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7.1 一般规定


7.1.1 水力计算应包括下列内容:
    1 计算管网主干线、支干线和各支线的阻力损失;
    2 确定供热管网的管径及循环水泵、中继泵的流量和扬程;
    3 分析供热系统运行的压力工况,热用户应有足够的资用压头且系统不超压、不汽化、不倒空;
    4 进行事故工况计算与分析;
    5 必要时进行动态水力计算与分析。
7.1.2 水力计算应满足连续性方程和压力降方程。
7.1.3 热水管网应在水力计算的基础上绘制各运行方案的主干线水压图。对于地形复杂的地区,还应绘制必要的支干线水压图。
7.1.4 热水管网应在水力计算和管网水压图分析的基础上确定中继泵站和隔压站的位置、数量及参数。
7.1.5 符合下列条件之一的热水管网,应进行多工况水力计算:
    1 多热源供热系统,应按热源投运顺序对每个热源满负荷运行的工况进行水力计算并绘制水压图。
    2 常年运行的热水管网,应分别进行供暖期和非供暖期水力工况分析;当有夏季制冷热负荷时,应分别进行供暖期、供冷期和过渡期水力工况分析。
    3 当热用户分期建设时,应按规划期设计流量选择管径,并应分期进行管网水力计算,分期确定循环泵参数。
    4 全年运行的空调系统庭院管网,应分别进行供暖期和供冷期水力计算,分别确定循环泵参数。
7.1.6 当供热最低保证率不满足本标准第5.0.7条的规定时,应加大不利段管网干线的管径。
7.1.7 分布循环泵式供热管网应绘制主干线及各支干线的水压图;当分期建设时,应按建设分期分别进行水力工况计算分析。
7.1.8 蒸汽管网水力计算时,应保证在任何可能的工况下最不利用户的压力和温度满足要求,应按设计流量进行设计计算,并按最小流量进行校核计算。
7.1.9 蒸汽管网应根据管线确定的允许压力降选择管径。
7.1.10 蒸汽管网宜按设计凝结水量绘制凝结水管网的水压图。
7.1.11 具有下列情况之一的热水管网应进行动态水力分析:
    1 长距离输送管线和长输管线。
    2 地形高差大。
    3 系统工作压力高。
    4 系统工作温度高。
    5 系统可靠性要求高。
7.1.12 动态水力分析应对循环泵或中继泵突然断电、输送干线主阀门非正常关闭、热源换热器停止加热等非正常操作发生时的压力瞬变进行分析。
7.1.13 动态水力分析后,应根据分析结果采取下列安全保护措施:
    1 设置氮气定压罐;
    2 设置静压分区阀;
    3 设置紧急泄水阀;
    4 延长主阀关闭时间;
    5 循环泵、中继泵与输送干线的分段阀连锁控制;
    6 提高管道和设备的承压等级;
    7 适当提高定压水平;
    8 增加事故补水能力。

条文说明
7.1.1 水力计算分设计工况计算、运行调节工况校核计算和事故工况分析计算三类,它是供热管网设计和已运行管网压力工况分析的重要手段,需结合供热系统地形变化等具体情况,分析供热系统运行的压力工况,保证系统能够安全运行。
    进行事故工况分析十分重要,要对事故时的补水、泄压、分隔、运行等进行分析,无论在设计阶段还是已运行管网都是提高供热可靠性的必要步骤。为保证管道安全、提高供热可靠性对一些管网还应进行动态水力分析。
7.1.2 流体运动连续性方程为管段和节点的流入流量等于流出流量;流体运动压力降方程为流动速度增加、流体的压降增大,则压力减小,即流体的静压和动压之和始终保持不变。在环网水力计算时应保证所有环线压力降的代数和为零,各管段和节点的流进流量等于流出流量。
7.1.3 水压图能够形象直观地反映供热管网的压力工况。城镇热水供热管网供热半径一般较大,用户众多,如果只进行水力计算而不利用水压图进行各点压力工况的分析,在地形复杂地区往往会导致用户连接方式错误、中继泵站设置不当等设计失误。
7.1.4 一般来说,对于大型的热水供热管网需要设置中继泵站和隔压站,有时甚至设置多个中继泵站。中继泵站或隔压站设置的依据是管网水力计算和水压图。设置中继泵站或隔压站能够增大供热距离,而不用加大管径或提高管网压力,从而节省管网建设投资,在一定条件下可以降低系统能耗,对整个供热系统的工况和管网的水力平衡也有一定的好处。但是,设置中继泵站或隔压站需要相应地增加泵站投资。因此是否设置中继泵站或隔压站,应根据具体情况经过技术经济比较后确定。
    另外,就国内和国外的一些大型热水供热管网来看,其管网系统的设计压力一般均在2.5MPa等级范围内,这对于城镇供热管网的安全性和节省建设投资是大有好处的。如不设中继泵站或隔压站将使管网管径增大或管网设计压力等级提高,这对管网建设是不经济的。
    再有,当管网上游端有较多用户时,设中继泵站有利于降低供热系统水泵(循环泵、中继泵)总能耗。
7.1.5 热水管网根据情况应进行多种运行工况的水力分析。
    1 多热源联网运行时,各热源同时在共同的管网上对用户供热,这时管网、各热源的循环泵必须能够协调一致地工作,这就要进行详细的水力工况分析。特别是当一个热源满负荷,下一个热源即将投入运行时的水压图是确定热源循环水泵参数的重要依据。
    2 供暖期、供冷期、过渡期供热管网水力工况分析的目的是确定或核算循环泵在上述运行期的流量、扬程参数。
    3 当热用户建筑分期建设时,供热管网一般按规划最终设计规模建设,随着负荷逐步发展,水力工况变化较大。管网设计时,需要根据分期的水力计算结果,确定循环泵的配置和运行调节方案。
    4 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012规定,两管制空调水系统宜分别设置冷水和热水循环水泵。由于空调水系统冬、夏季流量及系统阻力相差很大,如不单独进行供暖期水力计算,直接按供冷期管网设计压差确定热水循环水泵扬程,必然会造成电能浪费。
7.1.6 事故情况下应满足必要的供热保证率。为了热源之间进行供热量的调配,管径留有适当的裕量是必要的。
7.1.7 分布循环泵式供热管网的供热介质是通过分布在各用户处供水管道上的循环泵进行循环,各用户循环泵的流量与管网总流量无关,只满足本用户的需求,但各用户循环泵的扬程要克服用户内的阻力和管网的阻力。当管网系统中热用户发生变化时,用户循环水泵的总数量随之变化,管网的总流量和总阻力都发生变化,各用户循环水泵的扬程也将发生变化,因此需要重新进行管网水力计算分析。
7.1.8 蒸汽管网水力计算的目标是保证所有用户的用汽满足需要的压力和温度。蒸汽管网介质流量大时管道压力降大,介质流量小时管道温度降大,因此要对可能的不利工况进行校核计算。
7.1.9 蒸汽管网水力计算顺序是先根据热源出口蒸汽压力及热用户的用汽压力计算允许压力降,按压力降选择各管段管径,再详细计算各管段的介质参数及该参数下的管道压力降。
7.1.10 城镇蒸汽供热管网一般是多个热力站凝结水泵并网工作,向热源送回凝结水,所以合理地选择各热力站的凝结水泵扬程,绘制凝结水管网的水压图,有助于正确选择热力站的凝结水泵,保证所有凝结水泵协调一致地工作。
7.1.11 本条列出的情况是具备引发供热系统发生瞬态水力冲击(或称水锤、水击)的条件。长距离输送干线和长输管线由于沿途没有用户和分支,一旦干线上的阀门误关闭,则系统水循环流动惯性被突然中断,压力会升高;地形高差大的管网,低处管道承压较大、强度裕度小;系统工作压力高时,往往管道强度储备小;系统工作温度高时易发生汽化等,这些情况都易引发系统发生压力瞬变产生巨大冲力,极有可能造成突发破坏事故,应引起高度重视。因此进行必要的动态水力分析,根据计算结果采取相应措施,有利于提高供热系统的安全可靠性。
7.1.12 本条列出了容易发生水击事故的典型状态。
7.1.13 本条列出一些防止压力瞬变破坏的安全保护措施,供设计参考,哪种措施是有效的,应由动态水力分析的结果确定。这些措施的作用是防止系统超压和汽化。
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城镇供热管网设计标准 CJJ/T34-2022
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