热网课程设计任务书指导书.docx
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热网课程设计任务书指导书
《热源与热网》课程设计任务书－热网部分
《热源与热网》课程设计指导书－热网部分
青岛理工大学
建筑环境与设备工程教研室
周恩泽
2009年6月
《热源与热网》课程设计任务书－热网部分
设计题目：
某居住小区（某校区）室外供热管道工程设计
设计目的：
在《供热工程》课程学习的基础上，运用学过的基础理论和专业知识，结合工程实际，参考国家有关规范、标准、工程设计图集及其它参考资料，独立地完成所要求的室外供热管道设计任务。
通过课程设计，系统地掌握设计计算步骤、方法，培养学生分析、解决问题的能力，为以后的学习以及毕业设计奠定基础。
主要原始资料：
（1）设计地区及气象资料
设计地区从下列城市中选取：
北京、长春、沈阳、大连、石家庄、太原、济南、青岛、兰州、西宁
设计地区气象资料查取相关设计手册
（2）土建资料
区域总平面图，包括道路走向，建筑物分布，建筑物高度及建筑面积，建筑物用途。
总平面图中应包括区域的地形标高和位置座标。
（3）热源及热媒参数：
热源为换热站，将一级管网的高温水（120OC/70OC）转换为二级管网的低温水（85OC/60OC），向小区（校区）进行供热。
设计内容和要求：
第一部分：
设计计算与设计说明书的编制
依据有关规范，考虑设计地区的实际，综合协调热源，管网和热用户三者间的关系，制定出技术上可靠，经济上合理节约的供热管网和热源设计方案。
包括以下内容：
一、供热系统热负荷的概算方法及计算结果
二、供热管网的设计方案说明
包括供热系统的热源形式，热媒形式及参数，热网的布置形式及敷设方式，热网与热用户的连接方式，阀门、固定支架、补偿器、排气泄水装置等管道附件设备以及检查室的设置，供热系统的调节方式以及供热调节曲线的绘制等各项内容论述和说明。
三、热网的水力计算方法及计算结果
四、供热系统的定压方式，水压图的绘制。
第二部分：
施工图纸绘制
要求绘制出热网管道系统图，热网管线纵剖面图。
附表：
水力计算表
管
段
号
热负荷
Q
计算流量G
管段长度L
局部阻力当量长度之和d
折算长度lzh
公称直径d
流速
v
比摩阻
R
管段压力损失
ΔP
备
注
w
t/h
m
m
m
mm
m/s
Pa/m
Pa
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
（10）
（11）
局部阻力统计表
管段号
管径
局部阻力名称
个数
当量长度ld
管段上的局部阻力当量长度之和
ld×个数
《热源与热网》课程设计指导书－热网部分
本指导书根据设计任务书提出的设计内容和要求指出了设计中应考虑的原则和应注意的问题，对其中某些问题作了必要的说明。
更为一般的设计原理、方法及参考数据，可查阅相关设计手册和规程规范。
第一部分：
设计计算与设计说明书的编制
一、确定供热系统设计热负荷
本课程设计只确定供热系统的采暖热负荷，而不考虑其它形式的热负荷。
采暖热负荷可采用面积热指标法概算：
Qn=q·A10-3（2.1.2-1）
式中：
Qn—采暖热负荷，kw；
q—采暖热指标，W/m，可查阅相关设计手册；
A－采暖建筑物的建筑面积，m2。
所有建筑物采暖热负荷的总和即为供热系统的总热负荷。
采暖面积热指标按照《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）JGJ26－1995》中规定的不同地区的采暖耗热量指标以及该地区采暖设计室外温度、采暖期室外平均温度、采暖室内设计温度进行计算。
二、供热管网的设计方案
在总热负荷基础上，应该综合热源、热媒种类及参数、管网系统和热用户的不同情况，选择合适的供热方案。
（一）热网布置形式及敷设方式
1布置形式
本次课程设计，热水热力网采用闭式双管制，支状布置。
管网的平面布置应遵照经济上合理，技术上可靠以及周围环境协调的总原则来决定：
（1）网走向尽量使管道位于区域中心。
（2）城市道路上的热力网管道一般平行于管路中心线，并应尽量敷设在车行道以外的地方，一般情况下同一条管道应只沿道的一侧敷设。
（3）考虑供热管网的可靠性及后备供热能力。
（4）考虑供热管网的可靠性及后备供热能力综合设计区域的地势、协调定压、加压等设施。
具体规定和要求可参阅《城市热力网设计规范》及其它参考资料。
2敷设方式
管网敷设方式的选择应根据管道数目多少，热媒种类、参数、用户情况以及地质条件等综合考虑。
本次课程设计，热网主干线，采用不通行地沟敷设方式；热网其余部分，采用直埋敷设方式。
（1）地沟敷设有关尺寸见表1所示：
表1：
管沟敷设有关尺寸
地沟类型
有关尺寸名称
管沟净高（m）
人行通道宽（m）
管道保温表面与沟墙净距（m）
管道保温表面与沟顶净距（m）
管道保温表面与沟底净距（m）
管道保温表面间净距（m）
通行管沟
>=1.8
>=0.6
>=0.2
>=0.2
>=0.2
>=0.2
半通行管沟
>=1.2
>=0.5
>=0.2
>=0.2
>=0.2
>=0.2
不通行管沟
--
_
>=0.1
>=0.05
>=0.15
>=0.2
注：
考虑在沟内更换钢管时，人行通道宽度还应不小于管子外径加0.1m。
（2）地下敷设热力网管道的管沟或检查室外缘，直埋敷设或地上敷设管道保温结构表面与建筑物的最小水平净距、垂直净距应符合表2的规定：
表2：
热力网管道与建筑物（构筑物）或其它管线的最小距离（节选）
建筑物，构筑物或管线名称
与热力网管道最小水平净距（m）
与热力网管道最小垂直净距（m）
（地下敷设热力网管道）
建筑物基础：
对于管沟敷设热力网管道
0.5
-
对于直埋敷设闭式热力网管道
Dg<=250
2.5
-
Dg>=300
3.0
-
铁路、公路路基边坡底脚或边沟的边缘
1.0
-
燃气管道
对于管沟敷设热力网管道
压力<150kpa
1.0
压力150-300kpa
1.5
0.15
压力300-800kpa
2.0
0.15
压力>800kpa
4.0
0.15
对于直埋敷设热力网力管道
压力<300kpa
1.0
0.15
压力<800kpa
1.5
0.15
压力>800kpa
2.0
0.15
给水管道
1.5
0.15
排水管道
1.5
0.15
乔木（中心）
1.5
--
灌木（中心）
1.5
--
道路路面
-
0.7
（3）地下敷设管道与铁路或不允许开挖的公路交叉，交叉段的一侧留有足够的抽管检修地段时，可采用套管敷设。
（4）地下敷设热力网管道和管沟宜设坡度，其坡度不小于0.002。
（5）管沟敷设热力网管道的覆土深度应符合以下要求：
管沟盖板或检查室盖板覆土深度不宜小于0.2m。
（6）直埋供热管道最小覆土深度应符合表3的规定：
表3：
直埋敷设管道最小覆土深度
管径（mm）
50～125
150～200
250～300
350～400
450～500
车行道下（m）
0.8
1.0
1.0
1.2
1.2
非车行道下（m）
0.6
0.6
0.7
0.8
0.9
其它未尽事宜，可参阅《城市热力网设计规范》及其它相关设计手册。
（四）热网与热用户的连接形式：
低温热水供热系统宜采用无混合装置的直接连接方式。
（五）管道附件及检查室的设置
1阀门的设置。
（1）供热管网管道干、支线的起点应安装关断阀门。
（2）热水供热管网输送干线每隔2000-3000m、输配干线每隔1000-1500m装设一个分段阀门。
（3）系统的分支处，安装平衡阀；各热用户的热力入口，安装动态压差平衡阀。
2采用管沟敷设的管道，热补偿装置及固定支架的设置
（1）供热管网管道的温度变形应充分利用管道的转角管段进行自然补偿；当无条件利用管道转角进行地自然补偿时，宜根据敷设条件采用维修工作量小和价格较低的补偿器。
（2）用自然补偿管段补偿热伸长时，其各臂的长度不宜采用过大的数值。
常用自然补偿方式有L型管道和Z型管道两种，管道自由臂长不宜超过20～25m。
L型管道的短臂长度不宜过短；短臂过短，固定支座的应力会超过许用应力值。
Z型管道的外臂（垂直臂）长度也不宜过短。
常见的两种形式的自然补偿管段，即L型管段的短臂长度以及Z型管段的外臂（垂直臂）的长度的确定可以查取相应的计算图表，在本指导书的附录中列出了这些计算图表。
也可以利用计算公式来确定上述尺寸，详见《供热工程》（李德英主编）P148页式5-35和5-36。
（3）方形补偿器应用较广。
方形补偿器宜安装在相邻两个固定支座间的中心或接近中心的位置。
地沟敷设方式中，方形补偿器应安装在专门扩大部分，即伸缩井内。
伸缩井高度与地沟高度相同。
其平面形式按管道布置情况，有单面伸缩井和双面伸缩井。
管道或保温层的外表面距井壁一般为200mm左右。
常用的方型补偿器的构造形式及其选择计算，可查阅相关设计手册中的相应图表。
也可以选用波纹管补偿器等其他形式的补偿器。
（4）装有分支管线或安装有阀门的位置是管道中应力集中的地方和受力的薄弱点，宜在这些位置设置固定支座和补偿装置。
（5）固定支座是供热管道中主要受力构件，为节约投资，应尽可能加大固定支座的间距，减少其数目。
固定支座间的最大允许间距，可查阅相关设计手册中相应的图表。
3采用直埋敷设的管道：
（1）低温水管网，直管段中允许有锚固断存在，可以采用无补偿直埋敷设方式。
（2）弯管段应尽可能采用大一些的弯曲半径。
L型弯管段在不同工作温差、埋深等情况下的最大允许安装长度详见《直埋供热管道工程设计》（王飞主编）附表7-1～附表7-14。
（3）支线的引出方式。
分支点有干线轴向位移时，轴向位移量不应大于50mm，否则应在分支点处设置固定墩。
当主管无轴向位移时，为限制支管的热胀变形向三通转移，在分支管上设置固定墩，固定墩距三通的距离不应大于9m。
当主管位移量小于50mm时，支线可采用Z型布置引出。
支线首段引出管的长度不宜超过8～12m（小管径取小值，大管径取大值），在支线远处设置固定墩。
采用此种方式引出分支，主管上的固定墩可以考虑取消。
（4）阀门的保护。
由于热水管网反复升温和降温，同时直埋敷设管道的轴向力要比地沟敷设时大数倍，甚至数十倍，因此阀门易于在升温时受挤压或降温时受拉而遭受破坏。
在直接引出的支线上设置阀门，应设置补偿器，设置固定墩，以防止阀门直接承受由支线传来较高的轴向力。
在支线引出采用Z型布置时，Z型布置代替了轴向式补偿器的作用，支线传道阀门的轴向力大大减小。
对于主干线上的分段阀门，应在分段阀门两侧设置补偿器，降低阀门承受的推力。
（5）三通加固
三通是直埋敷设热网中受力最薄弱的节点。
应根据支管和主管的公称直径，采取不同的加固方案。
4排气与放水装置的设置
（1）热水管道高点（包括分段阀门划分的每个管段的高点）应安装排气装置。
（2）热水管道的低点（包括分段阀门划分的每个管段的低点）应安装放水装置。
5检查室的设置
（1）地下敷设管道安装套筒补偿器、阀门、排气装置、放水装置和除污装置等设备附件的位置，应设置检查室。
（2）检查室应符合下列要求：
a净空高度不小于1.8m；
b人行通道宽度不小于0.6m；
c管道保温结构表面与检查室地面距离不小于0.6m；
d检查室的人孔直径不小于0.7m，人孔数量不小于两个，并应对角布置。
当热水热力网的检查室内只有放气装置或检查室净空面积小于4m2时，可只设一个人孔；
e检查室内至少设置一个集水坑，并应置于人孔下方；
f检查室地面应低于地沟内底，且不小于0.3m。
（3）检查室为矩形平面，常用规格：
1400x1400（mm），2000x2000（mm），2400x2400（mm），2800x2800（mm）等。
（六）供热系统的调节方式及供热调节曲线的绘制
采用分阶段改变流量的质调节作为供热系统的调节方式。
在供热系统的调节方式确定后，根据相应的调节公式，绘制供热调节曲线。
三、热水网路的水力计算
确定了系统的调节方式和设计流量后，就可以根据管网平面图计算各管段的管径、热网主干线以及各并联支线的压力损失。
水力计算采用当量长度法。
考虑目前设计中的实际情况以及热网水力稳定性的要求，水力计算时，主干线平均比摩阻Rp的推荐值40～80Pa/m。
主干线水力计算完成后，进各并联支干线、支线的水力计算；应按支干线、支线的资用压力确定其管径，但各计算管段，热水流速不应大于3.5m/s，同时比摩阻不应大于300Pa/m。
热网主干线与各并联支线间的阻力平衡，仍按室内供暖系统的原则进行。
但是由于室外管网用户较多，管网较长，所以阻力平衡较难实现。
当近热源端各支线阻力损失太小而无法平衡时，需计算出相应各用户热力入口处应消除的余压，以便在用户热力入口处采用平衡阀等调节装置将此余压加以消除。
注意所选用的水力计算表的适用条件；当水力计算表的适用条件与实际条件不同时，应进行相应的修正。
对热水管网，一般的水力计算表多为（K=0.5mm，t=100oC，p=958.38kg/m3）的条件下做出的。
由于热水的密度ρ随水温变化的幅度不大，实际的热水温度与表中水温相差不大时，允许不进行修正。
各热用户（室内采暖系统）的水力损失均取为3mH2O。
水力计算结果应汇总成计算表，其格式如任务书中“水力计算表”与“局部阻力统计表”所示。
各用户热力入口应消除的余压，应填写在“水力计算表”的“备注”一栏中。
四、系统的定压方式，水压图的绘制
（一）系统的定压方式
确定系统的定压方式，选取定压装置。
采用补给水泵定压是最常用的定压方式。
补给水泵的流量，主要取决于整个系统的渗漏水量。
《城市热力网设计规范》规定，闭式热水网路的补水率，不宜大于总循环水量的1％。
但在选择补给水泵时，整个补水装置和补给水泵的流量，应根据供热系统的正常补水量和事故补水量来确定，一般取正常补水量的4倍计算。
补水泵的扬程，应根据保证水压图水静压线的压力要求来确定。
补给水泵的台数，宜选用两台可不设备用泵，正常时一台工作，事故时两台全开。
补给水泵的选择结果列入下表：
台数
水泵
电动机
进口管径
（mm）
出口管径
（mm）
外形尺寸
长×宽×高
（mm）
型号
流量
（m3/h）
扬程
（KPa）
转数
（r/min）
型号
功率
（KW）
也可采用惰性气体定压等其他定压方式。
（二）水压图的绘制
根据系统定压方式和水力计算结果，绘制系统水压图。
水压图应绘制坐标系。
纵坐标和横坐标可采用不同的比例。
纵坐标应表示高度和测压管水头；横坐标应表示管道的展开长度。
纵坐标和横坐标的名称和单位应分别注明。
一般以热源处循环水泵吸入口的座标做为水压图纵横坐标的相对零点。
在坐标系下方应用单线绘出管道平面展开简图。
在坐标系中应绘出沿管线的地形纵剖面，并绘出典型热用户系统的充水高度及与供水温度汽化压力数值对应的水柱高度。
应绘出静水压线及主干线的动水压线。
静水压线、动水压线应采用粗线绘制；管道采用粗实线绘制；热用户系统的充水高度采用中实线绘制；热用户汽化压力的水柱高度采用中虚线绘制；地形纵剖面采用细实线绘制。
五、设计说明书的编制
（一）说明书内容
设计说明书按照以下顺序来编制：
（
设计题目：
原始资料：
目录：
1．供热系统设计热负荷概算
1.1供热系统设计热负荷概算方法
1.2各建筑物的热负荷及供热系统总热负荷
2供热管网的设计方案
2.1管网的布置方式与敷设方式，热用户的连接形式
2.2供热系统的调节方式，调节曲线的绘制
3.热水网路的水力计算
3.1热水网路水力计算方法
3.2绘制热水网路平面简图，划分计算管段
3.3水力计算结果汇总表
4.水系统的定压方式，水压图的绘制，
4.1系统的定压方式与定压装置
4.2绘制热网主干线水压图
参考文献：
）
（二）说明书编制要求
①内容完整、详细：
按照说明书内容的要求，详细阐述设计、计算方法；水力计算表、热水网路平面简图、热网主干线水压图、锅炉房热负荷汇总表、锅炉型号与性能表、电动泵、水箱型号等图表完整清晰。
②层次清楚，简明扼要。
第二部分：
施工图纸绘制
热网工程施工图应包括下述各种图纸：
①图纸目录；②热网管线平面图；③热网管道系统图；④管线纵剖面图；⑤管线横剖面图；⑥管线节点、检查室图；⑦防腐保温结构图；⑧水压图等。
上述热网工程及锅炉房的施工图纸的绘制，应符合《供热工程制图标准》CJJ/T78-97的规定。
一、一般规定
供热标准规定的图纸幅面、图纸的线型和宽度、字体、比例、投影方法等与《房屋建筑制图统一标准》的规定相同。
标高的表达符号也相同。
管路系统的画法（如管道的画法、管道规格的表达方法等）的基本原则也与暖通标准基本相同。
详见《供热工程制图标准》CJJ/T78-97P1～P18页的内容，此处不在赘述。
二、常用代号和图形符号
管道、管路附件和管线设施的代号应用大写英文字母表示。
不同的管道应用代号及管道规格来区别。
管道采用单线绘制且根数较少时，可采用不同线型加注管道规格来区别，但应列出所用线型并加以注释。
同一工程图样中所采用的代号和图形符号宜集中列出，并加以注释。
1管道代号应符合《供热工程制图标准》CJJ/T78-97表4.2.1（P19）的规定。
2管道系统图和流程图中，设备和器具的图形符号应符合《供热工程制图标准》CJJ/T78-97表4.3.1（P21）的规定。
3阀门、控制元件和执行机构的图形符号应符合《供热工程制图标准》CJJ/T78-97表4.3.2（P23）的规定。
4阀门与管路连接方式的图形符号应符合《供热工程制图标准》CJJ/T78-97表4.3.3（P24）的规定。
5补偿器的图形符号及其代号应符合表4.3.4（P25）的规定。
6放气装置、放水装置、疏水装置等其它管路附件应符合《供热工程制图标准》CJJ/T78-97表4.3.5（P25）的规定。
7管道支座、支吊架、管架的图形符号及其代号应符合《供热工程制图标准》CJJ/T78-97表4.3.6（P26）的规定。
8压力表、温度计、流量计、热量计等检测计量仪表及元件的图形符号应符合《供热工程制图标准》CJJ/T78-97表4.3.7（P28）的规定。
9敷设方式、检查室等管线设施的图形符号及其代号应符合《供热工程制图标准》CJJ/T78-97表4.3.9（P29）的规定。
三、热网工程施工图绘制方法
本次课程设计，只需要完成热网管线平面图和管线纵剖面图。
下面分别叙述两种图纸的制图方法。
（一）热网管线平面图
1热网管线平面图应在供热区域平面图的基础上绘制。
供热区域平面图应表达下列内容：
（1）有关的建筑物或建筑红线；有关的地下管线及构筑物，地下管线应注明其名称（或代号）、规格及位置。
应绘出指北针。
（2）道路及道路名称。
2地上敷设时，绘出管线中心线表示管线；管沟敷设时，绘出管沟中心线及其示意轮廓线；直埋敷设时，绘出管道组示意图及其管线中心线。
3注明管线（管沟）中心线与道路、建筑红线或建筑物的定位尺寸，在管线起止点、转角点等重要控制点处宜标注坐标。
非90o转角，应标注两管中心线之间小于180o的角度值。
4标出管线横剖面位置和编号，剖视方向应从热源向热用户方向观看。
5绘制管路附件或其检查室以及管线上为检查、维修、操作所设其它设施或构筑物。
地上敷设时，尚应绘出各管架；地下敷设时，应标注固定支座；标注上述各部位中心线的间隔尺寸。
上述管路附件、检查室、固定支座等各部位应用代号加序号进行标号。
6供热区域平面图上的内容采用细线绘制。
当用管线中心线代表管线时，管线中心线采用粗实线绘制。
管沟敷设时，管沟轮廓线采用中实线绘制。
7应在供热管线平面图上注释所采用的线型、代号和图形符号。
（二）管线纵剖面图
本次课程设计，只要求绘制热网主干线的管线纵剖面图：
1应按管线的中心线展开绘制。
2管线纵剖面图应由管线纵剖面示意图、管线平面展开图和管线敷设情况表组成。
这三部分相应部位应上下对齐。
3管线纵剖面示意图应符合下列规定：
（1）距离和高程应按比例绘制，铅垂方向和水平方向应选用不同比例，并绘出铅垂方向标尺。
水平方向的比例应与热网管线平面图的比例一致。
（2）应绘出地形、管线的纵剖面。
（3）应绘出与管线交叉的其它管线、道路、沟渠等，并用距离标注其位置。
4管线平面展开图上应绘出管线、管道附件及检查室等管线设施或其它构筑物的示意图。
各转角点应表示出展开前管线的转角方向。
非90o角还应标注小于180o的角度值。
管线转角角度的标注方法详见《供热工程制图标准》CJJ/T78-97图6.3.4（P36）。
5管线敷设情况表的形式：
详见《供热工程制图标准》CJJ/T78-97表6.3.5（P36）。
表中所列栏目可根据管线敷设等情况加以取舍。
本次课程设计，表中所列栏目应包括下列几项：
编号、设计地面标高、管底标高、管沟内底标高、距离、坡度/距离、横剖面编号、管道代号及规格等。
6设计地面采用细实线绘制；其余图线应与热网管线平面图上采用的图线对应。
7标高的标注应符合下列规定：
（1）在管线始端、末端、转角点等平面控制点处标注标高；
（2）在管道附件或检查室处标注标高；
（3）管线与道路、其它管线的交叉处标注标高
各点的标高数值应标注在管线敷设情况表中该点竖线的左侧，标高数值书写方向应与竖线平行。
一个点的前后标高不同时，应在该点竖线左右两侧标注。
标高数字应以米为单位，注意写到小数点以后第三位。
8各管段的坡度数值计算到小数点后第三位。
主要参考资料：
1《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）JGJ26－1995》
2《城市热力网设计规范》（CJJ34－2002）.中国建筑工业出版社
3《城镇直埋供热管道工程技术规程》（CJJ/T81－98）.中国建筑工业出版社
4《供热工程制图标准》CJJ/T78-97.中国计划出版社
5陆耀庆主编,《实用采暖空调设计手册》.中国建筑工业出版社
6李岱森主编,《简明供热设计手册》.中国建筑工业出版社
7贺平主编,《供热工程》.中国建筑工业出版社
8李德英主编,《供热工程》.中国建筑工业出版社
9王飞主编，《直埋供热管道工程设计》.中国建筑工业出版社
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