第四章 供热与通风工程设计

第一部分 供热管网系统 第二部分 通风系统

《暖通空调工程设计方法与系统分析》

第一部分 供热管网系统工程设计

第一节、 热网工程系统 第二节、热网工程设计方法 第三节、热网工程设计计算 第四节、热网工程设计实例

第一节、供热工程系统一、集中供热系统的组成集中供热系统是由热源、热网和热用户三部分组成的。

二、集中供热系统的分类〔 1 〕根据热媒不同，分为热水供热系统和蒸汽供热系统。（ 2 ）根据热源不同，主要可分为热电厂供热系统和区域锅炉

房供热系统。（ 3 ）根据供热管道的不同，可分为单管制、双管制和多管制

的供热系统。

三、热水供热系统 热水供热系统主要采用闭式系统。在闭式系统中，热网的循

环水仅作为热媒，供给热用户热量而不从热网中取出使用。

第二节 热网工程设计方法第一步设计准备，确定设计依据

熟悉及了解设计任务 摘录设计总说明所列批准文件和依据性资料中与

本专业设计有关的内容 ; （本工程其他专业提供的设计资料（如总平面布置图．介质耗量及介质参数，给排水、雨水等管道与其避免矛盾的最小距离和交叉点的处理），还有各个用户入口的连接方式，确定热力管道的布置和敷设的原则，同时说明动力管网中各管道附件（伸缩器、阀门、支架）设置的原则，另外，还要阐明管道所用的材料型号及所用的保温材料及防水材料，同时讲明保温结构型式等。

第二步、确定设计范围及设计原则• 1. 设计的指导思想和设计原则。• 2. 设计规范及对以后发展或扩建的考虑。• 3. 供热的协作关系。• 4. 改建、扩建工程，应说明对原有管线

的拆除、更换和利用情况。• 5. 主干线要靠近热负荷集中的区域设置，

以利于节约管材• 和减少地沟内的中途热损失。

第三步、确定供热系统热媒及其参数选择

集中供热系统的热媒主要是热水或蒸汽。（三）热媒的选择（ 1 ）对热电厂供热系统来说，可以利用低位热能的热

用户（如供暖、通风、热水供应等），应首先考虑以热水作为热媒。

（ 2 ）对于以区域锅炉房作为热源的集中供热系统，在只有供暖、通风和热水供应热负荷的情况下，应采用热水为热媒，同时应考虑采用高温水供热的可能性。

（ 3 ）对于工业区的集中供热系统，通常既有生产工艺热负荷，也有供暖、通风等热负荷，此时多以蒸汽为热媒来满足生产工艺用热要求。但对于供暖系统的形式，热媒的选择，则应根据具体情况，通过全面的技术经济比较来确定。

第三步、确定供热系统热媒及其参数选择

（四）热媒参数的确定（ 1 ）对以热电厂为热源的供热系统，热媒参数的确定，

要涉及到热电厂的经济效益问题。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。目前国内的热电厂热水供热系统，设计供水温度一般可采用 110 ～ 150℃ ，回水温度 70 ～80℃ 。

（ 2 ）对以区域锅炉房为热源的热水供热系统来说，提高供水温度和加大供回水温差，可使热网采用较小的管径，降低输送网路循环水的电能消耗和用户用热设备的散热面积，在经济上是合适的。

（ 3 ）蒸汽供热系统的蒸汽参数（压力和温度）的确定，以区域锅炉房为热源时，蒸汽的起始压力主要取决于用户要求的最高使用压力以及蒸汽管网的压力降 .

第四步、确定热网工程系统连接形式（供暖管网与用户的连接方式）

第五步、进行管网负荷计算 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。

1 、供暖设计热负荷可用城市规划指标来估算整个新区的供暖设计热负荷。推荐的居住区综合供暖面积热指标值为 60 ～ 67 W ／ m2 。

2 、通风设计热负荷通风设计热负荷可按该建筑物的供暖设计热负荷的百分数进行概算，一般取 0.3 ～ 0.5 。

3 、热水供应热负荷居住区热水供应的热指标，一般可取 15 ～ 20W ／ m2 （全部住宅有热水供应）和 2.5~3w ／ m2 （住宅无热水供应，只对公共建筑供应热水）。

4 、生产工艺热负荷

第六步、进行管网水力计算水力计算的主要任务是：（ 1 ）按已知的热媒流量和压力损失，确定管道

的直径；（ 2 ）按已知热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失；

（ 3 ）按已知管道直径和允许压力损失，计算或校核管道中的流量。

第七步、确定管网敷设方式• 管道敷设方式一般分为地上和地下两种方式，

第八步、进行管道热补偿设计、管道活动及固定支架跨距及强度计算

热力网管道的热补偿设计，应考虑如下各点：1. 充分利用管道的转角等进行自然补偿。2. 采用弯管补偿器或轴向波纹管补偿器时，应考虑安装时的冷紧。

3. 采用套筒补偿器时，应计算各种安装温度下的安装长度，保证管道在可能出最高和最低温度下，补偿器留有不小于 20mm的补偿余量。

4. 采用波纹管轴向补偿器时，管道上应安装防止波纹管失稳的导向支座，当采用套筒补偿器、球形补偿器、铰接波纹管补偿器，补偿管段过长时，亦应在适当地点设导向支座。

5. 采用球形补偿器、铰接波纹管补偿器，且补偿管段较长时，宜采取减小管道摩擦力的措施。

6. 直埋敷设管道，宜采用无补偿敷设方式。7. 管道活动、固定支架允许跨度计算应按强度及刚度两个条件

确定，取其最小值作为最大允许跨距。

第九步、绘制管网施工图施工图设计的文件主要是图纸，其设计文件的容包括：1 目录：一般应按项目设计部分，重复使用图部分

和国家标准图部分等分类编写。2 设计说明和施工说明；3 图纸： 地沟或管道线路平面布置图； 管道安装系统图 管道纵剖面图； 管道横剖面图； 检查井（或架空管道接点）安装图； 伸缩器安装图。

第十步、进行工程预算• 1. 设备费（除膨胀水箱、阀门管道和管件以外，全部为设备费，设备

费的准确度应比合同最终签订价高 8%~10%左右）。• 2. 设备运杂费（运输、包装费等）一般取设备费的 1%~2% （根据设

备的产地和使用地的距离来确定）。 • 3. 设备安装费：一般取设备的 5%~8% 。• 4. 设备运行调试费：一般取设备费的 0.5%~1% 。• 5. 管道制作、安装、保温等费用，一般为设备费的 20%~40% 。（根

据系统的复杂程度来确定）。• 6.土建费用（应另行计算）。• 7. 工程设计费，取以上所有费用合计的 2.5%~3% 。• 8. 工程的其他费用（包括各种税费、工程临时设施费、冬雨季施工费、

利润等），一般取以上所有费用合计的 5%~8% 。• 上述所有费用之和即工程总造价。

第三节、热网工程设计计算一、管网负荷计算1 、供暖设计热负荷（ 1 ）面积热指标法，建筑物的供暖设计热负荷，可按

下式进行概算： (KW)

式中 ——建筑物的供暖设计热负荷， KW； —— 建筑物的建筑面积，； ―― 建筑物供暖面积热指标，；它表示每 1

建筑面积的供暖设计热负荷。住宅、旅馆、商店、办公等建筑取值范围 58 ～ 80 ，餐馆、体育馆、礼堂等太空间建筑取值范围 100 一 160 。

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2mW

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一、管网负荷计算（ 2 ）城市规划指标法。对一个城市新区供热规划设计，

各类型的建筑面积尚未具体落实时，可用城市规划指标来估算整个新区的供暖设计热负荷。推荐的居住区综合供暖面积热指标值为 60 ～ 67 。

2 、通风设计热负荷在供暖季节中，加热从室外进入的新鲜空气所耗的热量，称为通风热负荷。对有通风、空调的民用建筑（如旅馆、体育馆等），通风设计热负荷可按该建筑物的供暖设计热负荷的百分数进行概算，即

（ KW ）式中 ——计算建筑物通风、空调新凤加热热负

荷的系数，一般取 0.3 ～ 0.5 。

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3 、热水供应热负荷热水供应热负荷为日常生活中用于洗脸←洗澡、洗衣服以及洗刷器皿等所消耗的热量。

（ 1 ）公式计算法供暖期的热水供应平均小时热负荷可按下式计算： (KW)

式中 ――供暖期的热水供应平均小时热负荷， KW； —— 用热水单位数（住宅为人数，公共建筑为每日人次数，床位数等）； ——每个用热水单位每天的热水用量，； —— 生活热水温度，℃，一般为 60 ～ 65℃； ——冷水计算温度，取最低月平均水温； ——每天供水小时数，；对住宅、旅馆、医院等，一般取 24h； —— 水的质量比热，＝ 4.1868KJ／（ Kg℃ ）； —— 水的密度，按＝ 1000kg ／ m3 计算。

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)(00163.0

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3 、热水供应热负荷（ 2 ）城市居住区热水供应的平均热负荷估算公式：

(KW)式中 ——居住区供暖期的热水供应平均热负荷； 一－居住区的总建筑面积，； ——居住区热水供应的热指标， W ／ m2 ，

一般可取 15 ～ 20W ／ m2 （全部住宅有热水供应）和2.5~3w ／ m2 （住宅无热水供应，只对公共建筑供应热水）。

（ 3 ）由于热水供应昼夜变化大；为了降低热水供应的设计热负荷，宜在用户处设置储水箱。

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4 、生产工艺热负荷（ 1 ）按生产工艺系统提供的设计数据，并参考类似企业确定其热负荷。

（ 2 ）可采用以产品单位能耗指标方法。（ 3 ）工业企业供热的集中供热系统，各

个工厂或车间的最大生产工艺热负荷不可能同时出现。因此，在计算集中供热系统热网的最大生产工艺热负荷时，应以核实的各工厂（或车间）的最大生产工艺热负荷之和乘以同时使用系数。同时使用系数概念，

第三节、热网工程设计计算二、 热力管网的水力计算水力计算的主要任务是：（ 1 ）按已知的热媒流量和压力损失，确

定管道的直径；（ 2 ）按已知热媒流量和管道直径，计算

管道的压力损失；（ 3 ）按已知管道直径和允许压力损失，

计算或校核管道中的流量。

二、管网水力计算

19.0

381.00476.0

)(387.0

R

GKd t

25.5

225.081088.6d

GKR t

125.0

625.25.0)(06.12

K

dRGt

式中 R —△每米管长的沿程损失（比摩阻）， Pa ／ m；

tG—— 管段内热媒流量， h

t

d —— 管子的内径， m；

一主管内介质的密度， kg ／ m3 。

（三）、热水网路水力计算方法（ 1 ）确定热水网路中各个管段的计算流量：（ 2 ）确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻： 在一般的情况下，热水网路主干线的设计

平均比摩阻，可取 40 ～ 80Pa ／ m进行计算。（ 3 ）根据网路主干线各管段的计算流量和初步

选用的平均比摩阻 R值，利用水力计算表，确定主干线各管段的标准管径和相应的实际比摩阻。

（ 4 ）根据选用的标准管径和管段中局部阻力的形式，确定各管段局部阻力的当量长度＇ d 的总和。

（三）、热水网路水力计算方法（ 5 ）计算主干线各管段的总压降。（ 6 ）主干线水力计算完成后，便可进行热水网路支干线、支线等水力计算。应按支干线、支线的资用压力确定其管径，但热水流速不应大于 3.5m ／ s ，同时比摩阻不应大于 300Pa ／ m 。

由于热水网常采用支状布置，离热源近的用户一般剩余压头较大。为消除剩余压头，通常在用户引入口或热力站处安装调压阀门、流量调节器或平衡阀。

第四节、热网工程设计实例水力计算实例

热网工程设计实例

思考题

1. 集中供热系统热媒参数根据什么原则确定 ?

2. 热水管网与热用户连接有哪几种形式 ?

3. 热水管网水力计算方法和步骤 ?

4. 热力管道有几种方式方式 ?