【正文】 于系統(tǒng)中水量多，水的比熱大，因此，在水力工況和熱力工況短時(shí)間失調(diào)時(shí)，也不會(huì)引起供暖狀況的很大波動(dòng)。 熱水供熱系統(tǒng)可以遠(yuǎn)距離輸送，供熱半徑大。 本設(shè)計(jì)以換熱站為熱源，供熱系統(tǒng)為民用采暖系統(tǒng)，因此，選用水作為熱媒。 熱媒參數(shù)的確定 熱水熱力網(wǎng)最佳設(shè)計(jì)供、回水溫度，應(yīng)結(jié)合具體工程條件，考慮熱源、熱力網(wǎng)、熱用戶系統(tǒng)等方面的因素，進(jìn)行技術(shù) 經(jīng)濟(jì)比較確定。 當(dāng)不具備條件進(jìn)行最佳供、回水溫度的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較時(shí)，熱水熱力網(wǎng)供、回水溫度可按下列原則確定： 以熱電廠或大型區(qū)域鍋爐房為熱源時(shí)，設(shè)計(jì)供水溫度可取 110～ 150℃，回水溫度不應(yīng)高于 70℃； 熱電廠采用一級(jí)加熱時(shí)，供水溫度取較小值；采用二級(jí)加熱 (包括 串聯(lián)尖峰鍋爐 )時(shí)，取較大值； 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 以小型區(qū)域鍋爐房或換熱站為熱源時(shí)，設(shè)計(jì)供回水溫度可采用戶內(nèi)采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溫度； 多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行的供熱系統(tǒng)中，各熱源的設(shè)計(jì)供回水溫度應(yīng)一致。當(dāng)區(qū)域鍋爐房與熱電廠聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)采用以熱電廠為熱源的供熱系統(tǒng)的最佳供、回水溫度。本 設(shè)計(jì)中采用的供回水溫度是 80/60℃。 熱網(wǎng)形式的選擇 熱網(wǎng)是集中供熱系統(tǒng)的主要組成部分，擔(dān)負(fù)熱能輸送任務(wù)。熱網(wǎng)系統(tǒng)型式取決于熱媒 (蒸汽或熱水 )、熱源 (熱電廠或區(qū)域鍋爐房等 )與熱用戶的相互位置和供熱地區(qū)熱用戶種類、熱負(fù)荷大小和性質(zhì)等。選擇熱網(wǎng)系統(tǒng)型式應(yīng)遵循的基本原則是安全供熱和經(jīng)濟(jì)性。熱網(wǎng)系統(tǒng)型式主要有以下兩種型式： 枝狀管網(wǎng) 枝狀管網(wǎng)的系統(tǒng)型式見圖 31。 管網(wǎng)采用枝狀連接，熱網(wǎng)供水從熱源沿主干線，分枝干線，用戶支線送到各熱用戶的引入口處，網(wǎng)路回水從各用戶沿相同線路返回?zé)嵩础? 枝狀管網(wǎng) 布置簡單，供熱管道的直徑隨距熱源越遠(yuǎn)而逐漸減小 。而金屬耗量小，基建投資小，運(yùn)行管理簡便。但枝狀管網(wǎng)不具后 圖 31 枝狀管網(wǎng) 備供熱的性能。當(dāng)供熱管網(wǎng)處發(fā)生故障時(shí)，在故障點(diǎn)以后的熱用戶都將停止供熱。由于建筑物具有一定的蓄熱能力，通?？刹捎醚杆傧裏峋W(wǎng)故障的辦法，以使建筑物室溫不致大幅度的降低。因此，枝狀管網(wǎng)是熱水管網(wǎng)最普遍采用的方式。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 環(huán)狀管網(wǎng) 環(huán)狀管網(wǎng)的系統(tǒng)型式見圖 32。 圖 32 環(huán)狀管網(wǎng) 環(huán)狀管網(wǎng)和枝狀管網(wǎng)相比，熱網(wǎng)投資增大，運(yùn)行管理更為復(fù)雜，熱網(wǎng) 要有較高的自動(dòng)控制措施。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，綜合比較后，決定采用適用小范圍供熱、形式簡單、成本低廉的枝狀管網(wǎng)型式進(jìn)行管線布置。 供熱系統(tǒng)熱用戶與熱水網(wǎng)路的連接方式 供暖系統(tǒng)熱用戶與熱水網(wǎng)路的連接方式可分為直接連接和間接連接兩種方式。 直接連接使用戶系統(tǒng)直接連接于熱水網(wǎng)路上。熱水網(wǎng)路的水力工況 (壓力和流量狀況 )和供熱工況與供暖熱用戶有著密切的聯(lián)系。間接連接方式是在供暖系統(tǒng)熱用戶設(shè)置表面式水 水換熱器 (或在熱力站處設(shè)置擔(dān)負(fù)該區(qū)供暖熱負(fù)荷的表面式水 水換熱器 )，用戶系統(tǒng)與熱水網(wǎng)路被表面式水 水換熱器隔離， 形成兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。用戶與網(wǎng)路之間的水力工況互不影響。 供暖系統(tǒng)熱用戶于熱水網(wǎng)路的連接方式，常見的有以下幾種方式： (1)無混合裝置的直接連接 熱水由熱網(wǎng)供水管直接進(jìn)入供暖系統(tǒng)熱用戶，在散熱器內(nèi)放熱后，返回?zé)峋W(wǎng)回水管去。這種直接連接方式最簡單，造價(jià)低。但這種連接方式，只能在網(wǎng)路的設(shè)計(jì)供水溫度不超過規(guī)范規(guī)定的散熱器供暖系統(tǒng)的最高熱媒溫度時(shí)，且用戶引入口處熱網(wǎng)的供、回水管的資用壓差大于供暖系統(tǒng)用戶要求的壓力損失時(shí)方可應(yīng)用。 (2)裝水噴射器的直接連接 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 熱網(wǎng)供水管的高溫水進(jìn)入水噴射器，在噴嘴出形成很高的流速，噴嘴 出口處動(dòng)壓升高，靜壓降低到低于回水管的壓力，回水管的低溫水被抽引進(jìn)入噴射器，并與供水混合，使進(jìn)入用戶供暖系統(tǒng)的供水溫度低于熱網(wǎng)供水溫度，符合用戶系統(tǒng)的要求。 水噴射器無活動(dòng)部件、構(gòu)造簡單、運(yùn)行可靠、網(wǎng)路系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性好。但由于水噴射器需要消耗能量，熱網(wǎng)供、回水之間需要足夠的資用壓差，才能保證水噴射器正常工作。這種連接方式只用在單幢建筑物的供暖系統(tǒng)上，需要分散管理。 (3)裝混合水泵的直接連接 當(dāng)建筑物用戶引入口處，熱水網(wǎng)路的供、回水壓差較小，不能滿足水噴射器正常工作所需的壓差，或設(shè)集中泵站將高溫水轉(zhuǎn)為低溫 水，想多幢或街區(qū)建筑物供暖時(shí)，可采用這種連接方式。 在熱力站處設(shè)置混合水泵的連接方式，可適當(dāng)?shù)募泄芾怼５旌纤眠B接方式的造價(jià)比采用水噴射器的方式高，運(yùn)行中需要經(jīng)常維護(hù)并消耗電能。 (4)間接連接 熱網(wǎng)供水管的熱水進(jìn)入設(shè)置在建筑物用戶引入口或熱力站的表面式水 水換熱器內(nèi)，通過換熱器的表面將熱能傳遞給供暖系統(tǒng)熱用戶的循環(huán)水，冷卻后的回水返回?zé)峋W(wǎng)回水管區(qū)。 間接連接方式需要在建筑物用戶入口處或熱力站內(nèi)設(shè)置表面式水 水換熱器和供暖系統(tǒng)熱用戶的循環(huán)水泵等設(shè)備，造價(jià)比直接連接高得多。循環(huán)水泵需經(jīng)常維護(hù)，并消耗電能， 運(yùn)行費(fèi)用增加。但熱源的補(bǔ)水率大大減少，同時(shí)熱網(wǎng)的壓力工況和流量工況不受用戶的影響，便于熱網(wǎng)運(yùn)行管理。 這種連接方式只有在熱網(wǎng)回水關(guān)在用戶入口處的壓力超過該用戶散熱器的承受能力，或高層建筑采用直接連接，影響到整個(gè)熱水網(wǎng)路壓水平升高時(shí)才采用。 在本設(shè)計(jì)中都是多層建筑，而且采用低溫水熱水供暖系統(tǒng)，因此選擇無混合裝置的直接連接是最經(jīng)濟(jì)、最合理的方式。 供熱管道的定線原則 熱源位置 本設(shè)計(jì)熱源為小區(qū)內(nèi)的換熱站 管網(wǎng)的走向 實(shí)際定向時(shí)要掌握地質(zhì)，水文資料，地上，地下構(gòu)筑物情況，除了技術(shù) 經(jīng)濟(jì)合理外還要考慮維修管理方便，布置時(shí)應(yīng)注意： 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 (1)管道應(yīng)盡量穿越負(fù)荷區(qū)，走向宜平行于建筑物。 (2)盡量少穿越公路，鐵路等主要交通干線。 (3)為了施工及管理方便，管線應(yīng)盡量走綠化地帶。 (4)熱力管溝外側(cè)與其他建筑物，管線保持一定距離，與基礎(chǔ)外邊間距不小于 米。 (5)熱網(wǎng)規(guī)劃時(shí)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)考慮各小區(qū)連接方便及小區(qū)負(fù)荷對稱。 敷設(shè)方式 合理的選擇供熱管道的敷設(shè)方式，應(yīng)對節(jié)約投資、保證熱網(wǎng)安全可靠地運(yùn)行及交通情況等綜合考慮，力求與總體布局協(xié)調(diào)一致。 供熱管道的敷設(shè)方式可分為架空敷設(shè)和地下敷設(shè) ?？紤]到北京地區(qū)的氣候條件，小區(qū)所在地的地質(zhì)條件，地下水位及供暖管網(wǎng)與小區(qū)整體環(huán)境和協(xié)調(diào)性等條件，本設(shè)計(jì)均采用地下敷設(shè)方式。 地下敷設(shè)可分為兩種方式： (1)地溝敷設(shè) ①通行地溝敷設(shè)：工作人員可能直立通行的地溝，但造價(jià)高。 ②半通行地溝敷設(shè)：當(dāng)管道根數(shù)較多，采用單排水平布置溝寬度受到限制時(shí)，可采用半通行地溝。 ③不通行地溝敷設(shè)：當(dāng)管道根數(shù)不多且維修工作量不大時(shí)，可采用不通行地溝，其造價(jià)較低、占地小，但檢修方便。 (2)無溝 (直埋 )敷設(shè) 直埋設(shè)于土壤中，最多采用的型式是供熱管道、保溫層和保護(hù)外殼三者緊密 粘合 在一起，形成整體式的預(yù)制保溫管結(jié)構(gòu)型式。 ①直埋敷設(shè)的優(yōu)點(diǎn) 直埋敷施工工期短，對其他管道埋設(shè)道路工程及現(xiàn)場運(yùn)輸影響很少 ； 開挖土方量少，只有半通行地溝敷設(shè)的 20%，而挖出土壤最后可全部回填不必外運(yùn) ， 不少資料報(bào)導(dǎo)，直埋敷設(shè)比半通行地溝敷設(shè)節(jié)省投資 30%左右 ；聚氨 脂直接在管道外圍發(fā)泡形成的保溫效果比其他任何保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)小，牢固性強(qiáng)，玻璃鋼外殼封閉性好，地下水及冷土層對它無影響，據(jù)國外資料報(bào)導(dǎo)，使用壽命長達(dá) 40～ 50 年，中間無須維修 ，因此我選用直埋敷設(shè)。由于受土壤摩擦力的約束，預(yù)制保溫管可實(shí)現(xiàn)無補(bǔ)償直埋敷設(shè)。本 設(shè)計(jì)埋深大于 。 ② 無補(bǔ)償直埋供熱管道施工方法及應(yīng)注意的問題 1)為了減小管道的溫度應(yīng)力，管道埋土前進(jìn)行預(yù)加熱，加熱溫度一般可取其工作石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 溫度的一半，這時(shí)使管道產(chǎn)生熱伸長，直至 敷 土夯實(shí)完畢，再讓它降溫。這時(shí)管道無法收縮就產(chǎn)生了冷拉應(yīng)力，此拉應(yīng)力也正好是管道工作熱壓應(yīng)力之半，這樣待日后管道再升溫時(shí)，此拉應(yīng)力將逐步減小，待溫升到復(fù)土預(yù)加熱溫度后，管壁拉、壓應(yīng)力正好完全抵消，等管道溫升到工作溫度時(shí)，則其熱應(yīng)力只有不預(yù)熱條件之半，因此這是管道工作溫度較高時(shí)必須采取的安全措施。管道預(yù)熱措施可在管網(wǎng)適應(yīng)位置架一水箱將 水燒熱，然后用泵注入管道，并在各用熱戶終端臨時(shí)接通供、回水管，使之水循環(huán)，以保證預(yù)熱水溫較長時(shí)間恒定 ； 2)管道保溫材料必須采用聚氨脂，并直接在鋼管四周發(fā)泡完成， 切勿采用預(yù)制瓦塊式的復(fù)合保溫材料，以保證整個(gè)聚氨脂保溫層與鋼管之間產(chǎn)生強(qiáng)大的粘結(jié)力 ； 3)直埋管段中一般不宜連接什么閥件，如須安裝平衡閥、入戶總閥等應(yīng)設(shè)在戶內(nèi)，如果必須在直埋管段上 安 裝閥件，則必須附閥件緊按套管伸縮器，以便日后可以拆卸檢修閥件。這時(shí)的伸縮器是不作補(bǔ)償用的，故在它們兩端 2m深處直埋管段上各搗制一座鋼筋混凝土固定墩以防止直埋管產(chǎn)生伸縮位 移 ； 4)當(dāng) 直埋管與地溝或架空混合敷設(shè)時(shí)，直埋管快伸出土壤 2m處應(yīng)搗制一座鋼筋混凝土固定墩 ； 5)如遇直埋敷設(shè)支管與非直埋主管連接時(shí)，直埋支管接近主管處應(yīng)留一段地溝以便主管伸縮位移時(shí)，支管可隨之產(chǎn)生橫向擺動(dòng)，以防止與主管連接處產(chǎn)生強(qiáng)大剪力而破壞其焊縫，此段地溝敷設(shè)的長度應(yīng)按支管管徑彈性應(yīng)力條件決定 ； 6)固定墩結(jié)構(gòu)一般應(yīng)通過反推力荷重計(jì)算確定，但計(jì)算時(shí)一般很難準(zhǔn)確，特別是埋土與玻璃鋼管壁的摩擦系數(shù) ， 影響因素較多 ， 取值范圍太大根本無法實(shí)際應(yīng)用 。 對DN200～ DN300 鋼管計(jì)算，結(jié)果一般達(dá) 20～ 30t，故固定墩可采用 C20 混凝土，雙向配筋主筋應(yīng)與鋼管焊接，固定墩厚 300mm，上下左右均伸出鋼管壁 300mm為 妥； 7)供、回水雙管平行直埋時(shí)，宜采取斜向布置，以便連接分支管時(shí)，可避免支管上繞與下繞跨管焊接彎頭，使之難以抵抗軸向應(yīng)力，造成焊縫破壞 ； 8)檢查井?dāng)?shù)量要求少，不應(yīng)設(shè)在交通要道和人行車流頻繁處，在管道分支有閥門處及其他各種閥門處；套筒補(bǔ)償器處；需要經(jīng)常維修的設(shè)備和部件處應(yīng)設(shè)檢查井； 9)直埋管埋深應(yīng)按規(guī)范規(guī)定，太淺則不能無補(bǔ)償直埋。 表 31 直埋敷設(shè)管道最小覆土深度 公稱直徑 (mm) ≦ 125 150~200 250~300 350~400 450~500 車行道下 (m) 非車行道下 (m) 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 35 直埋敷設(shè)橫剖面圖 (1)管道坡度，熱水管道坡度不小于 ~，可隨地形的自然坡度敷設(shè)，但在最高點(diǎn)應(yīng)設(shè)放氣閥，最低點(diǎn)設(shè)泄水閥。所有去熱用戶的支管均應(yīng)坡向與干管連接的檢查井，坡度不小于 。所有分支管線，在檢查井均設(shè)排水閥，以便在分支管發(fā)生事故時(shí)，排除管內(nèi)存水。 (2)經(jīng)濟(jì)上合理，主干線力求短直，使金屬耗量小，施工方便，主干線盡量走熱負(fù)荷集中區(qū)，管線上所需的閥門及附件涉及到檢查井的數(shù)量和位置，而檢查井的數(shù)量應(yīng)力求減少。 (3)技術(shù)上可靠，線路盡可能走地勢平坦，土質(zhì)好，水位低的地區(qū)，盡量利用管段的自然補(bǔ)償。 (4)對周圍環(huán)境影響少而協(xié)調(diào)，少穿主要街道，城市道路上的供熱管道一般平行于道路中心線，并盡量敷設(shè)在車道以外的地方。 (5)穿過街區(qū)的城市熱力管網(wǎng)應(yīng)敷設(shè)在易于檢修和維護(hù)的地方。 (6)通過 非建筑區(qū)的熱力管道應(yīng)沿公路敷設(shè)。 (7)熱水管道在最低點(diǎn)設(shè)放水閥，在最高點(diǎn)設(shè)放氣閥，管線布置見管線平面圖。 直埋熱水管道的防腐 (1)管道的防腐涂料選用鐵紅防銹漆。 (2)水壓實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)壓力為工作壓力的 倍。管道系統(tǒng)安裝后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，十分鐘內(nèi)壓力下降不大于 ，不漏為合格。 (3)熱力管道嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)合格后，須清除管內(nèi)留下的污垢或雜物，熱水及凝結(jié)水管道以系統(tǒng)內(nèi)可能達(dá)到的最大壓力和流量進(jìn)行清水沖洗，直至排出口水潔凈為合格。 石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 表 32 絕熱設(shè)備及管道外保護(hù)層防腐措施 保護(hù)層結(jié)構(gòu) 保 護(hù)層表面防腐涂料 使用環(huán)境 涂料名稱 層數(shù) 油氈、玻璃布等復(fù)合保護(hù)層 室內(nèi)架空 醇酸磁漆或調(diào)和漆 2 室外架空 2 地溝敷設(shè) 瀝青冷底子油或乳化瀝青 2 金屬薄板保護(hù)層 室內(nèi)外架空管道 薄鋼板內(nèi)外表面刷鐵紅醇酸底漆 2 薄鋼板外表面刷醇酸磁漆 2 說明： 絕熱設(shè)備及管道在絕熱前需要進(jìn)行防銹處理，并刷二道防銹漆 (鐵紅酚醛防銹漆或鐵紅環(huán)氧底漆 )。 表 33 埋地管道目前常用外防腐層 外防腐層 涂層結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料 聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑 料外貼玻璃鋼保護(hù)層 吸水率小，耐酸、堿性能較好，是良好的絕熱，絕緣，防腐材料，使用溫度 40~120 ℃，用于直埋絕熱管道。 PVC 防水管材 先涂一層底膠，再貼卷材，再涂兩層膠粘劑，外保玻璃布等保護(hù)層，粘貼和封口用過氯乙烯膠粘劑和氯丁膠粘劑。 使用溫度 20~50 ℃ 外防腐層 涂層結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 環(huán)氧煤瀝青防腐層 見環(huán)氧煤瀝青防腐結(jié)構(gòu)表 3— 3 有較好的耐水性，吸水率低，防銹性能好，耐細(xì)菌侵蝕，漆膜堅(jiān)硬，耐酸堿鹽性能較好，耐溫≦ 130℃，使用壽命 7~8年。 石油瀝青防腐層 見石油瀝 青防腐結(jié)構(gòu) 表 3— 4 貨源充足，價(jià)格低，施工經(jīng)驗(yàn)成熟，但吸