一、設計題目：
某小區冷、熱源及室外綜合管線工程設計
二、設計方法及步驟：
1.設計冷熱負荷的計算：
冷熱源設計時，對於辦公建築、民用建築等可利用供暖面積熱指標計算採暖熱負荷，熱指標選取參閱教科書或有關設計手冊；冷負荷採用給定值或按冷負荷計算方法計算。室內採暖空調設計時，應進行圍護結構的熱工計算，分別計算建築的冷熱負荷，其設計引數詳見有關設計手冊。
2.冷源、熱源方案的選擇和確定
根據計算出的冷熱負荷值，綜合考慮使用者或建築物用途、分布情況、冷熱媒的種類、引數、當地的客觀條件等因素，選擇適宜的冷、熱源方案，提倡冷、熱源新技術的應用(如燃油、燃氣鍋爐、直燃機、各種熱幫浦等)和節能環保措施的應用。設計應確定出冷、熱源在建築總平面的位置、選用裝置情況、管網走向和敷設方式等，並確定系統的定壓方式、執行調節方式以及與使用者的連線方式。在確定方案過程中，應通過進行技術、經濟比較，並結合國家的有關政策，選出最合理的方案。
3.裝置的選擇
冷、熱源裝置，主要是指為使用者提供冷熱源的主機裝置和輔助裝置，如：燃油、燃氣鍋爐、直燃機、吸收式製冷機、各種熱幫浦機組、熱交換器以及與之配套的附屬裝置等的選擇。
⑴鍋爐、直燃機、熱幫浦或換熱器的選擇和計算
鍋爐、直燃機、熱幫浦或換熱器的確定，應根據計算出來的總冷、熱負荷值，考慮熱源自用冷熱量、管網冷、熱損失以及一定的富裕量來確定機組容量。鍋爐、直燃機、熱幫浦、換熱器等裝置的型號、規格和台數應根據使用者的實際情況和設計規範的要求進行選擇。鍋爐、直燃機、熱幫浦和換熱器的選擇計算可參見相應的樣本。
每乙個冷、熱源一般應不少於兩台供熱、供冷裝置。
⑵水幫浦的選擇計算
①熱網迴圈幫浦
流量g依如下公式得出：
g=σ0.86*q*s*10-3/(tg - th) t/h
式中： s為漏損係數； 取s=1.05
揚程下式計算：h=hr+hw+hy
式中： hr——為熱源內部阻力損失，對鍋爐做熱源時取hr=10~15mh2o。
hw——為網路的阻力損失，包括供、回水管路，根據網路水力計算確定。
hy——為使用者予留壓頭，具體數值取決於使用者連線方式及使用者所使用的裝置。對直連採暖使用者可取hy=2~5mh2o，風機盤管使用者，可取hy=5~8mh2o，當網路的水壓圖確定以後，水幫浦揚程h可直接以水壓圖上得出。
對供熱系統來講，當採用分階段改變流量的質調節時，迴圈水幫浦的選擇，應考慮以下原則：
對於中小型系統，可採用兩階段式變流量，兩台迴圈水幫浦的流量分別為計算值的100％和75％，揚程為計算值的100％和56％，其水幫浦耗電分別為100％，42％。
對於大型系統，可採用三階段式變流量，兩台迴圈水幫浦的流量分別為計算值的100％、80％和60％，揚程分別為計算值的100％、64％和36％。其水幫浦耗電量分別為100％、51％、22％。也可利用變頻迴圈技術，用單一幫浦組解決這個問題。
併聯執行的水幫浦應有相同的特性曲線，選擇消耗流量時，應考慮併聯執行時，水幫浦實際流量下降的因素。為了防止突然停電時產生水擊損壞迴圈水幫浦，可在迴圈水幫浦前後進、出水總管之間，設一帶止回閥的旁通管。旁通管的管徑與總管相同。
②冷網迴圈幫浦
迴圈水幫浦的流量g，按下式計算：
g=q／1.163δt m3/h
式中 q——水幫浦所負擔的冷負荷或熱負荷，kw；
δt——冷水或熱水的設計溫公升或溫降，℃。
注：①單式幫浦與複式幫浦系統的一次冷水幫浦的流量，應為所對應的冷水機組的冷水流量。
②二次冷水幫浦的流量，應為按該區冷負荷綜合最大值計算出的流量。
水幫浦台數應依系統的調節方式和流量的大小決定，並考慮事故檢修的備用。
迴圈水幫浦的揚程應按下式計算：
採用閉式迴圈單幫浦系統時，冷水幫浦揚程為管路、管件阻力、冷水機組的蒸發器阻力和末端裝置的表冷器阻力之和。
當採用閉式迴圈複式幫浦系統時，一次冷水幫浦揚程為一次管路、管件阻力和冷水機組的蒸發器阻力之和。二次冷水幫浦揚程為二次管路、管件阻力和末端裝置的表冷器阻力之和。
當採用開式冷水系統時，一次水幫浦揚程還包括從蓄冷水池水面到冷水機組的蒸發器之間的高差；二次水幫浦揚程還包括從蓄冷水池水面到空調器的表冷器之間的高差，如設噴淋室，二次水幫浦揚程還包括噴嘴前的必要壓頭。
空調熱水幫浦揚程為管路、管件阻力、熱交換器阻力和空調器(或風機盤管)的空氣加熱器阻力之和。
對供冷系統來而言，在冷熱源中，除採用質調節外，變頻迴圈技術也正在被越來越廣泛地應用。大多數變頻系統是在原迴圈水幫浦的基礎上加裝變頻裝置改造而成。其控制方法多採用壓差控制和溫差控制。
所有系統的水幫浦揚程，均為計算值加10％的附加值。
③補給水幫浦
冷熱源補給水幫浦流量可取網路迴圈流量的2～4％(按正常補水量1％，事故補水為正常補水的4倍考慮)。
揚程： h=hb+hxs+hys-9.8*10h pa
按水柱高度表示為：
h=hb+hxs+hys-h mh2o
工程上認為補給水幫浦吸水管損失hxs和壓水管損失hys較小，同時補給不箱高出水幫浦的高度h往往做為富餘值，或為抵消hxs和hys的影響，所以上述公式可簡化為：
h=hbmh2o
補水點的壓力值hb可以從水壓圖上直接得到。當採用補給水幫浦定壓時hb值可取靜壓線的高度。補水幫浦的台數仍需考慮備用，選擇時不應少於兩台，一台執行，另一台備用。
當採用變頻水幫浦補水定壓時，其最大流量和揚程均應滿足系統要求。
4.冷、熱源輔助裝置的選擇計算
根據冷熱源情況，選擇輔助裝置，輔助裝置包括：鍋爐輔機；上煤、除渣、除塵裝置；燃油、燃氣裝置；軟化水裝置和除氧裝置等這一部分可參見相應的樣本資料進行選擇。
5.管網的平面布置及敷設方式
管網的平面布置應遵照經濟上合理、技術上可靠、以及與周圍環境協調的總原則來決定管網的路由。同時，也應考慮本區域內的中、遠期發展規劃，注意留有餘地。
管網敷設方式的選擇應根據管道數目多少，熱媒種類、引數、使用者情況以及地質條件等綜合考慮。總的原則是在滿足使用者使用的前提下盡量降低管網造價。在北方地區一般以地下敷設為宜，對採暖的城市熱網，以採用半通行、不通行地溝為好。
當地質條件較好時，也可採用無溝直埋敷設。
1）盡量使管道位於區域中心；
2）盡量沿道路兩側、行人路、綠化帶下布置管線；
3）考慮以後發展可能與更大規模的城市區域供熱併網；
4）注意設計區域的地勢情況及管道交叉情況。
6.管道的水力計算
確定管網走向和附件的布置以後，根據冷熱負荷和管網平面圖計算各管段的管徑和網路的總壓力損失。注意選用的管徑計算表的適用條件應與所計算的管段相同，當條件不同時，應進行相應的修正。
冷熱水管網併聯環路間應考慮阻力平衡問題，但是由於室外管網所帶使用者較多，管網較長；又由於室外管道直徑dn不宜小於dn50mm，所以阻力平衡較難。當近熱源端阻力損失太小無法平衡時，可採取加節流孔板或加調節閥的辦法解決，亦可以採用加平衡閥的解決辦法。
考慮目前設計中的實際情況以及熱網水力穩定性的要求，熱網水力計算時，取主幹線平均比摩阻rpj的推薦值30～80pa/m。
空調水系統的阻力計算，參見有關手冊或《建築通風空調設計圖集》附錄。
7.水壓圖
水壓圖是在進行水力計算基礎上得出的，水壓圖可以反映出水力計算的結果，可利用其對外網及系統的壓力情況進行分析。繪製水壓圖時一般以冷、熱源為水壓圖的相對o點，同時要考慮系統的定壓方式、熱媒引數、建築物高度、裝置的承壓能力以及使用者與外網的連線方式等。
8.冷、熱系統的執行調節及量化管理
目前，國內熱網常用的調節方式仍以集中質調節和分階段改變流量質調節為主，以量調節、間歇調節為輔助調節。根據目前供熱技術發展情況來看， 供熱系統執行調節應用熱量監測或計算機監測系統，在執行過程中，根據氣象條件，採用熱量調節法，實行按需供熱，並計量燒煤量或燃氣、燃油量。所以，首先設計計算出量化管理執行參數列，作為執行管理的依據。
當採用熱交換器間接連線時，一次網的調節公式應做相應變動。
冷網可分為分一次網和二次網，其流量調節，可分為定流量調節和變流量調節。對於分為分一次網和二次網的系統，一次網多採用定流量質調，二次網可採用質調或變流量調節。小的系統一般只有一次網系統，如果對該系統進行量調時，注意其流量變化，不能超過製冷機的最小流量要求。
9.管道及裝置的保溫
保溫材料的選用，應根據輸送熱媒種類、引數的實際情況，在保證使用者使用要求的條件下，充分考慮設計地區的資源狀況，盡量選用本地區的保溫材料，以減少運輸成本、降低工程造價。
目前，北方地區較常用的保溫材料有膨脹珍珠岩製品、玻璃棉纖維製品、巖棉製品、橡塑製品、聚氨酯製品等。對於直埋管道，可採用聚氨脂泡沫塑料外設保護層的保溫辦法。也可採用成品直埋管。
但普通型直埋保溫管耐溫一般不超過120℃，高於120℃，應採用高溫複合型直埋保溫管。
保溫厚度的確定，原則上應按「經濟厚度」的計算得出，在不進行詳細經濟分析時，工程上也可以按最大允許熱損失值計算得出。按照節能措施要求，還應在計算出「經濟厚度」後，再增加10mm厚的保溫材料。做外管線設計時，要求進行幾處不同管徑、不同敷設方式的保溫層厚度的計算。
10.附件的選擇計算
⑴活動支架選擇
活動支架可參照有關設計手冊選取，也可通過計算獲得。其間距應在強度、剛度、最大撓度三種計算方法中選取間距最小值，以保證安全執行。設計中可選擇某一管段按三種不同方法計算間距，對其餘管段，可直接查表確定間距，具體計算方法參閱教科書或有關設計手冊。
⑵固定支座的選擇計算
固定支架在不同的情況下所受的推力不同，因此作法、使用材料也不相同。一般應通過計算獲得應力值。計算方法可參見教科書或有關設計手冊，其結果可列表。
對於固定支座的受力大小，可在圖中表示出來。
⑶補償器選擇計算
熱力管道應盡量利用自然補償，當自然補償不能滿足需要時，在空間允許的情況下，盡量選擇方形補償器。當熱力管道管徑dn>150mm，或空間不允許設定方形補償器時，應採用其他補償器。補償器應進行計算，計算方法可參見教科書或有關設計手冊，其結果可列表。
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