摘要---34-第1章緒論引言近年來伴隨著城市化進程的快速發(fā)展，我國北方城市的冬季供暖熱負荷增長迅速，供熱系統(tǒng)是一項城市居民的必備基礎設施，其對于居民的生活品質(zhì)具有至關(guān)重要的作用。近幾年，集中供熱系統(tǒng)逐漸向北方城市開始推廣，在已建成的供熱系統(tǒng)設計及運行過程中常常存在諸多困難，導致了能源的損耗，能源使用效率低下，因此通過城市供熱輸配管網(wǎng)的探究分析，對于本次畢業(yè)設計具有重要的指導意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀見圖1-1，近幾年國內(nèi)能源生產(chǎn)及消費總量的增長趨勢愈演愈烈，但從整體情況來看，能源生產(chǎn)量的增速落后于消耗量[1]。2018年，我國在全球能源總消費量中的占比達到24%，增長了34%[2]。因此，我國的能源結(jié)構(gòu)還需要進一步優(yōu)化。圖1-1近幾年我國能源生產(chǎn)及消費總量的增長曲線圖2017年，我國建筑行業(yè)總能耗在能耗總量中的占比達到20%，其中，我國北方城鎮(zhèn)供熱能耗約占20.8%[3]。隨著我國北方城市化發(fā)展速度和經(jīng)濟水平逐漸提升，北方城鎮(zhèn)居民在環(huán)境上呈現(xiàn)更高的追求取向，加之全球生態(tài)環(huán)境的惡化，導致北方城鎮(zhèn)供暖能耗比例上升。據(jù)有關(guān)資料顯示，2018年北方城鎮(zhèn)供暖能源消耗量相比2016年上升了16%[4]。集中供熱系統(tǒng)始于1877年，美國等發(fā)達國家已經(jīng)開始研究集中供暖系統(tǒng)，并強調(diào)供暖技術(shù)的成熟性。俄羅斯的Lisotchkina研究了如何在不損害鍋爐經(jīng)濟效益的前提下提高集中供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟性[5]。Bvluev認為，集中供暖系統(tǒng)可以節(jié)省大量燃料，并通過運行控制系統(tǒng)實現(xiàn)更好的經(jīng)濟性[6]。以Kovylyanskii為例，對俄羅斯某些城市的熱量和節(jié)能情況進行了調(diào)查，對節(jié)能情況的分析表明，節(jié)能措施的確是可實際操作的[7]。丹麥很多科學家都已經(jīng)對經(jīng)濟以及環(huán)境保護予以高度關(guān)注，對于該課題研究表現(xiàn)出了較大的興趣，他們制定了一項合理的方案來控制該地區(qū)的供暖系統(tǒng)，提升系統(tǒng)熱效率的同時，還可以有效地降低熱能損耗量[8]。70年代末，發(fā)達國家發(fā)生了嚴重的能源危機。此后，發(fā)達國家開始考慮能源對社會發(fā)展的重要性，開始對大型能源供應系統(tǒng)等節(jié)能設施進行重新洗牌。此外，國外的研究人員在供熱系統(tǒng)中采用了變頻調(diào)速和功率分配的思想。針對某供熱系統(tǒng)用戶流量達不到要求的問題，GilCarlson提出了一種"主次級水泵系統(tǒng)"。該系統(tǒng)的特點是將一個大型集中供熱系統(tǒng)劃分為幾個相對獨立的子系統(tǒng)，采用該系統(tǒng)后，系統(tǒng)的節(jié)能效果顯著提高，節(jié)能率達到25%-30%[9]。這一理念是未來變頻調(diào)速等技術(shù)發(fā)展的原始形態(tài)。SomchaiPaarporn等人對供熱系統(tǒng)的能耗進行了研究，指出可以在供熱系統(tǒng)引入變速泵，使用節(jié)點閥。通過改變泵的轉(zhuǎn)速，可以調(diào)節(jié)供熱管道的流量，有效降低供熱系統(tǒng)的能耗[10]。Hartman利用自動控制系統(tǒng)改善了傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的節(jié)能空間[11]。由于我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民的生活質(zhì)量明顯提高。集中供熱工程作為基礎設施建設，國內(nèi)學者著手對集中供熱展開相關(guān)的探究分析。對于集中供熱管網(wǎng)優(yōu)化課題的研究分析，前蘇聯(lián)以及北歐地區(qū)則是該方面的佼佼者，我國的供熱研究成果正是基于這些地區(qū)的研究成果而發(fā)展起來的。60年代初，蘇聯(lián)開始用計算機計算供電網(wǎng)絡。一位前蘇聯(lián)學者在相關(guān)研究的基礎上，提出了各種模擬熱網(wǎng)水力勞動的計算方法。借助計算方法，計算出多熱源多環(huán)熱網(wǎng)的水力情況，從而應用到對熱網(wǎng)規(guī)劃、設計和改造過程中。徐明才則圍繞集中供熱系統(tǒng)循環(huán)泵在引變頻調(diào)速技術(shù)之后其的節(jié)能成效以及未來發(fā)展空間等問題展開研究分析，采用不同的節(jié)能率集中供熱系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)方法簡化了供熱系統(tǒng)的流量控制，達到了節(jié)能效果[12]。張鵬則探究分析了分布式變頻泵供熱管網(wǎng)，立足于系統(tǒng)能耗以及經(jīng)濟效益的視角，展開相應地研究分析。深入剖析實際的供熱管網(wǎng)，即可獲得管網(wǎng)中每一位置分布式泵零壓能耗的計算公式，利用經(jīng)濟學的相關(guān)知識建立了經(jīng)濟目標函數(shù)，提升了系統(tǒng)的經(jīng)濟性[13]。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，混水系統(tǒng)憑借其出色的節(jié)能效果出現(xiàn)在集中供熱系統(tǒng)中。江億院士提出通過在每棟建筑的熱入口安裝一臺混合泵，可以有效地處理局部供熱過熱弊端，為集中供熱系統(tǒng)的熱力入口連接方式提供新的思路和方法[14]。太原理工大學的王妍則表示，單管混水直連供熱系統(tǒng)具有諸多特殊功能，可以解決諸多其他普通水泵無法處理的問題，使用分布式變頻泵與多熱源予以同步供熱，分別從分熱量計量的運轉(zhuǎn)調(diào)控、無補償直埋等六個方面與雙管供熱系統(tǒng)進行了對比驗證，概括歸納了該系統(tǒng)具有的優(yōu)勢特征，同時還提出了系統(tǒng)設計方法[15]。集中供熱系統(tǒng)現(xiàn)已經(jīng)走過了長達140年的發(fā)展歷程。在該過程，各國家及地區(qū)依據(jù)現(xiàn)實情況，完善與發(fā)展與之相匹配的集中供熱系統(tǒng)，進而形成了獨具特色的集中供熱系統(tǒng)。北歐國家地處于嚴寒區(qū)，對于供熱需求更為強烈，因此他們在早些時期就已經(jīng)開始實施集中供熱，起步相對較早，歷經(jīng)數(shù)十年的不斷優(yōu)化和改進，極大地提高了集中供熱質(zhì)量，供熱已基本實現(xiàn)全覆蓋[16]。東歐國家和俄羅斯很早就已經(jīng)投入到對集中供熱的探索事業(yè)中，起步早，發(fā)展快。俄羅斯已經(jīng)成為集中供熱領域的佼佼者，擁有的供熱技術(shù)更是位居于全球首要位置。熱電聯(lián)產(chǎn)正是俄羅斯集中供熱的第一大核心目標所在。俄羅斯充分汲取數(shù)十年積累的大量集中供熱的實踐經(jīng)驗，指出"熱電聯(lián)產(chǎn)供熱系統(tǒng)是一種最高、最集中的供熱形式，是提高熱電生產(chǎn)熱經(jīng)濟性的關(guān)鍵手段"[17]。僅俄羅斯一個國家，其的集中供熱在城市供熱總數(shù)量中的占比高達80%，而其首都莫斯科正在建設全球規(guī)模最大的集中供熱系統(tǒng)，其是由14個熱電廠、71個調(diào)峰鍋爐共同構(gòu)成的，主要用途為城市供熱[18]。日本政府將能源短缺、城市空氣污染、集中供熱和集中供熱等問題確立為全國性的重要研究課題，并取得了相當可觀的研究成效。當前，日本很多地區(qū)都已經(jīng)落實了集中供熱和供冷[19]。芬蘭地區(qū)擁有自身獨特的優(yōu)勢條件，開發(fā)區(qū)供熱，熱源采取的是熱電生產(chǎn)形式，芬蘭供熱系統(tǒng)的根本目的在于經(jīng)濟效益，供熱系統(tǒng)監(jiān)控已經(jīng)達到完全自動化水平，使用的是熱計量系統(tǒng)，系統(tǒng)可靠可控，效率高，能耗低[20]。我國的集中供熱系統(tǒng)起步于20世紀50年代時期。我國集中供熱技術(shù)起源于前蘇聯(lián)，因此在集中供熱的前期階段，主要是對前蘇聯(lián)先進供熱體制及經(jīng)驗的汲取與參考。上世紀70年代，我國在供熱系統(tǒng)和新型熱輻射系統(tǒng)的研發(fā)方面取得了巨大進展。80年代以來，我國集中供熱業(yè)務開始發(fā)展，換熱站、區(qū)域鍋爐房等各種類型的集中供熱系統(tǒng)先后已經(jīng)啟動。在此之前，供熱系統(tǒng)使用的是低溫水供熱。但隨著熱網(wǎng)規(guī)模的不斷壯大以及換熱設備的更新迭代，間接連接系統(tǒng)現(xiàn)已廣泛應用至集中供熱系統(tǒng)中采取這種獨特的連接方式，便可以便可以實現(xiàn)熱用戶與外網(wǎng)的水系統(tǒng)的獨立性。隨著我國熱網(wǎng)規(guī)模的逐步增大，熱電聯(lián)產(chǎn)機組的參數(shù)及容量不斷上升，集中供熱系統(tǒng)節(jié)能效率提高，節(jié)能成效優(yōu)異，使用熱電聯(lián)產(chǎn)可以有效地弊端常規(guī)小鍋爐引發(fā)的環(huán)境大氣污染問題。熱電廠鍋爐是一種容量較大的鍋爐，具有效率高、污染小的優(yōu)勢特征。進入21世紀，我國綜合經(jīng)濟實力的顯著提升，極大地帶動了集中供熱系統(tǒng)的進步與發(fā)展。正因為國民生活品質(zhì)提升，需求增加，人們對于供熱質(zhì)量具有更高標準的要求，北方地區(qū)各大城市的集中供熱系統(tǒng)都呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢。但是，與發(fā)達國家相比，我國供熱系統(tǒng)的水故障仍然十分嚴重，主要原因是我國集中供熱系統(tǒng)的控制協(xié)調(diào)措施仍然滯后。隨著熱量計量和分區(qū)調(diào)節(jié)技術(shù)的普及，供熱系統(tǒng)的自動化水平提升。正因為自動化控制設備的不斷更新迭代，集中供熱系統(tǒng)的應用發(fā)展逐漸趨向于自動化、智能化。1.3本章小結(jié)本章對具體學者的相關(guān)研究做簡要敘述，分析了某小區(qū)建筑內(nèi)部供熱系統(tǒng)的實際熱負荷與管徑計算與選用方法，并對住宅小區(qū)的供熱管網(wǎng)布置、供暖系統(tǒng)設計、供熱管道敷設等各方面作以具體地闡述介紹，提出了住宅小區(qū)室外供熱管網(wǎng)設計的設計原則，對長春市某小區(qū)室內(nèi)外供熱管網(wǎng)系統(tǒng)設計有一定參考。第3章熱負荷計算設計參數(shù)2.1工程概況本次設計對象為長春某小區(qū)內(nèi)供熱管網(wǎng)設計及單體建筑內(nèi)供熱系統(tǒng)設計，建筑面積共計為3338.61m2，地上有7層，總高為20.3m，一層車庫，二到六層是住宅，七層則是閣樓。地處于長春市。本設計確定能系統(tǒng)冬季熱負荷計算、住宅區(qū)熱網(wǎng)方案、建筑內(nèi)部供熱系統(tǒng)等。同時根據(jù)長春地區(qū)的氣候條件，因地制宜的進行規(guī)劃與設計;在保證正常使用需求的同時，盡量減少能源消耗和初投資，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。2.2氣象參數(shù)根據(jù)規(guī)定[21]"供暖室外計算溫度，應采用歷年平均每年不保證5天的日平均溫度，長春地區(qū)供暖室外計算溫度為-21.1，故選定日平均溫度為-21.1的日子為室外供暖計算日。在長春市氣象資料中，供暖室內(nèi)計算溫度取20，供暖天數(shù)為169天。2.3熱源參數(shù)2.3.1熱媒分類供熱系統(tǒng)常用的介質(zhì)是水、蒸汽和空氣。供暖系統(tǒng)的熱媒應根據(jù)安全、衛(wèi)生、經(jīng)濟、建筑性質(zhì)和區(qū)域供熱條件等因素確定。根據(jù)資料[22]，可知：表2-1民用建筑熱媒選擇民用及公共建筑建筑種類適宜采用允許采用居民建筑、醫(yī)院、幼兒園托兒所等不超過95℃的熱水1低壓蒸汽2不超過110℃的熱水辦公樓、學校、展覽館等1不超過95℃的熱水2低壓蒸汽不超過110℃的熱水一般俱樂部、影劇院等1不超過110℃的熱水2低壓蒸汽不超過130℃的熱水注：1低壓蒸汽選擇≤70Kpa壓力的蒸汽。2熱媒選擇蒸汽，技術(shù)論證作為管理，并在經(jīng)濟上需求滿足可適用。根據(jù)資料[21]：選擇熱水傳遞熱量的好處有：1)熱能利用的效率高。2)熱水能夠調(diào)節(jié)水溫，從而調(diào)節(jié)供熱，不僅避免了供熱管網(wǎng)的熱損，而且符合供熱網(wǎng)的衛(wèi)生條件。3)積蓄足夠的熱量，耗水高，水比熱大。所以，熱力、水力工況的短期失調(diào)不影響供暖系統(tǒng)。4)支持遠距離傳遞熱量，供熱半徑較大。通過蒸汽傳遞熱量，較之熱水的好處有：1)蒸汽熱媒的適用范圍更大，能夠適應不同熱用戶的需要。特別是在生產(chǎn)工藝中，可以支持蒸汽供熱。2)汽網(wǎng)的輸送蒸汽凝結(jié)水比較節(jié)能，以自身壓力驅(qū)動，無需循環(huán)系統(tǒng)，節(jié)能。3)傳熱系數(shù)與溫度大，無需太多的散熱設備面積，減少了裝置費用。4)因為蒸汽密度小，在高層建筑以及地形不平坦的地區(qū)，使用以及輸送無需設置靜壓，連接簡單，運行便捷。但是蒸汽介質(zhì)有如下缺點：（1）能源效率低（2）凝結(jié)水回收難度大，鹽水(軟化水)以及熱損失都很高。（3）蒸汽在使用和輸送過程中損失大。（4）以蒸汽輸送距離短。系統(tǒng)的熱媒采用蒸汽要符合下列原則:(1)只要是用戶用汽參數(shù)一樣的中小型工廠，都選擇單管蒸汽系統(tǒng)。(2)只要是用戶用汽參數(shù)高，優(yōu)先選擇雙管蒸汽系統(tǒng)。(3)在供熱周期有限時，采暖通風的耗汽量低于全廠的50%，優(yōu)先選擇單管蒸汽系統(tǒng)，節(jié)省初期投資成本。當供熱周期較長，采暖通風的蒸汽消耗超過50%時，宜選擇雙管蒸汽系統(tǒng)，一個蒸汽管用于取暖和通風，另一個蒸汽管是專門用于生產(chǎn)，全年運行。(4)只要全廠大部分用戶都是以蒸汽傳熱，部分用戶以熱水為熱媒，就選擇單管蒸汽系統(tǒng)，在其中一用戶的位置安置換熱站，通過蒸汽加熱低溫水(不足95℃)，作為少數(shù)用戶的熱水采暖。結(jié)合上述蒸汽以及水熱媒的特質(zhì)，對于熱電廠的供熱系統(tǒng)，對于低位熱的熱用戶，優(yōu)先選擇熱水供熱。長春市某住宅小區(qū)室外供暖管網(wǎng)設計針對的是民用建筑，熱源為換熱站。對比蒸汽、熱水的供熱特點，適用于熱水供熱方式。2.3.2熱媒參數(shù)此次設計的熱負荷為供暖熱負荷，因此熱媒參數(shù)為=50℃，=40℃；2.4維護結(jié)構(gòu)參數(shù)墻體均選用混凝土加氣混凝土280(087001)，厚度為350mm，對應的材料厚度可得:K=0.71W/(m·℃)；屋面由概況中對應的材料布置，對應的材料和厚度可得:K=0.414W/(m·℃)；外窗為單層塑鋼窗，窗高2000mm，傳熱系數(shù)為:K=4.94W/(m·℃)。在設計過程中，優(yōu)化方案，選擇一種先進，合理，方便管理的供熱方式。

熱負荷計算3.1室外供熱系統(tǒng)熱負荷計算為完成好本次設計，需對設計對象進行準確的調(diào)查和統(tǒng)計，正確的計算出各建筑物的熱負荷，以完成供熱管網(wǎng)的設計工作。3.1.1熱指標選擇熱指標包括面積與體積兩類，是室內(nèi)外溫度相差低于等于1℃時，單位面積、體積的供暖熱負荷。供暖熱負荷、建筑物圍護結(jié)構(gòu)關(guān)系著經(jīng)圍護結(jié)構(gòu)的耗熱。民用建筑，通常選擇面積熱指標法。體積熱指標法則適用于工業(yè)建筑。因為本設計針對的是住宅，所以，以面積熱指標法計算其熱負荷。根據(jù)相關(guān)規(guī)范中[22]的熱指標圖表表3-1采暖熱指標推薦值()建筑物類型住宅居住區(qū)綜合學校辦公醫(yī)院、托幼商店食堂、餐廳大禮堂、體育館采取節(jié)能措施40～4545～5550～7055～7055～70100～130100～1503.1.2供暖熱負荷計算供暖設計熱負荷可采用體積或面積熱指標法[21]進行計算。1、體積熱指標法計算供暖設計熱負荷，可按下式進行概算（3-1）式中－建筑物的供暖設計熱負荷，;－建筑物外圍體積，－供暖室內(nèi)計算溫度，℃－供暖室外計算溫度，℃－建筑物體積熱指標，2、面積熱指標法計算供暖設計熱負荷，可按下式進行概算（3-2）式中：－建筑物的供暖設計熱負荷，;－建筑物的建筑面積，;－建筑物供暖面積熱指標，3.1.3熱負荷計算結(jié)果本設計針對的是住宅區(qū)，選擇面積熱指標法，建筑物的熱負荷計算如下表：表3-2住宅區(qū)面積熱指標法與建筑物熱負荷計算表建筑編號面積熱負荷設計熱指標熱負荷13338.61133544.440133.524024.56160982.440161.033709.414837640148.441854.7741884074.252782.0511128240111.363338.61133544.440133.573338.61133544.440133.586036.84241473.640241.592782.0511128240111.3102782.0511128240111.3116036.84241473.640241.5123338.61133544.440133.5133338.61133544.440133.5143338.61133544.440133.5152967.52118700.840118.7162798.96111958.440112.0173338.61133544.440133.5184024.56160982.440161.0193338.61133544.440133.5208049.12321964.840322.0212012.2880491.24080.5226036.86241474.440241.5233338.61133544.440133.524389.1155644015.564882352804035.28389155604015.56771308404030.84389155604015.56974389604038.96315126004012.625315126004012.6974389604038.96389155604015.56771308404030.84389155604015.56260104004010.426757430296040302.96271313525204052.52281112444804044.483.2室內(nèi)供熱系統(tǒng)熱負荷計算3.2.1熱負荷計算依據(jù)供熱系統(tǒng)的目的在于通過減少建筑的熱量流失，提高室內(nèi)溫度，創(chuàng)造一個溫暖舒適的室內(nèi)空間。要讓供熱系統(tǒng)具備該功能，應該及時掌握建筑物冬季熱損失情況。建筑物耗熱量由建筑物外維護結(jié)構(gòu)耗熱量、冷風滲透耗熱量以及冷風侵入耗熱量組成。查文獻[21]可知建筑物耗熱量按式3-3計算:(3-3)式中:-建筑物單位面積耗熱量，-單位建筑面積通過圍護結(jié)構(gòu)的耗熱量，-單位建筑面積的空氣滲透熱量，-單位建筑面積的建筑物內(nèi)部得熱量(包括炊事，照明，家電和人體散熱等)，一般散發(fā)量不大，且不穩(wěn)定，通?？刹挥?。3.2.2圍護結(jié)構(gòu)的耗熱量該耗熱量主要是指圍護結(jié)構(gòu)的附加耗熱量與基本耗熱量。1、圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量建筑物圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量，按一維穩(wěn)態(tài)傳熱過程計算，按參考文獻[22]中所給公式計算

(3-4)式中:——圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量，;——圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，;——圍護結(jié)構(gòu)的傳熱面積，;——供暖室內(nèi)計算溫度，;——供暖室外計算溫度，。房間、供暖建筑的基本耗熱量是其圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量之和:(3-5)2、圍護結(jié)構(gòu)附加(修正)耗熱量實際熱耗量會受到氣象條件、建筑條件等多種因素的影響，應該進行修正。修正的耗熱量就是附加的(修正)圍護結(jié)構(gòu)耗熱量。一般，以基本耗熱量的百分率加以修正。分為高度附加、朝向修正、風力附加。朝向修正耗熱量朝向修正率的取值根據(jù)資料[23]中得:表3-3長春市朝向修正率朝向修正率北、東北、西北0～10％東南、西南-10～-15％東、西-5％南-15～-30％(2)風力附加耗熱量該建筑處于長春市，冬季室外平均風速為2.6m/s。，根據(jù)資料[23]中有關(guān)規(guī)定，本設計不考慮風力附加。(3)高度附加耗熱量參考文獻[23]規(guī)定:民用建筑和工業(yè)建筑的高度附加率(樓梯間除外)，只有當當房間高度大于4m時才考慮高度附加。本設計層高為2.95m，不考慮高度附加。本設計維護結(jié)構(gòu)的熱量消耗僅限于朝向修正。(3-6)3.2.3冷風滲透耗熱量室外冷空氣經(jīng)窗、門等流通到室內(nèi)，受熱逸出。將冷空氣由室外溫度升高到室內(nèi)溫度需要耗費的熱量，就叫做冷風滲透耗熱。冷風滲透耗熱量可采用縫隙法進行計算，根據(jù)資料[23]中所給公式計算。(3-7)式中——冷風滲透耗熱量（）；——冷空氣的比定壓熱容，；——供暖室外計算溫度下的空氣密度，本設計取；V——經(jīng)門、窗縫隙滲入室內(nèi)的總空氣量（）；0.278——單位換算系數(shù)，。按參考文獻[23]中計算(3-8)式中——每米門、窗縫隙滲入室內(nèi)的空氣量，根據(jù)參考文獻[23]取值。雙層塑鋼窗取2.52，單層木門取4.06;——門窗縫隙的計算長度；——滲透空氣量的朝向修正系數(shù)，由參考文獻[23]中查得：表3-4長春滲透空氣量的朝向修正系數(shù)值地點北東北東東南南西南西西北長春0.350.3.4冷風侵入耗熱量冬天在熱壓與風壓的共同作用下，冷空氣從外門流進室內(nèi)。再將冷空氣的溫度提高到室內(nèi)溫度需要耗費的熱量就是冷風侵入耗熱量。外門的冷風侵入耗熱量可按參考文獻[23]計算:(3-9)式中——外門的基本耗熱量（）；——考慮冷風侵入的外門附加率，按參考文獻[23]選用。表3-5外門附加率外門布置一道門兩道門三道門主要出入口附加率65n%80n%60n%500%為建筑物樓層數(shù)故房間總的熱負荷為:(3-10)3.2.5熱負荷計算結(jié)果冬季采暖室內(nèi)計算溫度取值如下:居住建筑臥室客廳取20;衛(wèi)生間取25;樓梯間取16。經(jīng)計算，本住宅樓總熱負荷為110。具體熱負荷計算如以下客廳為算例:房間編號房間類型面積(㎡)采暖圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量冬季采暖圍護結(jié)構(gòu)附加耗熱量冬季采暖圍護結(jié)構(gòu)耗熱量冬季采暖縫隙滲透耗熱量冬季總熱負荷(含戶間傳熱)冬季熱負荷(不含戶間傳熱)冬季總熱負荷指標(含戶間傳熱)冬季熱負荷指標(不含戶間傳熱)冬季總熱負荷建筑指標(含戶間傳熱)冬季總熱負荷建筑指標(不含戶間傳熱)301[分戶]3001[臥室]8.56698775552808808959595953002[臥室]8.5704-90615862262273.273.273.273.23003[餐廳]16355534089250050031.23005[客廳]17813-1466671067767739.839.839.839.83006[衛(wèi)生間]5.137083772139939978.278.278.278.23011[廚房]4.536160421117539539119.7119.7119.7119.7總計301[分戶]59.63271-2832433013544354459.559.500第6章室外供熱管網(wǎng)設計室內(nèi)供熱系統(tǒng)設計4.1供熱系統(tǒng)形式的選擇4.1.1按介質(zhì)循環(huán)動力可分為重力循環(huán)系統(tǒng)和機械循環(huán)系統(tǒng)。重力循環(huán)系統(tǒng)依靠系統(tǒng)中不同水溫產(chǎn)生的密度差使水流循環(huán)，不需要設置其他的動力設備。但受水溫差限制，其循環(huán)動力小，作用范圍有限。機械循環(huán)系統(tǒng)依靠水泵提供的機械力，使熱水在系統(tǒng)中循環(huán)。與重力循環(huán)相比，機械循環(huán)的作用范圍更大。4.1.2按熱水介質(zhì)是否接觸大氣分成開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)的循環(huán)系統(tǒng)物質(zhì)不與空氣相接觸，僅在系統(tǒng)最高處設定膨脹水箱并有排氣管和排水設備。閉式系統(tǒng)在水泵運作或關(guān)閉其間，管中都填滿水，管路和設備內(nèi)部不容易造成污垢和結(jié)垢，閉式系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)水泵的水泵揚程只需能克服循環(huán)系統(tǒng)摩擦阻力，而無需考慮能克服提高水的靜水壓，水泵耗電量較小。開式水系統(tǒng)在管路中間一般設立貯儲水箱(或蓄水池)用于連接外部，回水時靠重力自流到回蓄水池。開式系統(tǒng)的貯水箱具備有一定的儲能功效，能夠降低設備的打開的時間，且溫度起伏能夠小一些。但開式系統(tǒng)水里氧氣含量較高，管路和設備易結(jié)垢，而且水泵揚程要加上水的提高的高度，水泵用電量大。實際工程中，熱水供暖系統(tǒng)一般采用閉式系統(tǒng)。

4.1.3按管線結(jié)構(gòu)形式劃分1.垂直式和水平式：如果系統(tǒng)中各層散熱器或換熱設備主要采用立管連接的形式，該系統(tǒng)稱為垂直式系統(tǒng)，若散熱器或換熱設備主要是用水平管道連接在一起，則該系統(tǒng)稱為水平式系統(tǒng)。水平式適用于大面積的多層建筑和公共建筑。與垂直式系統(tǒng)相比，水平式系統(tǒng)具有以下特點：(1)管路簡單，施工方便，系統(tǒng)總造價一般較垂直式少；(2)立管數(shù)少，樓板打洞少，沿墻無立管，對室內(nèi)環(huán)境影響較??；(3)便于分層管理和調(diào)節(jié)。水平式的缺點主要是：(1)排氣不如垂直式方便；(2)當串聯(lián)換熱設備較多時，容易出現(xiàn)水平失調(diào)；(3)在重力循環(huán)系統(tǒng)中，底層環(huán)路的自然作用壓力較小，使下層的水平支管的管徑過大，所以在重力循環(huán)系統(tǒng)中，采用垂直式系統(tǒng)較為適宜。垂直式和水平式系統(tǒng)在工程中都很普遍，具體應用視實際要求確定。2.單管式和雙管式：無論垂直或水平式系統(tǒng)，都有單管和雙管形式之分。a、單管系統(tǒng)：各組換熱設備通過一根管道串聯(lián)在一起，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，造價低，主要缺點是各換熱設備流量單獨調(diào)節(jié)困難。b、雙管系統(tǒng)：各組換熱設備并聯(lián)在供、回水管之間。雙管式系統(tǒng)各換熱設備流量可單獨控制，使用靈活、調(diào)節(jié)方便。3.上供式、下供式和中供式；對垂直式水系統(tǒng)，還可依照供、回水管道在建筑物中的區(qū)域?qū)ζ溥M行系統(tǒng)的劃分。供水干管安裝在建筑物上端空間，依照每一個立管由上到下對其進行介質(zhì)分配的系統(tǒng)，稱為上供式系統(tǒng)；供水干管安裝在建筑物的下側(cè)，依照每一個立管從下到上分配介質(zhì)的系統(tǒng)，稱為下供式系統(tǒng)；供水干管安裝在建筑物的正中間，依照每一個管分別為向上和向下分配介質(zhì)的系統(tǒng)，稱為中供式系統(tǒng)。同程式和異程式：根據(jù)系統(tǒng)中各循環(huán)環(huán)路流程長度是否相同，有同程式和異程式系統(tǒng)之分。異程式系統(tǒng)中各循環(huán)環(huán)路的流經(jīng)路線長度各不相同，其環(huán)路阻力不易平衡，阻力小的近端環(huán)路流量較大，遠端環(huán)路的阻力大，其流量相應會減小，從而造成近端用戶比遠端用戶所得到的熱量多，形成水平失調(diào)。同程式系統(tǒng)則可避免或減輕水平失調(diào)。4.2本章小結(jié)綜上所述，該住宅室內(nèi)供暖系統(tǒng)中支管選擇雙立管異程式供熱系統(tǒng)，干管選擇下供下回異程式供熱系統(tǒng)。

室內(nèi)散熱設備的選擇及計算5.1散熱器的選擇計算及布置按照供暖房間的耗熱量，可以測算得到房間對應的散熱器面積，以及散熱器的數(shù)量。5.1.1散熱器的選擇原則供暖系統(tǒng)的散熱裝置是系統(tǒng)的核心組成，負責將熱量傳遞到房間各處，提供房間的熱量，提高室內(nèi)溫度，散熱器是比較常見的末端散熱裝置，供暖系統(tǒng)的熱媒經(jīng)散熱器的壁面，通過對流傳熱和輻射傳熱將熱量傳遞到房間各處。散熱器要求有:(1)熱工性能。傳熱系數(shù)越大，散熱器的散熱性能更優(yōu)越。要增加散熱器的散熱量，提高散熱器傳熱系數(shù)，就要擴大散熱器外壁的散熱面積(比如可以在外壁上增加肋片)、提高散熱器的輻射強度、增加散熱器附近的空氣流速。(2)經(jīng)濟。房間內(nèi)，散熱器的單位散熱量所消耗的金屬構(gòu)件越小，成本越低，經(jīng)濟性越好。(3)安裝流程以及工藝。散熱器的壓力承受與機械強度應該滿足要求;散熱器的結(jié)構(gòu)設計要考慮到組合對應散熱面積的要求，結(jié)構(gòu)盡可能地小，不占用房間的空間與面積;散熱器的生產(chǎn)工藝要支持批量生產(chǎn)。(4)美觀、衛(wèi)生。散熱器的表面不粗糙，沒有灰塵堆積，保持房間的美感。(5)耐用性。散熱器的耐磨損與耐腐蝕性要強。散熱器的最佳選擇是鑄鐵散熱器，結(jié)構(gòu)單一，防腐蝕，耐用性好，熱穩(wěn)定性好。綜上，結(jié)合車庫及住宅特點，優(yōu)先選擇在車庫內(nèi)布置柱翼橄欖745型散熱器。該散熱器的傳熱系數(shù)與金屬熱強都比較好，觀感好，滿足衛(wèi)生要求，安裝方便，可以落地。5.1.2散熱器的計算(1)散熱器的散熱面積[21]按下式計算:表5-1散熱器的散熱面積公式參數(shù)——散熱器的散熱量，:——散熱器熱媒平均溫度，；——供暖室內(nèi)計算溫度，；——散熱器的傳熱系數(shù)，——散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)；——散熱器連接形式修正系數(shù)；——散熱器安裝形式修正系數(shù)；——散熱器的散熱面積(2)該建筑供暖的供回水溫度分別為50/40，散熱器內(nèi)熱媒的平均溫度

=(50+40)/2=45式中——散熱器進水溫度，;——散熱器出水溫度，;(3)散熱器傳熱系數(shù)值，是表示當散熱器內(nèi)熱媒平均溫度與室內(nèi)氣溫相差1時，每散熱器面積所散出的熱量。它反映了散熱器散熱能力的強弱。根據(jù)公式(5-1)其中求得=67.59(4)散熱器的傳熱系數(shù)K和散熱量Q值是在一定的條件下，通過實驗測定的。若實際情況與實驗條件不同，則應對所測值進行修正。a散熱器組裝片數(shù)修正系數(shù)[21]。b散熱器連接形式修正系數(shù)值。此次設計是采用的簡單的同側(cè)上進下出，所以=1.00[21]。c散熱器安裝形式修正系數(shù)值，安裝在房間內(nèi)的散熱器，可有多種方式，如敞開裝置、或加裝遮擋罩板等，取=1.00[21]。5.1.3散熱器的布置散熱器底部距地面不應小于60，通常取150;頂部距窗臺板不小于50;背部與墻面凈距不小于25。且將散熱器放在外窗臺下，使沿散熱器增加的對流熱能夠抑制玻璃的冷空氣流動和輻射，保持室內(nèi)空氣溫度；針對樓梯井等安全隱患，散熱器供暖管理方法應選用單獨的立管和支管，嚴禁安裝調(diào)節(jié)閥。本設計的散熱器布置如平面圖5-1所示圖5-1本設計散熱器布置平面圖5.1.4散熱器計算算例以1001車庫散熱器計算為例說明計算過程，其他車庫內(nèi)的散熱器布置片數(shù)的計算結(jié)果詳見表5-2。表5-2散熱器計算表房間類型房間編號散熱器類型房間熱負荷（）標準散熱量（/片）片數(shù)車庫1001柱翼橄欖745型75967.59121002柱翼橄欖745型65567.59101003柱翼橄欖745型65567.59101004柱翼橄欖745型62667.59101005柱翼橄欖745型62667.59101006柱翼橄欖745型65567.59101007柱翼橄欖745型65567.59101008柱翼橄欖745型62667.59101009柱翼橄欖745型62667.59101010柱翼橄欖745型65567.59101011柱翼橄欖745型65567.59101012柱翼橄欖745型75967.59121013柱翼橄欖745型60667.5991014柱翼橄欖745型50967.5981015柱翼橄欖745型48967.5981016柱翼橄欖745型50967.5981017柱翼橄欖745型49367.5981018柱翼橄欖745型49367.5981019柱翼橄欖745型50967.5981020柱翼橄欖745型48967.5981021柱翼橄欖745型50967.5981022柱翼橄欖745型49367.5981023柱翼橄欖745型49367.5981024柱翼橄欖745型50967.5981025柱翼橄欖745型48967.5981026柱翼橄欖745型50967.5981027柱翼橄欖745型60667.599樓梯間1028柱翼橄欖745型448867.59671029柱翼橄欖745型448867.59671030柱翼橄欖745型448867.59671001車庫設計熱負荷為759W，室內(nèi)安裝柱翼橄欖745型散熱器，散熱器靠墻明裝。供暖系統(tǒng)為單管上供下回式。設計散熱器供回水溫度為50℃/40℃，室內(nèi)管道敷設在地溝內(nèi)暗裝，支管與散熱器的連接方式為同側(cè)連接上進下出，求散熱器面積及片數(shù)。由上可知，對柱翼橄欖745型散熱器根據(jù)式=759/67.59=11.3；取整數(shù)，應采用柱翼橄欖745型散熱器12片。5.2地板輻射供暖設計該住宅樓供熱系統(tǒng)供回水溫差較小，且地板供暖具有如下優(yōu)點:(1)節(jié)能。結(jié)合不同采暖系統(tǒng)的室內(nèi)溫度測試，地板輻射效果最好，前提相同的情況下，地板采暖房間的室內(nèi)溫度較普通散熱器溫度降低了2-3，節(jié)能，運行成本低。(2)舒適。地板低溫輻射采暖的散熱器就是地板，不僅可以對人體傳遞熱量，向空氣散熱，也會與外圍結(jié)構(gòu)、家具的表面輻射換熱，提高壁面溫度，避免四周表面對人體的冷輻射。在溫度與輻射強度的作用下，室溫保持恒定，是滿足人體散熱需求的熱環(huán)境，讓人產(chǎn)生腳暖頭涼的舒適感，舒緩室內(nèi)人員的壓力。(3)美觀。因為室內(nèi)沒有明裝散熱器與相關(guān)管道，留出了2-3%的使用面積，留出了更多的裝修空間。(4)地板采暖更滿足節(jié)能與分戶計量的要求。管道設置，系統(tǒng)阻力值，都要結(jié)合現(xiàn)實情況，設計人自行設置。(5)耐用性好，衛(wèi)生且安全。故本建筑內(nèi)住宅均選擇地板供暖。5.2.1塑料管材的選用目前建筑供暖地熱盤管主要有UPVC管，CPVC管，PB管，PAP管，PE-X管，PP-R管，ABS管，不銹鋼塑料復合管等。我國常用的主要有PAP管，PE-X管，PP-R管。它們具有塑料管質(zhì)量輕，耐腐蝕，不結(jié)垢，使用壽命長等優(yōu)點外，還具有以下特點:(1)衛(wèi)生需要滿足，適合水系統(tǒng)，防止金屬管材生銹水現(xiàn)象;(2)優(yōu)越的耐熱性，以上3種管材的溫度上限都是95℃;(3)安裝方便，連接可靠。本工程根據(jù)設計條件選用交聚乙烯塑料管。5.2.2地熱盤管布置本設計選擇交聚乙烯塑料管，總管安裝在各樓層的管道井內(nèi)，單獨布置支管連接各熱用戶，各熱用戶單獨在室內(nèi)設置分水器，地熱盤管的設計根據(jù)房間進行分組。管道安裝選擇雙回蛇形，廚房、衛(wèi)生間適用于直列形與往復形:影響塑料埋管鋪設的核心要素為塑料埋管的彎曲半徑最低值。所以，要控制地板表面溫度，避免引起人腳部的不適，最好是地板表面溫度均衡。此外，施工問題也很關(guān)鍵。雙回形的布置形式，穿過地面中心點的剖面，埋管按照高、低間隔的方式安裝，會引起"均化"及"零熱面"效應，以保證板面溫度場的均衡協(xié)調(diào)，鋪設彎曲度數(shù)多是90°，所以，地熱盤管鋪設不復雜，不能存在埋管相交的問題。首層的地面、廚房、衛(wèi)生間要加設防水層。以聚苯乙烯保溫板維持外墻接觸和供暖地面構(gòu)造層的溫度，選擇管距在100-250mm。5.2.3分集水器的設置本設計分集水器放在門口，充分利用房間空間，留出使用面積的同時提高安裝便利性。安裝位置如平面布管圖所示。圖5-2安裝位置平面布管圖分水器的正視圖如下:圖5-3分水器正視圖分水器的側(cè)視圖如下:圖5-4分水器側(cè)視圖5.3水力計算5.3.1供熱系統(tǒng)水力計算的步驟(1)確定網(wǎng)路中熱媒的計算流量式中：——供暖系統(tǒng)用戶的計算流量，;——供暖系統(tǒng)用戶的設計熱負荷，;——水的比熱，取;——網(wǎng)路的設計供、回水溫度，。(2)確定供熱系統(tǒng)的干管及其平均比摩阻供熱系統(tǒng)水力計算是從干管開始。系統(tǒng)中平均比摩阻最小的一條管線，稱為干管。在一般情況下，供熱系統(tǒng)中立管通常情況下會被看做是干管。根據(jù)資料[25]，在通常情況下供熱系統(tǒng)干管的比摩阻建議采用30~70進行計算。(3)根據(jù)熱水網(wǎng)路主干管各管段的計算流量和經(jīng)濟比摩阻值，確定各管段的管徑和相應的實際比摩阻值。根據(jù)選用的公稱直徑和管中局部阻力形式，確定管段局部阻力當量長度及折算長度。(4)根據(jù)管段折算長度的總和利用下式計算各管段壓降(5-1)式中，——管段壓降，；——管段的實際比摩阻，；——管段的實際長度，；——局部阻力當量長度。由此，結(jié)合管段的流量可利用水力計算表確定干管與支管的公稱直徑、實際比摩阻及實際壓降。計算如下表編號負荷公稱外徑長度供水1614475284702.950.41034.5101.83.0082.87248.6350.4供水2487454192702.950.325052.15104.3169.5供水3389273347502.950.42851.5152.02.0090.12180.2332.3供水4292242513502.950.32129.787.72.0050.79101.6189.2供水5195211678402.950.35851.2151.02.0063.28126.6277.6供水69818844322.950.23727.982.22.0027.6955.4137.6回水1614475284702.950.41034.5101.83.0082.87248.6350.4回水2487454192702.950.325052.15104.3169.5回水3389273347502.950.42851.5152.02.0090.12180.2332.3回水4292242513502.950.32129.787.72.0050.79101.6189.2回水5195211678402.950.35851.2151.02.0063.28126.6277.6回水69818844322.950.23727.982.22.0027.6955.4137.6室外供熱管網(wǎng)設計6.1管網(wǎng)的布置6.1.1小區(qū)的管網(wǎng)布置型式在整個集中供熱系統(tǒng)中，熱網(wǎng)的功能和作用是無可替代的，通過熱網(wǎng)能夠高效地輸送熱能。整個工作區(qū)內(nèi)的熱源，熱煤和用戶的位置和性質(zhì)共同決定了熱火系統(tǒng)的質(zhì)量，安全供熱和經(jīng)濟性是選擇供熱系統(tǒng)應遵循的基本原則。(1)枝狀管網(wǎng)：枝狀管網(wǎng)的布局更為簡單，管網(wǎng)的管徑比較小，制作時對于金屬材料的消耗較小，因此在前期基建投資中并不需要消耗太大的成本，對其相關(guān)管理和維修操作起來也比較簡單。但采用枝狀管網(wǎng)，且后期供暖性能并不強。一旦整個供熱管網(wǎng)出現(xiàn)故障，將會直接影響到所有供熱用戶的供熱。對于大部分建筑來說，可以通過自身的蓄熱能力來對熱網(wǎng)故障進行快速消除，防止建筑室溫大幅度降低。因此，枝狀管網(wǎng)是熱水管網(wǎng)中最常見的管網(wǎng)形式。圖6-1枝狀管網(wǎng)示意圖(2)環(huán)狀管網(wǎng)：屬于后備供熱裝置，要想采用環(huán)狀管網(wǎng)來提供較大的熱能，需要投入較多的成本，除此之外，在對環(huán)狀管網(wǎng)進行維修和管理事業(yè)有較大的難度，因此必須要確保整個環(huán)狀管網(wǎng)能夠高效的進行自動控制。圖6-2環(huán)狀管網(wǎng)示意圖除此之外，根據(jù)能否對熱網(wǎng)循環(huán)水由用戶進行直接取用，可以將熱網(wǎng)系統(tǒng)分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)兩類。閉式系統(tǒng)：熱用戶不能從熱網(wǎng)中直接取用熱水，閉式系統(tǒng)中的熱媒為熱網(wǎng)循環(huán)水，熱媒主要負責對熱能進行轉(zhuǎn)移。開式系統(tǒng)：熱用戶對整個熱網(wǎng)中的循環(huán)水進行充分的取用，在整個生產(chǎn)和熱水供應的過程中，會直接消耗熱網(wǎng)中的循環(huán)水，整個開式系統(tǒng)中也只有部分熱媒能夠在供熱后返回熱源[25]。從理論上來看，閉式系統(tǒng)中流量保持不變，但在實際中，或多或少會有部分循環(huán)水從系統(tǒng)中泄露出來，因此系統(tǒng)的流量并不是恒定不變的。一般來說，系統(tǒng)的總泄漏水量不能比系統(tǒng)總水量要大，在需要對系統(tǒng)中的水進行補給時，需要從熱源處的補水裝置來進行補充。在整個開式系統(tǒng)中，由于熱用戶所使用的是來自于外部網(wǎng)絡中的循環(huán)水，因此在該系統(tǒng)中并沒有泄露，還需要補給大量的水。當需要對開式系統(tǒng)水進行補充，可以通過熱源處的補水裝置來進行補充。在整個熱水供應系統(tǒng)中，對于水的消耗受各種因素的影響，可以通過熱源供水量的變化來判斷熱水管網(wǎng)是否漏水。結(jié)合以上內(nèi)容為充分滿足此次的設計需求，采用了枝狀網(wǎng)管閉式平面布置。6.1.2供熱管網(wǎng)敷設方式的選擇供熱管道敷設方式的合理選擇應在節(jié)約投資、保證供熱管網(wǎng)安全和可靠運行并充分考慮交通條件等因素時，盡可能的和總體布局相互協(xié)調(diào)。供熱管道的鋪設方式可分為架空鋪設和地下鋪設。結(jié)合長春地區(qū)的氣候因素，本次設計最終選擇了地下敷設方式來對供熱管進行安裝和分布。地下敷設可分為兩種方式[26]：(1)地溝敷設①通行地溝敷設：通行地溝是維護保養(yǎng)工作人員能夠在這其中通行的地溝。通行地溝內(nèi)，可選用一側(cè)布管或兩側(cè)布管兩種方法。通行地溝人行通道的高度不少于1.8米，總寬不小于0.6米，并應容許地溝內(nèi)的較大直徑的管線順利通過。為更加有利于維護人員進出和安全，蒸汽管線的通行地溝每過一百米應設一個安全事故孔。對于混凝土的地溝，每間隔200米設置一個安裝孔，利于檢修。②半通行地溝敷設：如果對于單排水平布置的溝寬度有著一定的限制，且需要安裝較多根管道，一般會選擇半通行地溝敷設。建設成本相對較低，占地面積較小，但要對管道進行檢查和維修時，必須要把地面挖掘開。(2)直埋敷設直埋敷設指的是將供熱管道直接埋于地下，一般來說會直接將供熱管道和其保溫層粘連在一起，從而最快的實現(xiàn)了整個保溫管結(jié)構(gòu)的完整和具備較強的保溫性能[25]。直埋敷設與地溝敷設相比優(yōu)點如下：①工程量減少，管道預制，施工進度快，因此可以節(jié)省供熱管網(wǎng)的投資費用。②無溝敷設占地面積小，易于與其他地下管道和設施相協(xié)調(diào)。此優(yōu)點在老城區(qū)、街道窄小、地下管線密集的地段敷設供熱管網(wǎng)時更為明顯。③整體式預制保溫管嚴密性好，水難以從保溫材料與鋼管之間滲入，管道不易腐蝕。并且其使用壽命高于地溝敷設。6.1.3補償器的選擇1）管道自然補償自然補償是利用管道的自然彎曲來吸收管道的熱變形。管道彈性是指管道在應力作用下產(chǎn)生彈性變形、幾何形狀變化、應力消失后恢復原狀的能力。因為自然補償是在管道布置中自然形成的，不會浪費更多的管材，也不會增加介質(zhì)的流動阻力，所以只有當自然不能滿足要求時，才能使用人工補償器。當彎管轉(zhuǎn)角大于150°時不能用自然補償，自然補償?shù)膹澢鷳Σ粦^80。自然補償?shù)墓艿篱L度一般為15～25，管道中常用的自然補償有：L型補償和Z型補償。2）方形補償器方形補償器是由彎制管組成的或彎管焊接組成，利用彎管的彈性變形吸收熱膨脹。方形補償器必須用質(zhì)量好的無縫鋼管制造，整個補償器最好是用管子制造的。該方形補償器具有制造和安裝方便、固定支架上軸向推力小、熱補償量大等優(yōu)點，與套管補償器和紋波補償器相比，可用于各種壓力和溫度條件。由于以上優(yōu)點，方形補償器在供熱管道中得到了廣泛的應用。缺點是由于方形補償器體積大、面積大，在應用中受到限制。由于方形補償器是由彎頭或管道組成，熱介質(zhì)的流動阻力很大。在安裝方形補償器時，為了減小補償器的變形彈性，提高補償能力，應將外臂預拉開一定長度，然后安裝在管道上。3）波紋管補償器波紋管補償器又稱波紋管膨脹接頭，它由一個或多個波紋管和結(jié)構(gòu)部件組成，用于吸收由熱膨脹和冷凝引起的管道或設備尺寸的變化。波紋管補償器的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，空間小，可直接埋地。其缺陷是:波紋補償器壁厚薄，不可以承擔扭曲、震動和安全系數(shù)差；生產(chǎn)制造艱難，工作壓力低，補償能力低；機器設備投資高，設計方案規(guī)定嚴苛，工程施工安裝高精度，達不上預期壽命；徑向波紋補償器在支撐架上造成工作壓力推力，使支撐架的推力擴大。6.2平面布置原則1)為考慮到主干管輻射的成本經(jīng)濟性，應選擇較直較短的主干管，并將其安裝在熱負荷較為集中的區(qū)域內(nèi)。合理布置管路上的補償器閥門和其他的管路附件，并盡可能多的減少檢驗室的數(shù)量。2)敷設供熱管線時，應盡量避免滑坡危險地帶地下水位高的地帶和土質(zhì)松軟地帶。3)應盡量避免對周邊環(huán)境產(chǎn)生影響，在主要的交通線路中，應盡量避免敷設供熱管道。在敷設供熱管道時，要盡量與道路中心線相互平行。將其敷設在街道的同一側(cè)，同時不能對城市的綠化環(huán)境造成影響。與其他管道和構(gòu)筑物布局時，要確保兩者之間的間距保持在一定的安全范圍之內(nèi)。綜之，在本設計采用直埋敷設，均采用自然補償方式。6.2管道附件6.2.1管道系統(tǒng)閥門設定位置依據(jù)所查資料[25]，根據(jù)不同用途、介質(zhì)溫度及工作壓力等因素選擇。1）蝶閥用于全開或全閉式供熱管道，具有良好的調(diào)節(jié)性能。蝶閥可用于開啟、關(guān)閉和控制流量。蝶閥密封性能好，使用壽命長，開關(guān)時間短，節(jié)省力量，流動阻力小，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，外形尺寸小，重量輕，運輸安裝方便。但蝶閥使用溫度低，阻力范圍小。近年來，城市熱水管網(wǎng)和熱力站應用比較普遍，安裝時不分方向。2）截止閥它只用于全開或全閉的供熱管道，通常不用于流量或壓力調(diào)節(jié)。截止閥主要起關(guān)斷作用。小直徑截止閥一般為暗桿式，大直徑一般為明桿式。截止閥有方向性，安裝時應考慮使介質(zhì)流向和閥體箭頭方向一致。截止閥構(gòu)造比較簡單，制作維修方便。而其中介質(zhì)阻力較大，閥體較長。產(chǎn)品公稱直徑不超過200。3）調(diào)節(jié)閥可用于全開全閉的供熱管道上，并具有良好的調(diào)節(jié)性能。。在供熱系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥一般裝在干線的分支點、用戶的熱入口處，以及熱源的分、集水器和熱力站中，用以解決初調(diào)節(jié)和運行調(diào)節(jié)中的流量控制。但價格昂貴，易壞。綜上所述，該系統(tǒng)選擇了在用戶入口處安裝二個蝶閥，而用戶出口處安裝一個蝶閥。6.2.2閥門及管道附件的安裝原則1）在嚴寒地域，灰鑄鋼件的閥門和配件不可用以鋪裝在室外的供熱管網(wǎng)管路。理應應用鋼質(zhì)閥門和配件。2)供熱網(wǎng)絡的主干及分支的起點須裝有關(guān)斷閥。3）熱水供熱管網(wǎng)輸送干線每隔2000－3000米，輸配干線每隔1000－1500米，宜裝設一個分段閥門。4）DN大于等于600毫米的閥門，宜采用電動驅(qū)動裝置。5)壓力大于或等于1.6，外徑大于或等于350mm的管路上的截止閥應安裝旁通閥。旁通閥的直徑可依據(jù)截止閥直徑的十分之一挑選。第7章管道布置第7章管道布置7.1管道的保溫預制保溫管供熱管道的保溫層，采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料作為保溫材料。保護外殼采用高度聚乙烯硬質(zhì)塑料管。施工安裝時在管道溝底預先鋪約100~150厚度的1~8粗礪夯實，管道四周填充沙礫，填砂到度約100~200后再回填原土并夯實。管道保溫旨在控制輸送期間的無效冷損失，維持熱媒的參數(shù)不變，盡可能讓用戶滿意。參考外網(wǎng)的運行經(jīng)驗，在管道保穩(wěn)效果較好時，損失是總數(shù)的5~8。對于本系統(tǒng)，選擇的是無溝直埋敷設，所以，優(yōu)先選擇預制保溫管。7.2管道的防腐供熱管網(wǎng)在使用期間被腐蝕、休息期間被腐蝕，還有并發(fā)的腐蝕產(chǎn)物結(jié)垢，均不利于供熱管網(wǎng)的運行，所以，防腐保護不容忽視。難免供熱管網(wǎng)的供熱閥門、金屬設備、管道都會和熱水接觸，腐蝕也是常態(tài)，要減少腐蝕，避免產(chǎn)生堵塞，就要控制裝置的材質(zhì)，水質(zhì)、水的氯根、硬度、PH值。要盡可能減少采暖系統(tǒng)的隱患，增加系統(tǒng)的耐用性，進行合適的水處理，避免電化學腐蝕，進而降低金屬的腐蝕速率，將金屬腐蝕控制到最低水平。當循環(huán)水的PH值低于10的時候，管道內(nèi)極易發(fā)生氧腐蝕。因此，為了降低氧腐蝕對于供熱管道的影響，必須將系統(tǒng)中的循環(huán)水的PH值控制在10-12之間。現(xiàn)有情況是，工作中常使用鈉離子軟化處理以防止管道結(jié)垢，通過該方法可以使出水硬度≤0.03mmol/L，而規(guī)范上所要求的給水硬度需<0.6mmol/L，故該方法可行。但是經(jīng)此方法處理后的循環(huán)水的PH值在6.8—7.2之間，因此，若只對循環(huán)水采用鈉離子軟化處理，可以達到防止結(jié)垢的目的，但卻無法實現(xiàn)管道防腐的最佳效果。因此，為了使管道達到防腐的效果，可在此時通過不睡箱加投堿性藥劑，以提高循環(huán)水的PH值。致謝第8章外網(wǎng)水力計算應確保最終所設計的供熱管網(wǎng)每個管段熱媒流量能夠滿足此次設計的相關(guān)要求，向用戶提供足夠的熱負荷，提升整個系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，并減少能耗，需要計算并選擇每個管道的直徑和壓降，這需要供熱管網(wǎng)的水力計算。8.1水力計算的主要任務供熱管網(wǎng)水力計算的主要任務是:(1)管道的直徑須根據(jù)已知的流量壓力和力損失確定。(2)根據(jù)已知流量和管道直徑計算管道壓力損失。(3)根據(jù)已知管徑和壓力損失計算或者驗證管道內(nèi)的流量。8.2水力計算的基本原則熱水管路水力計算應遵循以下基本原則:(1)管網(wǎng)干管管徑，不應小于50，通往個單體建筑物(熱用戶)的管徑，一般不宜小于下列尺寸:蒸汽管道:25;熱水管道:32。(2)在供熱管網(wǎng)設計中，有的點出現(xiàn)靜壓值超過允許極限值時，一般宜分開設置獨立的供熱系統(tǒng)。8.3水力計算方法及步驟(1)確定熱水網(wǎng)路中各個管段的計算流量[23]式中：——供暖系統(tǒng)用戶的計算流量，;——供暖系統(tǒng)用戶的設計熱負荷，;——水的比熱，取;——網(wǎng)路的設計供、回水溫度，。以1號建筑為例進行計算，如下：1號建筑經(jīng)上述面積熱指標法算得熱負荷為133.5，供回水溫差為10，根據(jù)上式可得。本設計中各建筑的流量計算表見表8-1表8-1各建筑流量計算表建筑編號溫差熱負荷流量110133.511.5210161.013.8310148.412.841074.26.4510111.39.6610133.511.5710133.511.5810241.520.8910111.39.61010111.39.61110241.520.81210133.511.51310133.511.51410133.511.51510118.710.21610112.09.61710133.511.51810161.013.81910133.511.52010322.027.7211080.56.92210241.520.82310133.511.5241015.61.31035.33.01015.61.31030.82.71015.61.31039.03.41012.61.1251012.61.11039.03.41015.61.31030.82.71015.61.31010.40.92610303.026.1271052.54.5281044.53.8(2)確定熱水網(wǎng)路的主干管，及其沿程比摩阻，根據(jù)所查得資料[25]，比摩阻取40~80。(3)根據(jù)網(wǎng)路主干管各管段的計算流量和初步選用的平均比摩阻值，利用熱水供暖管道水力計算表，確定主干管各管段的標準直徑和相應的實際比摩阻。(4)根據(jù)選用的標準管徑和管中局部阻力的形式，確定各管段局部阻力系數(shù)。(5)根據(jù)管段長度L和管段局部阻力系數(shù)利用公式[24]計算各管段壓降(8-2)式中：——管段壓降，;——管段的沿程阻力損失，;——管段的局部阻力損失，;——管段的實際比摩阻，;——管段的實際長度，;——管段的阻力系數(shù)之和，無量綱;——管段的動壓，為。(6)主干管水力計算完成后，便可進行主干線、支線等水力計算。應按支干管、支線的資用壓力確定其管徑，但熱水流速不應大于3.5，同時比摩阻不應大于400。為了滿足網(wǎng)路中各用戶的作用壓差平衡，必須使各并聯(lián)管路的壓降大致相等，故并聯(lián)支線的推薦比摩阻，需根據(jù)資料所給公式[24]進行計算(8-3)式中：——推薦比摩阻，;——資用壓降，即與支線并聯(lián)的主干管的壓降，;——考慮局部阻力的管段折算長度，m。根據(jù)公式(8-3)可得到支線的推薦比摩阻，結(jié)合管段的流量可利用熱水供暖(7)根據(jù)以上各個支路的壓力降，計算并聯(lián)支路間的不平衡率，按公式(8-4)進行。（8-4）室外供熱管網(wǎng)部分圖示如下8.4管路水力計算舉例序號負荷流量管徑管長動壓W1189.416288.4DN10046.80.51831.2411462.058132.7311462.058W232.82820.8DN50330.35937.4331235.27863.6921235.278W335.53053DN508.30.38843.544361.41774.609361.417W4252150DN5060.27322.339134.03737.001134.037W5252150DN505.80.27322.339129.56937.001129.569W6252150DN505.80.27322.339129.56937.001129.569W7423612DN708.10.27916.839136.438.539136.4W8252150DN505.90.27322.339131.80337.001131.803W9252150DN505.90.27322.339131.80337.001131.803W10252150DN505.90.27322.339131.80337.001131.803W11252150DN50240.27322.339536.14637.001536.146W12252150DN504.30.27322.33996.05937.00196.059W13252150DN504.40.27322.33998.29337.00198.293W1460.55203DN7022.40.40233.765756.32779.967756.327W1585.57353DN8021.70.40527.651600.02781.318600.027W16110.59503DN8019.60.52445.305887.987135.825887.987W17675762DN7022.50.44541.072924.13198.073924.131W18927912DN80210.43631.828668.39294.152668.392W1911710062DN10018.60.3212.396230.56650.651230.566W20504300DN70230.33223.454539.44654.619539.446W2175.16458.6DN8020.60.35621.572444.37562.738444.375W22222.219109.2DN10051.80.60742.5582204.504182.6852204.504W23332.728612.2DN12547.60.59531.3531492.419175.5731492.419W24449.738674.2DN15048.30.56822.9471108.338159.5091108.338W25524.845132.8DN150171.50.66230.9655310.51217.2335310.51小計2711.7233206652.819881.25719881.257參考文獻中華人民共和國國家統(tǒng)計局.中國統(tǒng)計年鑒[M].北京:中國統(tǒng)計出版社,2013.BP石油公司,中國國家發(fā)展與改革委員會能源局，國家統(tǒng)計局.BP世界能源統(tǒng)計[M].2019中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告-2019金鑒.我國建筑能耗趨勢與節(jié)能重點分析[J].綠色環(huán)保建材,201