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7.3 计算参数


7.3.1 供热管道内壁当量粗糙度应按表7.3.1选取。当既有供热管道内壁存在腐蚀现象或管道内壁采取减阻措施时,应采用经过测定的当量粗糙度值。
表7.3.1管道内壁当量粗糙度
7.3.2 确定热水管网主干线管径时,应采用经济比摩阻。经济比摩阻值宜根据工程具体条件计算确定。当不具备技术经济比较条件时,主干线比摩阻可按下列经验值确定:
    1 主干线30Pa/m~70Pa/m;
    2 庭院管网主干线60Pa/m~l00Pa/m。
7.3.3 长输管线比摩阻可采用20Pa/m~50Pa/m,管径应经技术经济比选确定。
7.3.4 热水管网支干线、支线应按允许压力降确定管径,但供热介质流速不应大于3.5m/s。支干线比摩阻不应大于300Pa/m,庭院管网支线比摩阻不宜大于400Pa/m。
7.3.5 蒸汽管道的最大允许设计流速应符合表7.3.5的规定。
表7.3.5蒸汽管道最大允许设计流速
7.3.6 以热电厂为热源的蒸汽管网,主干线起点压力和温度应通过热电联产系统的经济技术分析确定。
7.3.7 以区域锅炉房为热源的蒸汽管网,主干线起点压力和温度宜取锅炉出口的最大工作压力和温度。
7.3.8 凝结水管道设计比摩阻可取100Pa/m。
7.3.9 管道局部阻力与沿程阻力的比值,可按表7.3.9取值。
表7.3.9管道局部阻力与沿程阻力比值
管道局部阻力与沿程阻力比值
条文说明
7.3.1关于管壁当量粗糙度,这方面的试验统计资料还比较缺乏,本条规定采用一般沿用的数值。
    塑料管材参考《室外给水设计标准》GB50013-2018附录A提供的塑料管内壁当量粗糙度0.010mm~0.030mm,本条采用其中最大值。
    在管道内壁采取减阻措施,可减少管道压力损失,特别是长输管线可以显著降低循环水泵的电耗。但热水管道的内壁减阻尚处于试验研究阶段,还需通过大量的运行实验进行验证,确定其是否成熟可靠及减阻成效。
    故对既有供热管道内壁存在腐蚀现象或管道内壁采取减阻措施时,应对管道粗糙度值进行实测。
7.3.2 经济比摩阻是综合考虑管网及泵站投资与运行电耗及热损失费用得出的最佳管道设计比摩阻值。它是供热管网主干线(包括环状管网的环线)设计是否合理的主要依据。经济比摩阻应根据工程具体条件计算确定。但经济比摩阻的影响因素很多,与供热管网的规模(负荷、管径、长度)、钢材价格、运行电价、热价、热损失(运行期介质平均温度、运行期环境平均温度、保温材料及其效果)、安装费用等有关,而这些因素在不同时期、不同经济水平、不同地区、不同管网的数值都可能不一样,因此详细地对每一个管网计算经济比摩阻是比较麻烦的。为了便于应用,本条给出推荐比摩阻数值,该值为采用我国供暖地区平均的价格因素粗略计算的经济比摩阻并适当考虑供热系统水力稳定性给出的参考数据。
    热水庭院管网的供热范围较小,经济比摩阻数值高于大型热水管网,是一个经验值,当主干线长度较长时取较小值。我国现行的建筑节能设计标准对循环水泵的耗电输热比进行控制,其控制指标折算为比摩阻,与本条规定值接近。
7.3.3 长输管线由于输送距离很长,选用较小比摩阻值能减少管道压力损失,可显著降低循环水泵和中继水泵的电耗,减少中继泵站的数量。在项目中应根据具体的管道价格、用电价格和建设费用,通过建设投资和运行费用的综合技术经济比选确定管径。
7.3.4 由于主干线已按经济比摩阻设计,支干线及支线设计比摩阻的确定不再是技术经济合理的问题,而是充分利用主干线提供的作用压头,满足用户用热需要的问题,因此应按允许压力降的原则确定支干线、支线管径。提高支线管内流速,不仅可节约管道投资,还可减少用户水力不平衡造成的过热现象。
    3.5m/s的流速限制主要是限制DN400以上的大管,由于3.5m/s流速的约束,DN400以上管道的允许比摩阻由300Pa/m逐步下降。还可以看到由于300Pa/m的允许比摩阻的限制,实质上是限制了DN400以下管道的允许流速,即DN400以下小管允许流速由3.5m/s下降到DN50的管道只允许0.90m/s。规定两个设计指标,实质上等于提出一系列设计指标,即对DN400以上大管规定了一系列的允许比摩阻值;对DN400以下小管规定了一系列允许流速数值。DN400以上大管允许比摩阻较低是出于水力稳定性的考虑,随管径加大,连接的用户越多,管道水力稳定的要求较高,故设计比摩阻不宜过高。限制小管流速,根据同济大学《城市供热管网介质极限流速研究》一文,不是振动、噪声和冲刷等问题,可能是考虑引射作用影响三通分支管流量分配的原因。
    本条只对连接两个以上热力站的支干线,提出比摩阻不应大于300Pa/m的规定,对只连接一个热力站的支线,可以放宽限制,只受流速3.5m/s的约束。也就是说对于DN50的小管从0.90m/s提高到3.5m/s,相当允许比摩阻约400Pa/m。这对消除管网首端用户处的剩余压头,防止“过热”有利,同时还可节约管线投资。提高小直径管道(≥50mm)流速到3.5m/s,在噪声、振动等方面不存在问题,同济大学的实验工作完全证实了这点。由于是无分支管道,不存在三通处流量分配的问题,进入用户后内部设计的管径放大,也不会对用热造成影响。这样做实质上是用一段小管,取代用户入口的节流装置,起到消除剩余压头的作用,技术上不会产生不良影响,只能带来节约投资的良好效果。
    热水庭院管网支线最高比摩阻取400Pa/m符合一般暖通设计对最高流速的控制要求。管道流速与比摩阻对照见表4。
表4管道流速与比摩阻
管道流速与比摩阻
7.3.5 本条推荐的蒸汽管道设计最大流速沿用过去的规定。
7.3.6 本条是以热电厂为热源的蒸汽管网的设计原则。蒸汽供热管网管道选择是按照允许压力降的原则,所以确定管道起始点压力和温度是管网设计是否合理的前提。蒸汽管网起始点压力与汽轮机抽(排)汽压力和温度有关,这个压力和温度的高低,对热电联产的经济效益影响很大。网内用户所需蒸汽参数确定后,若将汽轮机抽(排)汽压力和温度定得过高,则使发电煤耗提高,降低热电联产的节煤量,但另一方面可以增加管道的允许压力降,减小管径,降低供热管网投资和热损失,因此这是一个抽(排)汽参数的优化问题。正确的设计应选择最佳汽轮机抽(排)汽压力和温度,作为供热管网的起始点压力和温度。
7.3.7 本条是以区域锅炉房为热源的蒸汽供热管网设计原则。锅炉运行压力和温度的高低,对热源的经济效益影响不大,但对供热管网造价的影响很大,起始压力高则可减少管径、降低管道投资。所以在技术条件允许的情况下,宜采用较高的锅炉出口压力和温度。
7.3.8 凝结水管网的动力消耗、投资之间的关系与热水供热管网基本相近,因不需考虑水力稳定性问题,推荐比摩阻值可比热水管略大,故取100Pa/m。
7.3.9 城镇供热管网设计,尤其是在初步设计中,由于管道设备附件的布置没有确定,局部阻力估算是经常采用的,即用以往工程统计出的局部阻力与沿程阻力的比值进行计算。关于局部阻力数据,我国目前尚无自己的实验数值。城镇供热管网设计采用的局部阻力数据多来自苏联资料,《城镇供热管网设计规范》CJJ 34-2010推荐的数据是参考苏联《热力网设计手册》,并经多年的设计和工程统计验证过的数据。本标准沿用原规范的数值,输送干线方形补偿器取消了管径分类采用平均数值,增加了组合使用型补偿器的局部阻力与沿程阻力的比值。
    轴向型补偿器是指套筒或轴向型波纹管补偿器(带内衬筒)等直通型的补偿器。组合使用型补偿器是指旋转式补偿器、铰链型波纹管补偿器和球形补偿器等,其特点是在补偿供热管道位移变形时必须是几个补偿器与管道弯头组合成组才能发挥形变补偿作用;因其是与方形补偿器的组合,且补偿距离远大于轴向型补偿器或方形补偿器,故其局部阻力与沿程阻力的比值介于轴向型补偿器与方形补偿器的局阻比值之间。
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城镇供热管网设计标准 CJJ/T34-2022
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