第五章 室外供热管网设计

18:07:321第五章室外供热管网设计第一节室外供热管网系统第二节室外供热管网的布置第三节室外供热管网的敷设与构造第四节室外供热管网的应力计算18:07:322第一节室外供热管网系统按热媒分为：热水供热系统、蒸汽供热系统按热源分为：热电厂供热系统、区域锅炉房供热系统按供热管道分为：单管制、双管制和多管制供热系统18:07:323一、热水供热室外管网系统（一）热水供热系统的型式1．按热媒流动形式闭式系统—热网循环水仅作为热媒，不取出使用。开式系统—热网循环水全部取出使用。半开式系统—热网循环水部分取出使用。18:07:3242．按供热管道单管制、双管制和多管制供热系统。⑴单管制开式系统如图5-1(a)，只有一条供水管。使用条件：供暖和空调等所需管网平均小时水量=热水供应平均小时水量。Gp.k=Gp.r18:07:325⑵双管制闭式系统如图5-1(b)，一条供水管和一条回水管。供水量=回水量，是应用最广泛的一种系统。18:07:326⑶双管制半闭式系统如图5-1(c)。一条供水管和一条回水管。大部分回水返回热源，一小部分回水与高温水混合后至热水供应用户。18:07:327⑷三管制闭式系统如图5-1(d)。两条供水管，一条回水管路。⑸四管制闭式系统如图5-1(e)。将季节性用热户与常年性如用户分开，各有一条供水管和一条回水管。18:07:328（二）闭式热水供热系统我国目前最广泛采用的热水供热系统。热水网路与热用户的连接方式：直接连接：热网的水力工况和供热工况与热用户密切联系。二者热媒相同，温度也相同。间接连接：热网水力工况与热用户无关。二者热媒和温度均不相同。18:07:3291．间接连接如图5-2（a）。特点：①热网系统与供暖系统由换热器隔离。②造价高，消耗电能，运行管理费用增加。18:07:32102．装设容积式换热器的连接方式如图5-2（b）。特点：①换热器具有换热和储存热水两种功能。②传热系数低，换热面积大。③清洗水垢方便。适用于工业企业和公用建筑的小型热水供应系统。18:07:32113．无混合装置的直接连接如图5-2（c）。⑴特点连接方式简单，造价低。⑵设计要求①网路设计供水温度≯《暖通规范》规定的散热器供暖系统最高热媒温度。②用户入口处的热网供、回水管的资用压力＞供暖系统用户要求的压力损失，即PPzr.18:07:32124．装水喷射器的直接连接如图5-2（d）。⑴特点：水喷射器无活动部件，构造简单，运行可靠，网路系统的水力稳定性好。⑵设计要求①网路设计供水温度供暖系统用户要求的供水温度时采用。②供回水管之间有足够的资用压力，能满足水喷射器正常工作。通常只用在单幢建筑物的供暖系统上，需分散管理。18:07:32135．装混合水泵的直接连接如图5-2（e）。⑴特点①可适当集中管理，但造价和运行费用高。②调节混合水泵和热网供、回水管进出口处的阀门开度，可调节进入用户的供水温度和流量。18:07:3214⑵设计要求①当供回水管之间的资用压力，不能满足水喷射器正常工作时采用。②在热网供水管入口处应装设止回阀（以防止混合水泵扬程高于热网供、回水压差时，将热网回水送入热网供水管内）。③在混合水泵入口装设止回装置（防止水泵扬程低时，供水进入回水管）。18:07:32156．通风空调热用户与热水网路的连接如图5-2（f）。特点：①空气加热设备承压能力高，对热媒参数无严格限制。②连接方式简单。18:07:3216(三)闭式双级串联和混联连接的热水供热系统1．双级串联的连接方式图5-3(a)。通过水温调节器3控制阀门的开度，可达到调节热水供应系统水温的目的。通过流量调节器4控制用户系统流量，达到稳定供暖系统水力工况的目的。18:07:32172．混联连接的方式图5-3(b)。调节进入各热交换器的热网供水阀的开度，控制进入各热交换器的网路水流量。上述两种连接方式的特点：用热网回水预热上水，可减少网路循环水量。用户系统与热水网路的水力工况隔离，便于管理。适用于城市大型热水供热系统。18:07:3218(五)开式热水供热系统1．无储水箱的连接方式图5-4(a)。特点：连接方式简单。设计要求：回水进水管上设止回阀。供水管上设水温调节阀。适用于小型住宅和公用建筑中。用户的热水供应用水直接取自热水网路系统。18:07:3219如图5-4(b)。特点：热水水温稳定。设计要求：回水进水管上加止回阀。供水管上设水温调节阀。适用于浴室、洗衣房和用水量很大的工业厂房中。2.装设上部储水箱的连接方式18:07:32203．与上水混合的连接方式图5-4(c)。特点：可减少热网补水量；连接方式简单。设计要求：要求供水管压力＞上水管压力，需在上水管上设止回阀。适用于热水供应用水量很大的场合。18:07:3221(六)设计方案的选择与比较在供热工程设计中，设计方案的确定是一项重要的、且影响全局的工作，供热系统设计方案涉及到：能源合理利用和运行管理；能源、外网和热用户三个方面。供热系统设计方案的确定：应根据现行国家能源政策、有关规程规范，全面考虑热源、热网和热用户三个方面，经过技术经济比较综合分析后加以确定。18:07:32221．设计方案比较以图5-5所示的两个小区供热方案为例，讨论A、B小区供热方案，即热网加热器和热网循环水泵的组合配套问题。在A、B小区域各有二级热网向热用户供热，有三个供热方案。图5-5供热区域A、B示意图18:07:3223⑴方案一：采用两套热网如图5-6所示，对A、B两个区域采用两套热网加热系统分别供热。优点：供热系统互不干扰，可采用不同的定压方式，不同的定压点压力，不同的供、回水温度。图5-6供热方案一1—热网加热器；2—热网循环水泵缺点：初投资和运行费较高，占地面积大。适用条件：A、B区地形高度差较大，要求不同定压值，或热用户需要不同的供、回水温度的情况。18:07:3224⑵方案二：采用一套热网如图5-7所示，循环泵扬程按最远的B区选择，对距热源较近的A区进行节流。优点：系统最为简单。图5-7供热方案二1—热网加热器；2—热网循环水泵缺点：A区节流损失大，运行不经济。特别是当A区的流量明显大于B区时。适用条件：A区的流量小于B区，两区所需水泵扬程相差不大，经经济分析证明合理。18:07:3225⑶方案三：采用一套热网设中继站如图5-8所示。优点：合理、节能。适用条件：特别适合于A区的流量明显大于B区流量，和A、B两区之间距离L2较大的情况。图5-8供热方案三1—热网加热器；2—热网循环泵；3—中继泵L2L118:07:3226上述三个方案是工程中常见的并有可能采用的实际方案，具体评价哪个方案优哪个方案劣，需要根据实际情况来比较。可比较的因素有：技术因素：A区和B区的流量；两区到热源的距离，地形高差等。经济因素：初投资、运行费用。最佳方案：首先是“在技术上是可行的，在经济上是合理的”，从中选出最佳方案。18:07:32272．网路系统的划分在工程设计中，首先是要在技术上可行，然后才能进行经济比较。因此，系统划分是确定方案经常遇到的问题。以图5-5作为例，假定在热电厂内设置一套热网加热器、一套热网循环泵，供热管道有两种不同的布置方案。图5-5供热区域A、B示意图18:07:3228⑴方案一：四管制在热源处设分水器、集水器，分别向A区和B区供热，热源出口处共有四根管道，如图5-9所示。优点：可在热源处集中控制A、B区的供热时间和调节流量。缺点：管道多。图5-9方案一及水压图1—热网加热器；2—热网循环水泵3—分水器；4—集水器18:07:3229⑵方案二：两管制在热源处不设置分水器、集水器，热源出口仅有供回水两根管，如图5-10所示。优点：管道材料少。缺点：调节控制不灵活。图5-10方案二及水压图1—热闷加热器；2—热网循环水泵18:07:3230⑶两个方案的水压图也不同在方案一，距离热源较近的A区可在热源内部的分水器、集水器的阀门上节流；在方案二，则在热网分支处(或在A区热力站入口处)节流。图5-10方案二及水压图图5-9方案一及水压图18:07:3231二、蒸汽供热室外管网系统蒸汽供热系统，被广泛地应用于工业建筑，承担：生产工艺、热水供应、通风空调和供暖热负荷。根据热用户的要求，蒸汽供热系统可以分为：单管制、双管制和多管制等。18:07:3232(一)系统形式按管道数可分为：单管制双管制多管制18:07:32331．单管制蒸汽供热系统如图5-11(a)所示。只有一根供汽管，凝结水不回收，用于热水供应及工艺用途或排入疏水系统。使用条件：一般用于用汽量不大的系统。(a)不回收凝结水的单管式系统18:07:32342．双管制蒸汽供热系统如图5-11(b)所示。一根供汽管，一根回(凝)水管。使用条件：应用最广的系统。(b)回收凝结水的双管式系统18:07:32353．多管制蒸汽供热系统如图5-11(c)所示。有两根或两根以上的供汽管，一根或一根以上的回(凝)水管。使用条件：常用于生产工艺要求有几种不同压力的蒸汽的场合。(c)回收凝结水的三管式系统18:07:3236(二)与热用户的连接方式图5-12蒸汽供热系统示意图(a)生产工艺热用户与蒸汽网连接图；(b)蒸汽供暖用户系统与蒸汽网直接连接图；(c)采用汽-水换热器的连接图；(d)采用蒸汽喷射器的连接图；(e)通风系统与蒸汽网路的连接图；(f)无储水箱的热水供应图18:07:32371．与生产工艺热用户的连接方式如图5-12(a)所示为直接连接。外网蒸汽，经用户减压阀减压后，供给工艺用热设备，凝结水经疏水器、用户凝结水箱，由凝水泵送回外网凝水管。18:07:32382．与蒸汽供暖用户的连接方式如图5-12(b)所示为直接连接。外网蒸汽经减压阀降压，进入散热设备，凝结水通过疏水器进入用户凝结水箱，由凝结水泵送回外网凝水管。18:07:32393．与热水供暖用户的连接方式图5-12(c)所示为间接连接。外网蒸汽减压后进入汽-水换热器，散热后的凝结水经疏水器靠余压流回外网凝水管。热水供暖用户成独立的封闭系统，循环水泵将采暖回水送入汽-水换热器，吸热后进入散热器散热。18:07:32404．与蒸汽喷射装置的连接方式图5-12(d)所示为直接连接。外网蒸汽进入蒸汽喷射装置，抽吸供暖系统回水，混合加热后进入散热器散热。系统中多余水量从水箱溢流回外网凝结水管。18:07:32415．与通风空调系统的连接方式图5-12(e)所示为直接连接。外网蒸汽经减压阀降压后，进入散热设备，散热后的凝结水经疏水器流回外网凝水管。18:07:32426．与热水供应系统的连接方式图5-12(f)所示为间接连接。外网蒸汽经减压阀降压，进入汽-水换热器，散热后的凝结水经疏水器流回外网凝水管。热水供应系统：为开式系统，上水经汽-水换热器加热后，送到各配水点。18:07:3243第二节室外供热管网的布置一、布置原则在技术上可行，经济上合理，对周围环境影响少而协调。(1)管网主干线尽可能通过热负荷中心。(2)管网力求线路短直。(3)管网敷设应力求施工方便，工程量少。(4)在满足安全运行、维修简便的前提下，应节约用地。18:07:3244(5)在管网改建、扩建过程中，应尽可能做到新设计的管线不影响原有管道正常运行。(6)管线一般应沿道路敷设，不应穿过仓库、堆场以及发展扩建的预留地段。(7)管线尽可能不通过铁路、公路及其他管线、管沟等，并应适当地注意整齐美观。(8)街区或小区干线一般应敷设在道路路面以外，在城市规划部门同意下可将热网管道敷设在道路下面。18:07:3245供热管道与建筑物、构筑物或其他管线的最小水平净距，见表5-3。埋地热力管道或管沟外壁与建筑物、构筑物的最小水平净距表5-318:07:3246二、布置形式