1、 摘 要 随着我国城市建设事业的发展，以及国家对于能源与环境保护的要求，供暖系统的规模从单幢采暖系统发展成为中大型区域集中供暖系统，出现了大量住宅，公共建筑的集中供暖系统。集中供暖在节能和坏境保护方面都有很大的优势，发展速度很快。 本设计题目为西安紫郡长安北区住宅小区的集中供热设计。 本工程包括为居民楼，商业楼，学校等工程，总建筑面积为 195612.6m2。集中供热是以热水或蒸汽作为热媒，从一个或多个热源通过供热管网，向一个城镇或较大区域的各热用户供应热能的方式。集中供热系统的热用户有供暖、通风、热水供应、空调 调节、生产工艺等用热系统。这些用热系统热负荷的性质及其大小是供热规划和设计的重要
2、依据。 整个设计严格按照规范，充分考虑技术，经济同时关注节能，使整个热网有一个较高的效率。 锅炉房的设计主要包括设备的布置，定位尺寸确定，锅炉的选型，循环水泵，补给水泵的选型及辅助设备的选择计算。 本次设计以节能建筑的热指标为基础，以热网的精确调节为最终目标，尽量降低热网的各项指标，尽量应用精确调节的阀门和设备，为计量供热打好基础。 关键词： 供暖系统， 热负荷，水力计算，锅炉房， 直埋敷设 ABSTRACT With the city constructs developing and energy saving and environment requiring,the heating s
3、ystems have changed from single heating to district heating. So many district heating system come out in many north cities in China. This design topic is for a community of central heating design,which name is Zijun Chang an in Xi an. This project is divided into residential buildings, commercial bu
4、ildings, school and other projects， a total construction area of 91794.57m2. Central heating in hot water or steam as heat medium, from one or more heat sources by heating pipe network, to a town or a larger area of each heat users supply heat. The central heating system of heat users with heating,
5、ventilation, hot water supply, air conditioning, such as production technology with hot system adjustment. These use the properties of the thermal system heat load and its size is important basis of heating planning and design. The whole design in strict accordance with the specification, mature tec
6、hnology, economic focus on energy saving at the same time, make the whole network has a higher efficiency. The boiler room design mainly includes the equipment layout, location size, selection of boiler, circulating pump, supply water pump selection and the selection of auxiliary equipment calculati
7、on. This design based on the thermal indexes of energy saving buildings, in heat supply network of precise adjustment as the ultimate goal, to reduce the heat supply network of the indicators as far as possible, try to use precise control valves and equipment, provided a basis for heat metering. Key
8、 Words: heating systems， hot matchmaker， heat source， boiler room 毕业设计（论文）报告纸 共 页 第 页 装 订 线 绪 论 1.设计题目 西安紫郡长安北区住宅小区供热工程设计 2.设计工程概况 本课题所设计的工程位于西安市，小区共有高层建筑 21 栋，其中 32 层 5 栋、 18层 3 栋， 1个学校、及若干 2 层商业建筑。总占地面积约 195612.6 平方米，小区内设锅炉房，位于小区西南角，并向各高层以及商铺供热。 小区的室内供热方式定为散热器供暖系统，故小区供回水温度为 85 /60。共有两个压力分区，十八层（包括
9、18 层）以下为低区，十八层以上为高区。 3.集中供热的国内外发展现状 3.1 城市集中供热发展概述 我国城市供热热源的型式有热电厂、集中 锅炉房 、分散锅炉房、工业余热、核能、地热 、 太阳能、热泵、家庭用电暖器和小燃煤 (油、气 )炉等。 集中供热 广泛应用的热源主要是热电厂和集中锅炉房。供热所用能源包括煤炭、燃油天然气电能核能、 地热 、太阳能等，集中供热所用能源仍以煤炭为主。随着人民生活达到小康水平目标的实现，国家在能源政策上提出了节约与开发并重的方针，在城市环境保护和节约能源上采取了一系列措施，各地方城市供热产业得到了迅猛发展，形成以 热电联产 为主， 集中锅炉房为辅，其他方式为补充
10、的供热局面。 3.2 城市供热技术发展趋势 （ 1） 大型供热机组比重增加 一些城市为适应工业与民用热负荷的增长，正建设大型供机组以代替小热机组，目前 20 万千瓦以上大型抽凝供热机组已在北京、沈阳、吉林、长春、郑州、邯郸、太原等城市安装运行，大型供热机组比重正在增加。 （ 2）城市热、电、冷联产快速发展 随着工业的发展和人民生活水平的提高，既需供热又冷城市公用建筑大量增加，一些城市已发展了一批以热电厂为源的集中供与冷系统，溴化锂制负荷的增加，使热电厂的综合效益明显 提高，现已出现迅速增加热、电、冷联产的势头。 （ 3）多热源联网运行日益得到发展 毕业设计（论文）报告纸 共 页 第 页 装 订
11、 线 随着供热规模的扩大，供热较发达的城市已开始尝试多源联网运行。热网运行可以优化生产和运行方式，增加热力的灵活性、互补，提高系统 的经济性和可靠性，系统对自动监控、微机仿真、变流量压力控制技术要求较高。 （ 4）城市供热开始引进竞争 伴随国际公用事业自由化的趋势，集中供热产业已逐渐由独占走向竞争，有关省份已出台有关公用事业行业引进竞争的政策，鼓励不同所有制的资本参与城市供热投资，这将对提高供热管理水平，降低供热成本，保障 热用户权益起到巨大的促进作用。 （ 5）开始使用洁净燃料 随着人们现代文明和环保意识的不断加强，以油、气等相对清洁的燃料代替污染较重的煤而作为都市使用的主要一次能源已成为必
12、然趋势，应积极发展燃气 -蒸汽联合循环发电供热机组，以达到高效、节能、改善环境、提高电网调峰能力的目的。 3.3 城市供热技术与国际先进水平的比较 丹麦、芬兰等北欧国家的集中供热发展居世界领先水平。以丹麦为例，几十年来一直不遗余力的发展热电联产、集中供，每个大城市都建有热电厂和垃圾焚烧炉用于集中供热。热电联产、天然气和再生能源满足丹麦全国大部 分的热负荷需求。 俄罗斯也是世界上集中供热比较发达的国家之一。全俄动力设计研究院是罗斯最大的热电联产设计研究部门，负责全国各城市热力规划、设计及新技术产品研究开发。在俄罗斯和北欧等集中供热发达的国家，设立级电计研究机构是一个很重要的保证，而我国在这方面差
13、距比较明显。 韩国集中供热的历史与中国相当，基本上都是始于七十年代八中期进入快速发展阶段，经十几年的发展，韩国供热速度之快、规模大以及技术先进均使人刮目相看。韩国集中供热的规划、设计施工监理，全面引进芬兰的供热先进技术和经 验，扬长避短，达到了技术先进、投资效率高、施工运行管理方便、安全的目的。 我国集中供热起步晚，与世界先进水平还有很大差距。如何从政策上和体制引导集中供热既注重数量扩张，又注重质和效率的提高实现集中供热发展由数量型到效益型的转变，北欧国家的经验值得我们借鉴。 总之与国外先进供热技术相比，我国供产业尚有很大差距主要表现在：能源热利用率低，热能浪费严重，供热成本高；缺乏权威性的国
14、家级供热系统及设备研究毕业设计（论文）报告纸 共 页 第 页 装 订 线 机构，先进供热技术得不到全面推广，这些都严重制约着我国集中供热产业的发展。 4.工作任务 设计图纸以及 设计计算说明书。图纸包括：室外供热管网平面布置图、沿管道纵向剖面图、大样图、水压图；锅炉房设备布置平面图、管道平面布置图、流程图、剖面图、主要设备材料明细表；设计施工说明等。说明书由全部设计步骤及计算和计算结果整理而成，其中包括原始资料、设计方案论证、设计计算、设备及附件选择、设计施工说明等。 5.设计原始资料 5.1 设计地区室外气象条件：西安市 5.2 建筑资料：建筑总体平面图 5.3 燃料资料： 天然气成分 CH
15、4 C2H6 C3H6 C4H10 H2 CO2 N2 体积百分数 % 92.02 1.71 0.483 0.0586 1.759 3.79 0.18 应用基低位发热量 Qnet.ar =34748.9KJ/Nm； =0.7Kg/m 6.基本设计要求 6.1 供热管网部分 6.1.1.外网热负荷计算 (1)供暖热负荷计算 (2)生活及热水供应负荷计算。 6.1.2.供热管网水力计算 (1)布置系统 ,绘制计算草图。 (2)管网水力计算。 6.1.3.管道敷设方式确定。确定直埋管支墩或地沟形式及尺寸 . 进行技术经济比较。 6.1.4.设备、附件选择计算。包括：水箱，水泵，疏水器，减压装置，补偿
16、 器，管道支座，防腐保温等。 6.1.5.绘制管道平面图，纵、横断面图，水压图，大样图等。 6.2 锅炉房部分 6.2.1.锅炉型号及台数选择计算 热负荷计算。确定锅炉房计算热负荷、平均热负荷及年热负荷。 锅炉型号及台数选择。根据计算热负荷的大小、特点、热媒参数、燃料种类等选择锅炉型号及台数，要求进行技术经济比较。 6.2.2.水处理系统选择计算 确定水处理设备的生产能力。 毕业设计（论文）报告纸 共 页 第 页 装 订 线 确定水处理方式，设备选型，台数、药剂耗量及用水量计算。 确定除氧方法及设备选择计算 . (4)计算锅炉排污量，确定排污系统。 6.2.3.热力系统设备及管道选择计算 确定
17、汽水系统，绘出系统草图。 水泵、水箱的选择计算。 换热器及其它设备、管道选择计算。 6.2.4.锅炉通风排烟系统设计 计算送、引风量。 确定送风、排烟系统布置并画出草图。 计算烟道阻力和烟囱阻力。 送、引风机选型计算。 6.2.5.锅炉房工艺布置 锅炉房设备布置。 烟风道、汽水管道和排污管道布置。 确定锅炉房建筑尺寸。 6.2.6. 绘制锅炉房设备平面布置图，管道平面图，热力系统图，剖面图，大样图。 第一章 热媒及参数的选择 1.1 热媒的选择 热媒就是热量的来源。 1.2 供热的热介质、参数确定原则 供暖热媒参数的选择，应根据建筑物的性质，现有热媒参数的状况， 以及今后与城市热网连接的可能性
18、等条件综合考虑确定 。 热水管网在供热初期，其供水温度不宜过高，以留有一定的裕度，当外部热负荷增加时，可提高供水温度，扩大供热能力；其供回水的温差，直接连接时一般选用 25，间接连接时不宜小于 45。为了节约能源，提高热电厂的经济效益，应降低抽排气参 数，应尽可能降低热电厂的供回水温度 8。 1.3 供热介质选择 根据城市热力网设计规范：对民用建筑物采暖、通风、空调及生活热水热负荷供毕业设计（论文）报告纸 共 页 第 页 装 订 线 热的城市热力网应采用水作供热介质。故本设计以锅炉房作为热源，由于是居住小区，仅有供暖和热水供应热负荷，故可采用热水作为热媒，热水作为供热介质具有以下的优点： （
19、1） 热能效率高。从能源角度分析，以热水为热介质时，由于热水是用低压 抽汽加热而得到的，所以能提高联产发电量。 同蒸汽供热系统相比，没有凝结水和蒸汽泄露，以及二次蒸汽热损失，节能 20%40%； （ 2） 调节方便。热水温度 可以根据室外空气温度进行调节，以达到节能和保证室内采暖温度的目的。 （ 3） 热水蓄热能力强，热稳定性好。 （ 4） 输送距离长。一般可达 510km。 （ 5） 热损失小。 1.4热媒介质参数选择 供热介质的参数，即热水供暖系统的计算供、回水温度，应结合具体工程条件，考虑热源、热网、热用户系统等方面的因素，进行技术经济比较后确定。 根据国家相关规范，考虑设计地区的实际综
20、合协调热源、热网、热用户三者之间的关系，经过技术经济比较，最后确定出技术上先进可靠、经济上合理节约、使用上安全可靠的小区集中供热热网设计的最佳方案。 低温水系统的供水温度应小于或等于 95为宜，回水温度一般为 70。 本工程设定供回水温度为 85 /60。 第二章 供热管网部分 2.1 集中供热系统及热负荷 集中供热是以热水或蒸汽作为热媒，从一个或多个热源通过供热管网，向一个城镇或较大区域的各热用户供应热能的方式。集中供热系统的热用户有供暖、通风、热水供应、空调调节、生产工艺等用热系统。这些用热系统热负荷的性质及其大小是供热规划和设计的重要依据。因此设计前首先需要计算清楚各部分负荷的大小。 集
21、中供热系统各热用户用热系统的热负荷，按其性质分为两大类 ，即季节性热负荷和常年性热负荷。季节性热负荷指只有一年中某些季节才需要的热负荷。季节性热负荷特点是它与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热等气候条件密切相关 ,其中对它的大小起决定性作用的是室外温度，因而在全年中有很大的变化；常年性热负荷主要取决于生活用热和生产状况 ,其日变化较大 ,而在全年的变化较小 由于是对集中供热系统进行初步设计，不具备较准确的建筑物热负荷资料，根据城毕业设计（论文）报告纸 共 页 第 页 装 订 线 市热力网设计规范：当没有建筑物设计热负荷资料时，通常采用热指标法概算各类热用户的设计热负荷。对于供暖设计热负荷的
22、概算，可采用面积热指标 法或体积热指标法。由于单位建筑面积热指标法计算简便，是国内经常采用的方法，而且在总结我国许多单位进行建筑物供暖热负荷的理论计算和实测数据工作的基础上，我国城市热力网设计规范给出了供暖面积热指标的推荐值，所以本次设计采用该种方法。 2.1.1 采暖设计热负荷 采暖热负荷是城市集中供热系统中最重要的负荷，当热用户提不出设计热负荷时，可以采用估算的方法计算。民用建筑的采暖、通风（空调）、及生活热水热负荷的估算方法及具体取值，应根据 CJJ34-2002城市热力网设计规范确定。 其计算公式如下： 采暖热负荷为 ： 310hhQ q A (2-1) 式中 Qk 采暖设计热负荷，
23、Kw； A 采暖建筑物的建筑面积， m2； qk 采暖热指标， W/m2；即每平方米建筑的供暖设计热负荷。 其推荐值见表 2-1 表 2-1 采暖热指标推荐值 qk（ W/m2） 建筑类型 住宅 居住区综合 医院托幼 商店 展览馆 未采取节能措施 5864 6067 6580 6580 95115 采取节能措施 4045 4555 5570 5570 80105 2.1.2 生活及热水供应热负荷 与采暖热负荷一样，采用热指标法。 表 2-2 生活热书热指标推荐值 qk（ W/m2） 用水设备 热指标（ W/m2) 住宅无生活设备，只对公共建筑供热水时 2.5-3 全部住宅有浴盆并供给生活热水时
24、 15-20 详细计算结果见附录表 1 2.2 供热管网的布置及草图 2.2.1 热水供热管道的平面布置型式及设计要点 毕业设计（论文）报告纸 共 页 第 页 装 订 线 热网是集中供热系统的主要组成部分，担负热能输送任务。热水供热管网的系统型式与 热源位置，热用户分布及其热负荷性质和大小以及地形地质条件等因素有关。选择热网系统型式应遵循的基本原则是安全供热和经济性。 2.2.2 热水供热管网的平面布置类型 热网的平面布置，必须保证在热网运行安全可靠的同时，力求消耗材料少，投资省，其布置形式与热源（热电厂或锅炉房）的位置、热用户的分布、热负荷性质等因素有关。 热网的平面布置型式，主要有枝状布置
25、、环状布置、放射状布置、网格状布置四种方式，其中前两种布置方式比较常见。下面介绍一下各自的优缺点：枝状管网的优点是系统简单，造价较低，运行管理较方便；其缺点是没有 供热的后备性能，即当管路上某处发生故障时，在损坏地点以后的所有用户供热中断，甚至造成整个系统停止供热，进行检修。环状管网的优点是具备供热的后备性能，但是环状管网的投资和金属消耗量都很大，因此实际工作中很少采用。 为了在热水管网发生故障时，缩小事故影响范围和迅速消除故障，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，均应装设阀门，在非采暖期停止运行期间，可以维护并排除各种隐患，以满足在采暖期内正常运行的要求。因此
26、，在国内供暖热网中，多用枝状网路。 在本设计中采用枝状管网。 2.2.3 供 热管道的布置原则 供热管线平面位置的确定其布置原则是应在城市建设规划的指导下，综合考虑热负荷分布、热源位置、地下各种管道布置情况以及地上建筑、园林绿地的关系和水文、地质条件、建筑区近期及远期的发展规划等多种因素，并确保技术上可靠、经济上合理和施工维修方便等要求。 供热管道平面位置的确定，应遵守如下的基本原则： （ 1）经济上合理 城市供热管道的布置主干线力求短直，主干线尽量走热负荷集中区，并靠近热负荷大的用户。要注意管线上的阀门、补偿器和某些管道固件（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 （或操
27、作平台）的位置和敷设，应尽可能使其数量减少。 （ 2）技术上可靠 管道的走向宜平行于厂区或建筑区域的干道或建筑物。供热管线应尽量避开土质松软、地震断裂带、滑坡危险地带以及地下水位高等不利地段。 （ 3）维修方便 对周围环境影响少而协调，供热管线应少穿越主要交通线。减少与公路、铁路、沟谷和河流的交叉，一般平行于道路中心线并应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。供热管道与各种管道、构筑物应协调安排，相互之间的距离，应能保证运行安全、施工及检修方便。 供热管道与建筑物、构筑物 或其他管线的最小水平净距和最小垂直净距应该严格的毕业设计（论文）报告纸 共 页 第 页 装 订
28、线 参阅城市热力网设计规范中的相关规定。 2.2.4 供热管道的敷设 城市供热管道的敷设方式应考虑工程所在地区的气候、水文地质、地形特征、建筑物和交通线路的密集程度，还要兼顾技术经济合理、维修管理方便等因素。 2.2.5 集中供热管道的一般敷设原则 （ 1）城市街道上和居住区内的热力网管道宜采用地下敷设。当地下敷设困难时，可采用地上敷设，但设计时应注意美观。 （ 2）工厂区的热力网管道，宜采用地上敷设。 （ 3）热水热力网管道地下敷设时，应优先采用直埋敷设；热水或蒸汽 管道采用管沟敷设时，应首选不通行管沟敷设；穿越不允许开挖检修的地段时，应采用通行管沟敷设；当采用通行管沟困难时，可采用半通行管
29、沟敷设。蒸汽管道采用管沟敷设困难时，可采用保温性能良好、防水性能可靠、保护管耐腐蚀的预制保温管直埋敷设，其设计寿命不应低于 25 年。 （ 4）直埋敷设热水管道应采用钢管、保温层、保护外壳结合成一体的预制保温管道，其性能应符合城镇供热直埋管道工程技术规程的规定。 2.2.6 集中供热管道的敷设方式 供热管道敷设是指将供热管道及其附件按设计条件使之就位的工作。城市供热管道的敷设方式分为下 列两种： (1)地上架空敷设。按支架的高度分为低支架、中支架、高支架。 (2)地下敷设。地下敷设可以分为地沟敷设和无沟敷设（直埋敷设）。地沟敷设按地沟的情况可分为不通行地沟、半通行地沟和通行地沟三种。 供热管道
30、地上敷设 除管架基础外可以不受地下设施和地下水的影响。运行、维护、检修、安装均较方便，施工时土方量亦小，因而是比较经济的敷设方式。但地上敷设缺点是占地面积大，管道热损失大，在市中心通过，影响市容观瞻，地上敷设一般有高、中、低支架之分，随北形及现场实际情况适当选用。主要是用于敷设在工厂厂区和城市非建 设区的供热管网。 地上敷设适用于下列场合：地下水位较高，年降雨量大，土质为湿陷性黄土或腐蚀性土壤。选用地下敷设时必须进行大量的土方工程或地形复杂的地段，地下敷设密度大，难于采用地下敷设的地段，或在工业企业中有其他管道，可共架敷设的场合。 地下敷设通常有管沟敷设和直埋敷设 地下敷设不影响城市美观和交通，因而地下敷设是城镇集中供热管道广泛采用的敷设方式。 有沟敷设：供热管道敷设在地沟内，管道本身不承受外界荷载。地沟分三种： 通行地沟除敷设管道外，还设有高度不小于 1.8米的人行通道，工作人员可以进入沟内巡视、
