城镇供热管网设计规范CJJ

TechnicalTraining《城镇供热管网设计规范》CJJ34核心条文解读CJJ34-2010及2022版局部修订·全14章重点条文精讲T专业技术培训CJJ34-2010T专业技术培训CONTENTSTABLEOFCONTENTS目录01总则与适用范围CH.102热负荷计算CH.203供热介质与参数CH.304水力计算方法CH.405管网布置与敷设CH.506管道应力与补偿CH.607泵站与热力站CH.708保温与防腐CH.809监测控制与安全CH.910工程验收与运维CH.10城镇供热管网设计标准·专业技术培训MODULE01–10CHAPTER01总则与适用范围规范定位、适用参数与强制性条文SECTIONDIVIDERREGULATORYSCOPESTANDARDS规范适用范围与强制性条文CJJ34-2010适用于热水介质设计压力≤2.5MPa、温度≤200℃，蒸汽介质设计压力≤1.6MPa、温度≤350℃的城镇供热管网。其中第4.3.1、7.4.1–7.4.4、7.5.4、8.2.8–8.2.9、8.2.20–8.2.23、10.4.1、12.3.3–12.3.4、14.3.11条为强制性条文，必须严格执行。01适用范围—规范适用于以热电厂或区域锅炉房为热源、自热源至建筑物热力入口的供热管网新建、扩建及改建工程，涵盖管线、中继泵站和热力站等工艺系统设计。02参数边界—热水介质设计参数上限为2.5MPa和200℃，蒸汽介质上限为1.6MPa和350℃；超出此范围的工业热力管道不适用本规范，应执行GB/T20801等工业管道标准。03强条清单—强制性条文共16条，集中在压力工况安全（7.4节）、管沟与燃气管道交叉防护（8.2节）、泵站电气安全（10.4、12.3节）及街区热水管网防烫伤（14.3.11条），设计文件中必须逐条响应并标注。04场地特殊要求—在地震区、湿陷性黄土区和膨胀土地区设计时，除符合本规范外，尚应同时满足GB50032、GB50025和GBJ112的专项规定，不得仅引用CJJ34而忽略场地特殊要求。GGRAPHITEENGINEERINGTERMINOLOGYKEYCONCEPTS关键术语与设计概念辨析规范明确区分输送干线、输配干线、热力网与街区热水供热管网四类概念，其设计参数、可靠性要求和连接方式各不相同。无补偿敷设指直管段不采取人为热补偿措施的直埋方式，依赖土壤摩擦力锚固。01输送干线输送干线指自热源至主要负荷区且长度超过2km无分支管的干线，其可靠性要求最高，事故工况下供热量保证率不得低于规范5.0.9条规定值。02输配干线输配干线是有分支管接出的干线，水力计算时需同时考虑主干流向与各分支节点的流量分配，比摩阻取值与纯输送干线不同。03热力网与街区管网热力网特指以热电厂或区域锅炉房为热源、经市政道路至热力站的一次管网，设计参数可达2.5MPa/200℃；街区热水供热管网则是二次网，参数限值为1.6MPa/95℃，两者不可混淆。04多热源联网运行多热源联网运行有三种方式：分别运行、解列运行和联网运行。联网运行时全系统仅允许一个定压点起作用，但可多点补水，这是防止压力紊乱的关键约束。CHAPTER02热负荷计算供暖、通风、空调与生活热水负荷确定方法HEATLOADENGINEERING民用建筑供暖热负荷计算方法当缺乏建筑设计热负荷资料时，供暖热负荷Qh=qh×Ah，其中qh按建筑类型与节能状态查表选取，表中数值已包含约5%的管网热损失。通风热负荷取供暖负荷的0.3–0.5倍，空调冬季热负荷单独按面积指标法计算。供暖热指标居住建筑未采取节能措施时供暖热指标推荐值为45–70W/㎡，采取节能措施后降至30–50W/㎡；办公建筑分别为60–80W/㎡和40–60W/㎡，医院、学校等公共建筑各有专属区间。通风热负荷通风设计热负荷Qv=Kv×Qh，Kv取0.3–0.5，适用于有机械通风系统的公共建筑；对于仅靠自然通风的住宅，通常不计入通风负荷或取Kv下限值。空调冬季热负荷空调冬季热负荷Qa=qa×Aa，qa按建筑功能查表；夏季制冷负荷Qc=qc×Aa/COP，吸收式制冷机COP取0.7–1.2，电制冷机COP更高但需另计电力容量。生活热水热负荷日平均热负荷Qw.ave=qw×Aw，居住区qw推荐值为5–15W/㎡；最大小时热负荷Qw.max=Kh×Qw.ave，Kh按GB50015选取。干线采用日平均值，支线有储水箱时也取日平均。TECHNICALREVIEW工业热负荷核实与同时使用系数HTECHTRAINING工业热负荷必须采用生产工艺系统的实际数据，并通过燃料耗量或产品单耗两种方法交叉验算平均耗汽量。最大生产工艺热负荷取经核实后的各用户最大负荷之和乘以同时使用系数0.6–0.9。01燃料耗量验算法先由年总燃料耗量B减去供暖通风空调及生活的燃料耗量B2得到生产燃料耗量B1，再结合锅炉供汽焓、补水焓、凝结水焓和回收率反推生产平均耗汽量D，与用户申报值比对偏差超过10%时应重新核实。02产品单耗验算法D=W×b×29308/(hb−hma−ψc×hrt)/Ta，其中W为年产量、b为单位产品耗标煤量。该方法适用于产品单一、计量完善的工厂。03同时使用系数取值反映各用户峰值不同时出现的概率。化工连续生产企业取0.8–0.9，机械加工等间歇生产企业取0.6–0.75。该系数直接影响主干线管径和热源装机容量。04规划阶段处理对规划建设的工业企业，若无实际耗热数据，可按同行业同地区典型企业的单位产值耗热定额估算，但必须在设计文件中注明估算值并预留10%–15%的扩容余量。CHAPTER03供热介质与管网形式热水与蒸汽选择、开式闭式、枝状环状MEDIUMSELECTION热水与蒸汽介质的技术经济比较城镇集中供热应优先采用热水作为供热介质。蒸汽仅在生产工艺必需且无法替代时使用，因其输送距离受限、热损失大、凝结水回收困难。热水系统设计温度应根据热源类型和用户散热设备综合确定。输送距离与热损失对比：热水介质输送距离可达20km以上、管网热损失仅3%–5%、运行调节灵活且安全性高；蒸汽介质每公里温降约5–10℃、压降0.05–0.1MPa，有效输送半径通常不超过5km。供水温度参数选取：以热电厂为热源时，供水温度宜采用汽轮机最佳抽汽压力对应的饱和温度减去过冷度后的值，通常为130–150℃；回水温度受换热站换热器端差限制，一般取70–90℃。开式与闭式系统区别：开式热水系统直接从管网取水用于生活热水供应，水质必须符合GB5749饮用水标准且管网腐蚀速率加快；闭式系统仅通过换热器间接供热，是当前城镇供热的主流形式。凝结水回收与防腐：凝结水回收是蒸汽系统节能的关键环节。规范要求用户热力站设闭式凝结水箱并将凝结水送回热源，当凝结水管采用无内防腐钢管时必须保证满水运行以防止氧腐蚀。20km+热水输送距离3–5%热水管网热损失5km蒸汽有效半径130–150℃热电厂供水温度NETWORKTOPOLOGYTECHNICALTRAINING供热管网形式选择与可靠性要求供热管网可采用枝状或环状布置。枝状管网投资省、水力计算简单，但末端可靠性低；环状管网任一管段故障时可通过另一方向继续供热，适用于对连续性要求高的核心区。枝状管网主干线从热源单向延伸至最远用户，各支线从干线分出。管材用量少、阀门节点少、水力平衡调试简便；缺点是干线某段故障会导致下游全部停热。投资省·调试简便环状管网多条干线首尾相连形成闭合回路，任一管段检修或故障时热媒可从反方向绕行供给下游用户。适用于市中心区、医院、数据中心等不允许中断供热的场所。高可靠性·核心区域事故工况保证率规范5.0.9条规定不同级别管线的事故供热量保证率：75%一级·输送干线65%二级·输配干线50%三级·支线蒸汽管网特殊要求蒸汽管网宜采用枝状布置，因蒸汽流向不可逆且凝结水需顺坡回流，环状布置会导致凝结水积聚和水击风险。当用户分布分散且负荷波动大时，可在分支点设减压减温站。枝状优先·防水击CHAPTER04水力计算比摩阻、流速限值与压力工况PARAMETERS专业技术培训水力计算基本参数与比摩阻取值热水热力网主干线宜采用经济比摩阻30–70Pa/m确定管径，支干线按允许压力降选管径但流速不应大于3.5m/s、比摩阻不应大于300Pa/m。管道内壁当量粗糙度按管材查表选取。1经济比摩阻经济比摩阻是通过技术经济计算使管网年折算费用最小的比摩阻值，受电价、管材价格、折旧年限等因素影响。工程实践中主干线取30–70Pa/m已涵盖多数城镇供热项目的最优区间。2支干线与支线管径支干线和支线的管径由允许压力降反算得出，但必须同时校核流速上限3.5m/s。连接单个热力站的支线比摩阻允许超过300Pa/m，因为其长度短、总压降可控。3管道内壁当量粗糙度新焊接钢管取0.5mm，无缝钢管取0.2mm，塑料管取0.01mm。对运行多年的旧管进行水力复核时，若内壁存在明显腐蚀结垢，应采用实测当量粗糙度值。4局部阻力简化估算局部阻力与沿程阻力的比值α：DN≤200直管段α=0.3，弯头三通较多时α=0.5；DN≥250时α=0.2。该比值用于简化估算总局部损失。T专业技术培训PRESSURESAFETYSPECIFICATION热水管网压力工况与安全约束热水管网供水管道任何一点压力不得低于介质汽化压力加30–50kPa富裕值，回水压力不得高于直接连接用户系统的允许压力且任何点不低于50kPa。循环泵停运时静态压力应保证全系统不汽化、不倒空、不超压。01供水管防汽化供水管防汽化是压力工况的首要约束。以130℃热水为例，其饱和蒸汽压力约为270kPa，因此供水管任何点的绝对压力不得低于300–320kPa。地形高差大的系统中，高点易出现低压区。§7.4.102回水管防倒空回水管防倒空要求任何点压力不低于50kPa（约5m水柱），这是防止空气吸入造成气堵和腐蚀的最低安全值。回水压力上限则取决于直接连接用户散热设备的承压能力。§7.4.203静态压力与定压方式静态压力指循环泵停运时系统依靠定压装置维持的压力。规范要求静态压力下全系统不汽化且有30–50kPa富裕。高位膨胀水箱定压最可靠但受建筑高度限制，氮气定压罐适用于大型系统。§7.4.304水压图绘制要求水压图是验证压力工况的核心工具。设计时必须绘制各种主要运行方案的主干线水压图，地形复杂地区还应绘制支干线水压图。多热源系统应按投产顺序分别绘制每个热源满负荷及事故工况的水压图。§7.4.4H专业技术培训SAFETYANALYSISDynamicHydraulicAnalysis动态水力分析与安全保护措施具有长距离输送干线、地形高差大、工作压力高、工作温度高或可靠性要求高的供热系统，除静态水力分析外还应进行动态水力分析。动态分析针对循环泵跳闸、主阀门非正常关闭等瞬态工况。01瞬态压力波模拟动态水力分析运用水锤理论模拟运行状态突变引起的瞬态压力波传播。典型触发工况包括：循环泵突然断电、输送干线主阀门误关闭、热源换热器骤停等。02保护措施选型当动态分析显示某些节点瞬态负压低于汽化压力时，应设置氮气定压罐或提高静态定压值；当瞬态正压超过管道或设备承压极限时，应设置紧急泄水阀或安全阀。03泵阀连锁控制循环泵和中继泵应与输送干线的分段阀实现连锁控制：泵停运前分段阀不得关闭，分段阀关闭后泵方可启动。这一连锁逻辑可有效避免阀门误操作引发的水锤事故。04分区定压策略对于地形高差超过50m的系统，宜设置静压分区阀将管网划分为若干压力等级不同的区域，各区独立定压。分区阀应具备双向密封和缓开缓闭功能。CHAPTER05管网布置与敷设直埋、管沟、架空三种方式技术要求TECHNICALCOMPARISONINSTALLATIONMETHODS直埋、管沟与架空敷设方式技术比较直埋敷设占地少、施工快、造价低，是当前城镇供热管网的首选方式，但对土壤条件和地下水位敏感。管沟敷设便于检修但投资高、占地大。架空敷设适用于工业区或郊区。直埋敷设核心技术要点1覆土深度要求：车行道下不小于1.2m，非车行道下不小于0.8m，绿化带下不小于0.6m。地下水位高于管底时应采取降水或防水措施，严禁管道长期浸泡在水中导致保温层失效。2保温管结构：由工作钢管、聚氨酯硬质泡沫保温层和高密度聚乙烯外护管三层构成。保温层厚度按经济厚度法计算，外护管壁厚按管径查表选取。接头处应采用电热熔套或热缩带密封。管沟与架空敷设适用条件1管沟尺寸与安全：通行管沟净高不低于1.8m、净宽不小于0.7m，半通行管沟净高不低于1.2m。管沟内不得穿过燃气管道（强条8.2.20），与燃气管道交叉垂直净距小于300mm时必须采取防燃气泄漏进沟的措施。2架空敷设规范：支架间距按管径和荷载计算确定，跨越道路时净高不低于4.5m。寒冷地区应采取伴热或加强保温措施防止冻结，外护层应采用耐候材料并考虑风荷载与冰雪荷载的组合效应。SPECIFICATION管道间距、交叉处理与阀门设置TECHNICALSTANDARDS供热管道与其他地下管线及建筑物之间的最小水平和垂直净距应严格按规范8.2节表格执行。干线、支干线、支线的起点必须安装关断阀门（强条8.5.1）。01管道间距要求直埋热水管道与建筑物基础的最小水平净距为3.0m（DN≤250）或5.0m（DN≥300），与给水管的水平净距为1.5m、垂直净距为0.15m。当净距无法满足时，应采取隔热、加固或改变敷设方式等措施。02关断阀门设置阀门设置位置：热源出口、中继泵站进出口、热力站进出口、分支管接出点、穿越重要障碍物两侧及直线段分段阀。阀门公称压力应不低于管道设计压力。03穿越保护措施穿越铁路设钢套管，套管顶距轨底不小于1.2m，两端伸出路基坡脚不少于2m；穿越高速公路套管顶距路面不小于1.5m。套管内工作管应设滑动支座并填充柔性防水材料。04检查室与阀门井人孔直径不小于700mm，室内净高不低于1.8m，积水坑深度不小于300mm并设排水泵。位于车行道下的检查室盖板应按城-A级荷载设计。CHAPTER06管道应力与补偿热伸长计算、补偿器选型与固定支架H专业技术培训TECHNICALCOMPENSATOR补偿器类型选择与安装技术要求供热管道热伸长量ΔL=α×L×ΔT，补偿方式优先采用自然补偿（L形、Z形弯管），不足时设置补偿器。两个固定支架之间只能设置一个无约束型补偿器。01自然补偿原理：利用管道自身弯头的柔性吸收热伸长，无需额外设备、零维护成本。L形弯管短臂长度应满足L₂≥1.5√(D×ΔL)Z形弯管中间段长度不宜超过40倍管径02波纹管补偿器分类：分为无约束型和带约束型。无约束型不能承受内压推力，该推力全部由固定支架承担。第一个导向支架距补偿器不超过4DN第二个导向支架距第一个不超过14DN03套筒补偿器原理：通过芯管在外壳内滑动实现补偿，补偿量可达500mm（单向）或1000mm（双向），远大于波纹管补偿器。填料密封存在老化泄漏风险使用寿命受维护频率影响较大04方形补偿器结构：由四个90°弯头组成U形结构，补偿量大、可靠性高、无需维护，但外伸臂占用空间大。预拉伸量为计算热伸长量的一半预拉伸应在固定支架安装完毕后进行GGRAPHITEENGINEERINGPIPELINESUPPORTTECHNICALSPECIFICATION固定支架间距与导向支架设置原则固定支架将管道划分为若干独立补偿单元，其间距由补偿器补偿量和管道稳定性共同决定。无约束波纹管补偿器所在管段的固定支架必须承受全部内压推力F=P×A。01固定支架最大允许间距间距随管径增大而增加：DN100→65m，DN200→90m，DN300→115m。实际设计应结合补偿器额定补偿量反算：管段热伸长量ΔL不得超过补偿器额定补偿量的80%。02内压推力计算与验算示例：DN400、工作压力1.6MPa时，F=1.6×π×(0.4/2)²×10⁶≈201kN，相当于约20吨水平力。固定支架的混凝土基础尺寸和配筋必须按此力验算。03导向支架设置规则无约束波纹管：第一个导向架≤4DN，第二个距第一个≤14DN。套筒补偿器：外壳侧≤4DN，伸缩管侧≤6DN。导向支架应采用滚动支座以减小摩擦阻力。04主次固定管架设置位置主固定管架：盲端、弯头、变截面处和阀门安装位置均应设置。次固定管架：用于分隔补偿单元，强度应考虑相邻两侧补偿器摩擦阻力的不平衡力。CHAPTER07中继泵站与热力站设备选型、定压补水与换热机组PUMP&HEATSTATIONH专业技术培训ENGINEERINGSELECTION循环水泵与补水泵选型要点循环水泵流量按设计热负荷和设计温差计算得出，扬程为热源内部阻力、管网最不利环路阻力和用户资用压头之和。补水泵流量取循环水量的4%（事故工况），扬程不低于补水点压力加30–50kPa。循环泵工作点与高效区循环水泵的工作点应落在高效区（通常为最高效率点的70%–120%流量范围）。选型时应绘制水泵特性曲线与管网阻力特性曲线的交点图，避免工作点偏离高效区导致能耗过高或汽蚀。补水泵流量与扬程确定补水泵流量按事故补水量确定：正常工况补水量为循环水量的2%，事故工况为4%。补给水箱有效容积按15–30分钟补水能力设计。补水泵扬程=定压点压力+30~50kPa富裕值。补水能力与供水温度间接连接采暖系统的补水能力与设计供水温度相关：供水温度高于65℃时取循环流量的4%–5%，等于或低于65℃时取1%–2%。这是因为高温系统泄漏风险更高且水汽化损失更大。汽蚀防护强制要求循环泵和中继泵的吸入侧压力不得低于该点可能达到的最高水温下的饱和蒸汽压力加50kPa。泵的必需汽蚀余量NPSHr应从样本查取，有效汽蚀余量NPSHa必须大于NPSHr并留有0.5m以上裕量。H专业技术培训TECHNICALSPECSPECIFICATION换热器选型与热力站工艺布置间接连接系统应选用传热性能良好、工作可靠的换热器。换热器可不设备用，但台数和单台能力应适应负荷分期增长和可靠性需求。热力站宜采用全自动组合换热机组。01换热器类型比较板式换热器传热系数可达3000–5000W/(㎡·K)，远高于列管式的800–1500W/(㎡·K)，但对水质敏感、易结垢堵塞。设计时应考虑污垢修正系数，不锈钢316L板片适用于氯离子含量较高的二次水系统。02台数配置原则总换热量小于5MW时可设单台，大于5MW时宜设两台并联、单台承担70%负荷。不允许三台及以上并联，因为流量分配不均会导致部分换热器长期低效运行。03全自动组合换热机组集成换热器、循环泵、补水泵、过滤器、阀门和控制柜，可实现无人值守运行。机组应具备气候补偿功能：根据室外温度自动调节二次网供水温度，实现按需供热。04站房安全要求设备间门向外开（强条10.1.3），热水站长度大于12m且水温高于100℃时设两个出口，蒸汽站一律设两个出口。安装孔或门的尺寸应保证站内最大检修设备能够出入。CHAPTER08保温与防腐涂层经济保温厚度、外护材料与防腐等级08HTECHNICALTRAININGINSULATIONDESIGNENGINEERING保温层经济厚度计算方法与材料选择保温层厚度应按经济厚度法计算确定，使保温工程年摊销费用与年热损失费用之和最小。常用保温材料为聚氨酯硬质泡沫（直埋）和岩棉/玻璃棉（管沟及架空）。01经济厚度计算核心参数能量价格PE按当地热价折算（元/GJ）；保温结构造价PT含材料费与施工费（元/m³）；导热系数λ取使用温度下实测值而非标称值；年运行时间t按采暖期天数×24h计算。02聚氨酯硬质泡沫（直埋）导热系数≤0.033W/(m·K)，长期使用温度≤120℃、短期≤140℃。密度40–60kg/m³，抗压强度≥0.3MPa。当供水温度超140℃时，应采用复合保温结构。03岩棉/玻璃棉（管沟与架空）导热系数0.040–0.045W/(m·K)，使用温度可达400℃以上。外护层采用镀锌铁皮、铝皮或玻璃钢，搭接方向应顺水流、环向搭接不小于30mm。04外表面温度检验标准规范要求保温层外表面温度不超过50℃（环境温度25℃时），兼顾人员防烫伤与热损失控制。实际工程中可用红外测温仪抽检。ANTI-CORROSION管道防腐等级与涂层技术要求供热钢管防腐等级分为普通级、加强级和特加强级，根据土壤腐蚀性、敷设方式和介质温度选定。3PE防腐使用寿命可达30年以上，显著优于环氧煤沥青的10–15年。防腐等级分级依据土壤腐蚀性分级按电阻率划分：＞50Ω·m为低腐蚀，20–50Ω·m为中腐蚀，＜20Ω·m为高腐蚀。低腐蚀地区架空管道可采用普通级防腐（厚度≥0.3mm），中腐蚀地区埋地管道应采用加强级（厚度≥0.5mm）。3PE三层防腐结构由环氧粉末底层（60–100μm）、胶粘剂中间层（170–250μm）和聚乙烯外层（1.8–3.0mm）三层组成，兼具阴极剥离抗性和机械保护性能。加强级总厚度≥2.5mm，特加强级≥3.0mm。管内防腐技术要求高温热水系统中，当补水含氧量较高或pH值偏低时，钢管内壁腐蚀速率可达0.1–0.3mm/a。推荐采用环氧粉末内涂或水泥砂浆内衬，涂层厚度≥300μm。防腐层质量验收验收包括外观检查（无气泡针孔破损）、厚度检测（每10m测4点取均值）和电火花检漏（电压按涂层厚度设定，无击穿为合格）。3PE防腐层还应进行剥离强度测试。Chapter09监测控制与安全自动化监控、安全阀与防冻防汽化H供热工程技术规范AUTOMATIONENGINEERING热工检测与自动化控制系统供热管网应在热源、中继泵站、热力站和用户入口设置温度、压力和流量检测仪表，关键参数应远传至调度中心。热力站宜采用PLC自动控制，实现气候补偿、压差控制和自动补水。仪表选型与精度要求温度检测采用铂电阻或热电偶，精度±0.5℃；压力检测采用扩散硅或陶瓷压阻变送器，精度±0.25%FS；流量检测采用电磁流量计或超声波流量计，精度±0.5%。仪表量程应为正常工作值的1.5–2倍。热力站自动控制功能根据室外温度自动调节一次网电动调节阀开度（气候补偿）；根据二次网供回水压差自动调节循环泵转速（压差控制）；根据回水压力自动启停补水泵（定压补水）。安全阀设置与选型循环泵出口设安全阀防止水锤超压，整定压力为系统设计压力的1.1倍；换热器一次侧入口设安全阀防止调节阀失灵时过热超压；系统最高点设排气阀兼作安全泄放口。防冻防汽化措施停运期间保持系统充满水并维持正压；寒冷地区架空管道设电伴热或蒸汽伴热；地下阀门井设排水泵防止积水冻胀；高温水系统在循环泵入口设除污器和排气阀防止气蚀。CHAPTER10验收与运维强度严密性试验、试运行与维护评价TECHNICALSPECIFICATIONCJJ28强度试验与严密性试验技术要求供热管网施工完成后必须进行强度试验和严密性试验。强度试验压力为1.5倍设计压力且不小于0.6MPa，严密性试验压力为1.25倍设计压力且不小于0.6MPa。试验介质宜采用清洁水。01强度试验强度试验在管道接口防腐保温及设备安装前进行，目的是检验焊缝和管材的承载能力。升压应分级进行：先升至试验压力的50%稳压检查无异常后，再逐级升至全压并稳压10分钟，压降不超过试验压力的3%且无渗漏为合格。02严密性试验严密性试验在管道工程全部安装完成后进行，试验长度宜为一个完整的设计施工段。压力表精度不低于1.5级、量程为试验压力的1.5–2倍、数量不少于2块分别装在泵出口和系统末端。03试验准备工作试验前准备工作至关重要：焊接外观和无损检验必须合格；固定支架混凝土达到设计强度；回填土满足设计要求；管道自由端临时加固装置经设