小区供热系统的毕业设计说明书.docx
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小区供热系统的毕业设计说明书
摘要
本次毕业设计的课题为宝鸡阳光城小区的供暖系统，包括供热外网和换热站的设计。
该小区包括住宅楼与商业用楼，总建筑面积为105410m2，热用户计算热负荷为4849kW。
小区换热站以城市供热管网130/70℃的水为热媒，用地板辐射采暖，采暖供回水温度为55/45℃。
首先，根据设计题目搜集资料，确定供热系统的相关方案。
包括集中供热系统的选择、枝状管网的确定、热负荷的计算、热媒的选择及其参数的确定。
然后，进行小区供热外网的设计。
包括管道的敷设、管网中固定支架、阀门井、补偿器等附件的位置与数量的确定，管道的保温，管网的水力计算。
通过水力计算确定管网的管径以及压力损失，并进行不平衡率的计算，尽量使每段管线都能达到水力平衡。
接着，确定换热站系统流程；对换热器、循环水泵、定压水泵等主要设备进行选型计算；合理布置所有的设备以及它们之间的管道。
同样，还要对换热站内部进行水力计算以求得各种管路的管径。
最后，根据设计的供暖系统的特点提出合理有效的运行调节方法，利用自控装置，将整个供热系统设计成为根据用户需要变质量流量运行的智能系统。
关键词：
供热外网；换热站；水力计算；运行调节
Abstract
ThisisaheatingsystemdesignaboutonedistrictinBaoJi,whichincludesoutdoorheatingpipenetworkandheattransferstation.Thedistrictcontentsresidencebuildingandbusinessbuilding,thetotalconstructiongareaisabout105410m2andheatloadisabout4849kW.Intheheatingsystem,theheattransferstationwhichtakes130/70℃hightemperatureheatmediumashightemperatureheatmediumand55/45℃watercirculatingwaterasheat-supplying-medium.Firstly,needingtocollectsomeinformationbasisthedesignsubject,andconfirmingthecorrelationschemeabouttheheatingsystem.Itcontentstheoptionoftheconcentrateheatingsystem,theconfirmingofbranchpipelinenetwork,thecalculateoftheheatingsystem,thechoosingofheatmediumanditsparameter.Secondly,puttingupthedesignabouttheoutdoorheatingpipenetwork.Itcontentsthelayingofpipe,definingthepositionandnumberoftheaccessoriessuchasfixedsupports,valvewellsandcompensators,thedefiningofthepipeline,thehydrauliccomputationofthepipeline.Throughthehydrauliccomputation,wecanconfirmthediameterofthepiplingandthepressurelossing,computingthehydraulicunbalancerateinordertomakethehydraulicbalanceoneverypipling.Then,theprocessofheatingmediumflowisdetermined.Afterthetypeofheatexchanger,watercirculatingpumpsandmake-upwaterpumpsarechosen;theyandthepipelinesamongthemarearrangedrationally.Also,thehydrauliccomputationofinternalheattransferstationshouidbeworkoutedtomeettheneedofeverypipling.Finally,accordingtothecharacteristicoftheheatingsystem,areasonableandeffectiveoperationandregulationmethodshouldbeproposed.矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
Keywords:
outdoorheatingpipenetwork;heattransferstation;hydrauliccalculation;operationandregulation聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
前言......................................................................................................................4残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
前言
本次设计是关于供热外网及热源的工程设计，由换热站通过热网输送给用户所需的热量。
应与实际相结合，对管道保温盒防腐采用新措施，设计换热站的系统。
查阅相关资料和最新规范，实时的进行分析，在系统运行控制以及管道防腐保温等方面应多考虑新技术、新材料，本设计是对大学四年所学的基础理论和专业知识的实际结合，也是理论与实际相结合的一个过程。
在课程设计的基础上参考国家有关的规范、标准、工程设计图集及相关资料，独立完成所要求的设计任务。
使自己在设计过程中掌握设计计算步骤，培养自己发现问题、分析问题、解决问题的能力，为即将到来的工作奠定坚实的基础。
铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
正确合理的计算热负荷是确定热源类型、规模，以及供热系统管径大小、方案运行是否合理，能否取得经济效益的重要因素，因此在管网设计前必须对各类热负荷的数量、性质及参数进行详细的调查和准确的计算。
擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
合理地选择室外供热管道的敷设方式和确定供热管道的平面布置，对于节省供热系统工程投资，保证热网运行安全可靠和施工维修操作方便等，具有重要的意义。
所以本设计采用集中供热系统的经济技术分析，设计两种管道布置形式，分别作出他们的预算，进行经济技术比较，合理的设计方案。
贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
第一章原始资料
1.1工程概况
本次设计为宝鸡阳光城小区的供暖系统设计，主要包括外网设计和小区换热站设计。
小区共有高层建筑14栋、1个三层幼儿园、一个三层会所、1个市场。
另外5幢楼一层为商业建筑。
总占地面积约为54000平方米，总供热面积为105410m2，热用户计算热负荷为4849kW。
城市供热管网由教育东路引入，经换热站换热后向各楼供热。
城市供热管网的供热介质参数为130℃供水，80℃回水。
坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
1.2原始资料
1.2.1气象资料：
宝鸡：
海拔：
616.2米
室外计算干球温度：
采暖-5℃
冬季通风-1℃
夏季通风30℃
冬季空调-8℃
夏季空调33.5℃
夏季空调日平均温度29℃
夏季室外湿球温度24.8℃
1.2.2建筑资料：
区域规划图、住宅建筑图。
1.2.3燃料资料：
田燃气体积组成：
CH4=98.00%,CmHn=0.40%,C3H8=0.30%,C4H10=0.30%,蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。
N2=0.04%,Qdw=36533KJ/Kg.
标态下密度：
ρ0=0.7435Kg/m3,相对密度d=0.575
标态下的质量定压热容Cp=1.557KJ/Kg.0C
相对分子质量M=16.654
气体常数R=50.92（9.8J/Kg.0C）
0号轻柴油：
Wy=0%Ay=0.01%Cy=85.55%Hy=13.49%Oy=0.66%買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
Ny=0.04%Sy=0.25%Qdw=42900KJ/Kg
1.2.4水质资料：
采用城市自来水，供水压力0.3Mpa.
表1-1水质资料
PH值
7.5
总碱度
2.1mmol/L
总硬度
3.1mmol/L
含盐量
278mg/L
碳酸盐硬度
2.1mmol/L
夏季平均水温
16oC
非碳酸盐硬度
1.0mmol/L
冬季平均水温
10oC
溶解氧含量
5.8mg/L
悬浮物、含油量
微量，可忽略
第二章集中供热系统的热负荷
2.1集中供热热负荷的特征
集中供热是指将热能经济可靠地输送到生产、生活和采暖等各种不同热用户的区域供热方式。
其热用户有供暖、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。
綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。
居民住宅的公共建筑的采暖、空调、通风和生活热水供应热负荷属于民用热负荷。
生产工艺、厂房采暖、通风、空调和厂区的生活热水供应热负荷属于工业用热负荷。
所以，本设计中居民楼供暖属于民用热负荷。
驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。
集中供热系统的热负荷，按其性质还可分为：
（1）季节性热负荷供暖、通风、空气调节系统的热负荷是季节性热负荷。
季节性热负荷的特点是：
与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热等气候条件有很密切关系，其中对它的大小起决定性作用的是室外温度，因而在全年有很大的变化。
猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
（2）常年性热负荷生活用热（主要指热水供应）和生产工艺系统用热属于常年性热负荷。
常年性热负荷的特点是：
与气候条件的关系不大而且，它的用热状况在全日中变化较大。
其中，生产工艺系统的用热量直接取决于生产状况，热水供应用热量与生活水平、生活习惯以及居民成分等有关。
锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。
综上述资料所述，本供热系统应该属于季节性民用热负荷。
2.2集中供热热负荷的计算
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法来确定各类热用户的热负荷。
概算指标法包括体积热指标法或是面积热指标法，本次设计采用的是面积热指标法。
其计算方法如公式2-1所示。
構氽頑黉碩饨荠龈话骛。
（2-1）
式中Q——采暖设计热负荷（kW）；h
——采暖热指标（W/m2），可按表2-1取用；
A——采暖建筑物的建筑面积（m2）。
表2-1采暖热指标
住宅
居住区
综合
学校
办公
医院
托幼
旅馆
商店
食堂
餐厅
影剧院
展览馆
大礼堂
体育馆
40～45
45～55
50～70
55～70
50～60
55～70
100～130
80～105
100～150
注：
1、表中数值适用于我国东北、华北、西北地区；
2、寒冷地区热指标取较小值，冷指标取较大值；严寒地区热指标取较大值，冷指标取较小值。
结合实际情况，本设计民用建筑采暖供热热指标确定为45W/m2，商用建筑采暖供热热指标确定为60W/m2。
根据上述公式计算可得各建筑供暖热负荷，其计算结果见表2-2。
輒峄陽檉簖疖網儂號泶。
表2-2热负荷计算结果
建筑物
单元
单层面积（m2）
低区层数
高区层数
采暖热指标qh（W）
低区负荷（KW）
低区流量（t/h）
高区负荷（KW）
高区流量（t/h）
1—1
单元1
142.6
16
0
45
102.67
8.83
0.00
0.00
单元2
142.6
16
0
45
102.67
8.83
0.00
0.00
单元3
142.6
16
0
45
171.90
14.78
0.00
0.00
一号楼商业建筑
1153.8
1
0
60
1—2
单元1
142.6
16
0
45
102.67
8.83
0.00
0.00
单元2
142.6
16
0
45
102.67
8.83
0.00
0.00
单元3
142.6
16
0
45
154.66
13.30
0.00
0.00
二号楼商业建筑
866.4
1
0
60
1—3
单元1
142.6
18
0
45
115.51
9.93
0.00
0.00
单元2
142.6
18
0
45
115.51
9.93
0.00
0.00
1—4
单元1
327.3
17
6
45
281.17
24.18
88.37
7.60
四号楼商业建筑
513.1
1
0
60
1—5
幼儿园
368.8
3
0
60
66.38
5.71
0.00
0.00
1—5
单元1
142.6
18
0
45
115.51
9.93
0.00
0.00
单元2
142.6
18
0
45
115.51
9.93
0.00
0.00
1—6
单元1
327.3
18
10
45
265.11
22.80
147.29
12.67
1—6
会所
297.1
3
0
45
40.11
3.45
0.00
0.00
1—7
单元1
327.3
18
10
45
265.11
22.80
147.29
12.67
1—8
单元1
142.6
18
0
45
115.51
9.93
0.00
0.00
单元2
142.6
18
0
45
115.51
9.93
0.00
0.00
1—9
单元1
327.3
17
14
45
295.01
25.37
206.20
17.73
九号楼商业建筑
743.7
1
0
60
1—10
单元1
142.6
18
0
45
115.51
9.93
0.00
0.00
单元2
142.6
18
0
45
115.51
9.93
0.00
0.00
1—11
单元1
142.6
18
0
45
115.51
9.93
0.00
0.00
单元2
142.6
18
0
45
115.51
9.93
0.00
0.00
单元3
142.6
18
0
45
115.51
9.93
0.00
0.00
1—12
单元1
327.3
17
8
45
374.74
32.23
117.83
10.13
1—13
市场
2072.6
1
0
60
1—14
单元1
142.6
16
0
45
102.67
8.83
0.00
0.00
单元2
142.6
16
0
45
102.67
8.83
0.00
0.00
单元3
142.6
16
0
45
102.67
8.83
0.00
0.00
1—15
单元1
142.6
16
0
45
102.67
8.83
0.00
0.00
单元2
142.6
16
0
45
135.41
11.65
0.00
0.00
十五号楼商业建筑
545.6
1
0
60
2.3集中供热系统热媒的选择
集中供热系统的热媒主要是热水和蒸汽。
对于热媒的选择主要取决于热用户的使用特征和要求，同时也与选择的热源型式有关。
尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
本设计中小区的主要建筑是居民楼和商用楼，生活采暖是供热的主要目的，因此本设计采用的供热热媒为热水，与蒸汽热媒相比，以热水作为热媒有以下优点：
识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。
（1）热水供热系统的热能利用效率高。
由于在热水供热系统中，没有凝结水与蒸汽泄漏以及二次蒸汽的热损失，因而热能利用率比蒸汽供热系统好，实践证明，一般可节约燃料20%~40%。
凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。
（2）以水作为热媒用于供暖系统时，可以改变供水温度来进行供热调节（质调节），既能减少热网热损失，又能较好的满足卫生要求。
恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。
（3）热水系统的蓄热能力高，由于系统中水量多，水的比热大，因此，在水力工况和热力工况短时间失调时，也不会引起供暖状况的很大波动。
鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。
（4）热水供热系统可以远距离输送，供热半径大。
2.4集中供热系统热媒参数的确定
热媒参数的确定，也是供热系统方案的一个重要问题。
其确定应结合具体条件，考虑热源、管网、用户系统等方面的因素，进行技术经济比较确定。
硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。
当不具备确定最佳供、回水温度的技术经济比较条件时，热水热力网供、回水温度按以下的原则确定：
（1）热电厂为热源：
设计供水温度可取110-150℃，回水温度约70℃。
采用一级加热供水温度取较小值；采用二级加热（包括串联尖峰锅炉）取较大值。
（2）区域锅炉房为热源：
供热规模较小时，采用95-70℃的水温；供热规模较大时，应采用较高供水温度。
阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。
（3）生活热水负荷的管网，供水温度一般不应低于下列规定：
a.闭式系统：
70℃；b.开式系统：
60℃。
本设计采用小区换热站供暖，地板辐射采暖。
一次网供回水温度为130/70℃，二次网设计供水温度55℃，回水温度45℃氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。
2.5热网系统型式的确定
热网是集中供热系统的主要组成部分，担负热能输送任务。
热网系统的型式取决于热媒、热源与热用户的相互位置和供热地区热用户的种类、热负荷大小和性质等。
选择热网型式时应遵循安全供热和经济性两个基本原则。
对于热水供热系统型式的确定时，还应特别注意供热的可靠性，当部分管段出现故障后，热网具有后备供热的可能性问题。
釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。
热水供热系统的热网型式主要有枝状管网和环状管网两种形式。
枝状主要优点是布置简单，供热管道的直径，随离开热源越远而越小；金属耗量小，基建投资小，运行管理简便。
但是枝状管网不具后备供热的性能,当管网某处发生故障时，在故障点后的热用户都将停止供热。
由于建筑物有一定的蓄热能力，通常可采用迅速消除故障的办法，以使建筑物室温不致大幅降低，同时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安装设阀门，来进一步缩小事故的影响范围和迅速消除故障。
因此，枝状管网是热水管网最普遍采用的方式，本设计也采用这种型式。
怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。
对于环状管网，它的主要优点就是具有很高的供热后备能力。
当输配干线的某处出现故障时可以切除故障段后，通过环状管网由另一方向保证供热。
但是由于它的热网投资比较大，运行管理较为复杂，其本身要求较高的自动控制措施，目前在国内刚开始使用，各方面不是很完善。
谚辞調担鈧谄动禪泻類。
综合考虑，在本设计中采用枝状管网的热网系统型式。
第三章室外管网的设计
3.1外网管道布置原则
供热管网布置原则是应在城市建设规划的指导下，考虑热负荷分布、热源位置、与各种地上、地下管道及构筑物、园林绿地的关系和水文、地质条件等多种因素，经技术经济比较确定。
嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。
供热管线平面位置的确定，即定线，应遵循如下基本原则：
（1）经济上合理主干线力求短直，主干线应尽量走热负荷集中区。
要注意管线上的阀门，补偿器和某些管道附件（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的位置和数量，尽可能使其数量减少。
熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。
（2）技术上可靠供热管线应尽可能走地势平坦，土质好、水位低的地区，尽量避开土质松软地区、地震断裂带、滑坡危险地带以及地下水位高等不利地带。
鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。
（3）对周围环境影响少而协调供热管线应少穿主要交通线。
一般平行于道路中心线并尽量敷设在车行道以外的地方。
通常情况下管线应只沿街道的一侧敷设。
地上敷设的管道，不应影响城市美观，不妨碍交通。
供热管道与各种管道、构建物应该协调安排，相互之间的距离，应能保证运行安全、施工及检修方便。
纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。
而对于城市热力管道的布置还应遵循以下原则：
（1）城市道路上的热力网管道一般应平行与道路中心线，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街道的一次敷设。
颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。
（2）穿过厂区的城市热力管网道，应敷设在易于检修和维护的位置。
（3）管径等于或小于300mm的热力网管道，可以穿过建筑物的地下室或自建筑物下专门敷设的通行管沟内穿过。
濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。
（4）热力网管道可以和给水管道、电压10kV以下的电力电缆、通信电缆、压缩空气管道、压力排水管道和重油管道一起敷设在综合管沟内。
但热力管道应高于给水管道和重油管道，并且给水管道应做绝缘层和防水层。
銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。
（5）地上敷设的城市热力网管道，可以和其他管道敷设在一起，但应便于检修，且不应架设在腐蚀性介质管道下方。
挤貼綬电麥结鈺贖哓类。
经过初步规划设计，该因小区高层建筑较多，考虑将小区分为高低两个区，低区已18层为界限。
低区供暖管线分为东、西两条大的支路，高区只有西边一条主干线。
管线沿小区地下车库边缘架空敷设，管线力求短而直。
赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。
3.2外网管道敷设方式
室外供热管道是集中供热系统中投资份额较大，施工最繁重的部分，合理的选择供热管道的敷设方式以及做好管网的定线工作，对节省投资、保证热网安全可靠的运行和施工维修方便等，都具有重要的意义。
塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。
室外供热管道的敷设方式可以分为地上敷设和地下敷设两种。
地上敷设是利用支架或利用建筑物、构建物作为支撑点，来架设供热管线的方法。
按照管道支架安装高度的不同，地上敷设又可以分为低支架、中支架和高支架三种敷设方式。
供热管道地上敷设市较为经济的一种敷设方式。
它不受地下水位和土质的影响，便于运行管理易于发现和消除故障；但占地面积多，管道的热损失较大。
裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。
地下敷设可分为有地沟敷设和无沟直埋敷设。
在地沟敷设中采用地沟作为地下管线的维护构筑物。
地沟的作用是承受土压力和地面负荷并防止水的侵入。
根据地沟内人行通道的设置情况，可以分为通行地沟、半通行地沟和不通行地沟。
无沟直埋
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