOTEvhvh=0.38m/s查得K=3300W/QUOTE,水垢系数B板式换热器可不考虑。假定选用BR35型，单片传热面积为0.35QUOTEm2m2，则需要n=QUOTE19.490.35=5619.490.35=56片。验算传热系数K,通道截面积为0.001313QUOTEm2m2，串联片数n=56/2=28片。则实际流速为QUOTEvcvc=QUOTE，与假定的QUOTEvhvh=0.38m/s基本符合。最后按厂家给出的BR35型组合片数选用：总传热面积为20QUOTEm2m2，总片数56片。通过查阻力计算图4.4-11可知：热水侧阻力为0.029MPa，冷水侧阻力为0.038MPa。5.2循环水泵的选取热网循环水泵的总流量按向热用户提供的热水总流量的110%选取，数量不少于两台。故循环水泵的总流量为Q=1.1QUOTE44245/972=50.07QUOTEm3m3/h热网循环水泵扬程H按下式计算：H=1.2(QUOTEH1H1+QUOTEH2H2+QUOTEH3+H4+H5式中：H——热网循环水泵扬程，mQUOTEH2H2O（10kPa）；QUOTEH1H1——热水通过供热站中锅炉或热网加热器的流动阻力，mQUOTEH2H2O（10kPa）；QUOTEH2H2，QUOTEH3H3——热水通过供、回水热网管道的流动阻力，mQUOTEH2H2O（10kPa）；QUOTEH4H4——热水在热用户（或热力站）的压力损失，mQUOTEH2H2O（10kPa）；QUOTEH5H5——热源系统内部其他损失（入过滤器、阀门等处），mQUOTEH2H2O（10kPa）。故循环水泵扬程：H=1.2(3.8+1.4+1.4+5+2)=16.32m根据流量和扬程选取水泵的型号为：100DL100-20QUOTE2，性能参数如下：流量Q(QUOTEm3m3/h)扬程H（m）转速n（r/min）功率P（kw）泵效率（%）必需汽蚀余量（m）6032145011.7672.55.3补给水泵的选取（1）补给水泵流量根据补水量和事故补水量等因素确定，一般不应小于供热系统循环流量的2%；事故补水量，不应小于供热系统循环流量的4%。（2）补给水泵，一般选用两台，互为连锁，其中一台为备用。（3）补给水泵的扬程为补水定压点处的压力再加3~5mQUOTEH2H2O，补水定压点的压力应根据供热系统水压图确定。根据上述三点的要求，选取补给水泵。补给水泵的流量Q=50.07QUOTE4%=2QUOTEm3m3/h;补给水泵的扬程H=15+4.5=19.5m根据流量和扬程在水泵样本中选取水泵型号为：25LGR3-10QUOTE具体参数见下表：流量Q(QUOTEm3m3/h)扬程H（m）转速n（r/min）功率P（kw）泵效率（%）必需汽蚀余量（m）4.730.829000.896442.05.4除污器的选取除污器是可以去除系统中的杂质和污物。一般安装在系统调压装置前、换热器前以及循环泵吸入口前；一些小孔口阀前也应装设除污器或过滤器。除污器可以分为立式除污器、卧式直通除污器、卧式角通除污器、旋流除污器、过滤器。除污器的选取应综合多方面因素综合考虑，考虑到换热站的面积和以后的改扩建应选取选旋流除污器，其型号为XL—150。由除污器的局部阻力系数QUOTE，计算除污器的阻力为15kPa。第六章水压图的绘制6.1水压图的意义水压图可以全面地反映热网和各个热用户的压力状况，并确定使其实现的技术措施。在运行中，通过热水管路的实际水压图，可以全面地了解整个系统在调节过程中或出现故障时的压力状况，从而发现关键性矛盾和采取必要的技术措施，保证安全运行。热水供热系统在运行和停止运行时，系统内热媒必须满足下列其本技术措施：（1）在于热水路直接连接的用户系统内，压力不超过用户系统用热的设备及管道构建的承压能力。（2）再高温水网路和用户系统你，水温超过100°C的地点，热媒压力不应低于该水温下的汽化压力。从安全角度考虑，《热网规范》规定，除上述要求外，还应留有30-50Kpa的富裕压力。（3）与热水网路直接连接的用户系统，无论在网路循环水泵运行和停止运行时，其用户系统回水管出口压力必须高于用户系统内的充水高度，以防止系统倒空吸入空气破坏正常的运行和腐蚀管道。（4）回水管内任何一点的压力都应比大气压力高出5m水柱，以免吸入空气。（5）热水网路的热力站或用户的吸入口，供回水管的资用压力应满足所需的作用压力。6.2水压图的绘制方法（1）一般以热源内部循环水泵中心高度为基准面，用纵坐标y表示标高，用横坐标x表示距离。（2）按网路上的各点和各用户，从热源出口其沿着管路计算的距离的相应点标出地面标高和建筑物高度。（3）静压线是循环水泵停止运行时，管网中各点压力的连接线。静压线高度不应超过底层散热器的承压能力和保证网路直接连接的用户系统不汽化、不到空。（4）回水管网压力曲线，是循环运行中回水管上各点的动压力连线。为保证水泵运行时，用户系统里的的水不会倒空，回水干管的总水压线必须高出所有用户的顶部5m。（5）供水管的压力曲线，是循环水泵运行中供水管上各点的压力连接线。6.3水压图的绘制过程（1）、选取静水压线的位置，用户与换热站循环水泵中心线的高差为15mQUOTEH2H2O，再加上4.5mQUOTEH2H2O的富裕压头，故静水压线应定在19.5mQUOTEH2H2O的高度上。（2）回水动水压线的位置，由水力计算可知，回水主干线的总压降为1.4mQUOTEH2H2O，则回水干管的动水压曲线应在19.5+1.4=20.9mQUOTEH2H2O的位置上。（3）供水动水压曲线的位置，末端用户预留的作用压差为5mQUOTEH2H2O，故回水动水压线的末端压力为20.9+5=25.9mQUOTEH2H2O，在热源出口处供水管冻水压曲线的水位高度为25.9+1.4=27.3mQUOTEH2H2O。最后，再加上热源内部的压力损失8.52mQUOTEH2H2O，则水泵出口的压力为35.82mQUOTEH2H2O，由此可得出网路循环水泵的扬程为35.82-19.5=16.32mQUOTEH2H2O。水压图草图如下图所示，具体的详图见二次网水压图。第七章其它附属设备的选取7.1保温材料供热管道及其附件保温的主要目的在于减少热媒在输送过程中的热损失，节约燃料，保证操作人员安全，改善劳动条件，保证热媒的使用温度等。根据《热网规范》规定，供热介质高于50°C的热力管道，阀门，设备一般应保温。规定中对保温材料及其制品，应应符合下列规定：（1）平均