供热工程-第六章 集中供热系统的热负荷

第二篇集中供热第六章集中供热系统的热负荷教学目的：掌握热负荷概算方法和热负荷图教学重点：热负荷图教学难点：热负荷随室外温度变化图第一节集中供热系统热负荷的概算和特征集中供热系统的热用户有供暖、通风、热水供应、空气调节、生产工艺等用热系统。这些用热系统热负荷的大小及其性质是供热规划和设计的最重要依据。因此,必须正确合理地确定供热系统的热负荷。用热系统的热负荷，按其性质可分为两大类：1．季节性热负荷2．常年性热负荷第一节集中供热系统热负荷的概算和特征1．季节性热负荷：供暖、通风、空气调节系统的热负荷是季节性热负荷。特点：它与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热等气候条件密切相关，起决定性作用的是室外温度，因此全年中有很大变化。2．常年性热负荷：生活用热（主要指热水供应）和生产工艺用热属于常年性热负荷。特点：与气候条件关系不大，而且，它的用热状况在全日中变化较大。对于已建成和原有建筑物，或已有热负荷数据的拟建房屋，可以采取对需要供热的建筑物进行热负荷调查，用统计的方法确定系统的热负荷。根据调查统计资料确定总热负荷时，应考虑管网热损失，附加5%的安全余量。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，通常采用概算指标法来确定各类热用户的热负荷。一、供暖设计热负荷供暖热负荷是城市集中供热系统中最主要的热负荷。它的设计热负荷占全部热负荷的80%90%以上（不包括生产工艺用热）。供暖设计热负荷的概算可采用体积热指标法和面积热指标法等进行概算。1．体积热指标法各类建筑物的供暖体积热指标qv，可通过对许多建筑物进行理论计算或对许多实测数据进行统计归纳整理得出，可见有关设计手册或当地设计单位历年积累的资料数据。''3()10nVWnWQqVtt-=-?kW式中'nQ——建筑物的供暖设计热负荷,kWWV——建筑物的外围体积,3m；nt——供暖室内计算温度,C'Wt——供暖室外计算温度,CVq——建筑物的供暖体积热指标,3WmC×，它表示各类建筑物，在室内外温差1C时，每13m建筑物外围体积的供暖热负荷。Vq的大小主要与建筑物的围护结构及外形有关。建筑物围护结构传热系数越大、采光率越大、外部建筑体积越小，或建筑物的长宽比越大，单位体积的热损失，亦即Vq越大。从建筑物的围护结构及其外形方面考虑降低Vq值的种种措施，是建筑节能的主要途径，也是降低集中供热系统的供暖设计热负荷的主要途径。2．面积热指标法'310nfQqF-=?kW式中'nQ——建筑物的供暖设计热负荷,kWF——建筑物的建筑面积,2m；fq——建筑物的供暖面积热指标,2Wm，它表示每12m建筑面积的供暖设计热负荷。说明：建筑物的供暖热负荷主要取决于通过垂直围护结构向外传递热量，与建筑物平面尺寸和层高有关，不直接取决于建筑平面面积。用供暖体积热指标表征建筑物供暖热负荷的大小，物理概念清楚，但面积热指标更易于概算，并且对集中供暖系统的初步设计或规划设计来讲已经足够准确了，所以，在城市集中供热系统规划设计中，供暖面积热指标法应用的更多。城市规划：建筑物出现之前，某一块地的用途。详细规划：对特定小区规划图上包括每一建筑物层数、建筑面积、建筑外形、性质等。3．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。二、通风设计热负荷为了保证室内空气具有一定的清洁度及温湿度等要求，就要求对生产厂房、公共建筑及居住建筑进行通风或空气调节。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。建筑物的通风热负荷，可采用通风体积热指标或百分数法进行概算。1、通风体积热指标法''3()10tVWnWtQqVtt-×=-?kW式中'tQ——建筑物的通风设计热负荷,kWWV——建筑物的外围体积,3m；nt——供暖室内计算温度,C'Wtt×——通风室外计算温度,Ctq——建筑物的通风体积热指标,3WmC×，它表示各类建筑物，在室内外温差1C时，每13m建筑物外围体积的通风热负荷。二、通风设计热负荷二、通风设计热负荷2、百分数法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建筑物的供暖设计热负荷的百分数进行概算''ttnQKQ=?tK——计算建筑物通风、空调新风加热热负荷的系数，一般取0.3～0.5。三、生活用热的设计热负荷1．热水供应用热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。热水供应的热负荷取决于热水用量，住宅的热水用量取决于住宅内卫生设备的完善程度和人们的生活习惯。热水供应系统的工作特点是：热水用量具有昼夜的周期性。p××='rmaxr'r最大热水用量(热负荷)Q小时变化时数k平均热水用量(热负荷)Q1、热水供应用热用水单位数越多，越接近于1，住宅、医院、旅馆等按附录6-4取用。热网的热水供应设计热负荷与用户热水供应系统和热网的连接方式有关。当用户热水供应系统中有储水箱时，可采用供暖期的热水供应平均热负荷计算；无储水箱时，应以供暖期的热水供应最大热负荷计算。2．其他生活用热，在工厂、医院、学校等中，除热水供应以外，还可能有开水供应、蒸饭等项用热。四、生产工艺热负荷生产工艺热负荷是为了满足生产过程中用于加热、烘干、蒸煮、清洗等过程的用热，或作为动力用于驱动机械设备（汽锤、汽泵等）。生产工艺热负荷属于全年性热负荷。生产工艺设计热负荷的大小以及需要的热媒种类和参数，主要取决于生产工艺过程的性质、用热设备的型式、以及工厂的工作制度等因素。按照工艺要求热媒温度的不同，大致可分为三种：供热温度在130℃一150℃以下称为低温供热；供热温度在130℃一150℃以上到250℃以下时，称为中温供热；当供热温度高于蒸汽供热250℃一300℃时，称为高温供热。生产工艺热负荷通常可采用以产品单位能耗指标方法（如附录6-5），或按全年实际耗煤量来核算，最后确定较符合实际情况的热负荷。生产工艺热负荷的同时使用系数，一般可取0.7~0.9。工厂区的生产工艺最大热负荷同时使用系数经核实的各工厂的生产工艺最大热负荷=当热源（如热电厂）的蒸汽参数与各工厂用户使用的蒸汽压力和温度参数不一致时，确定热电厂出口热网的设计流量应进行必要的换算。对于热电厂供热系统，根据“以热定电”的原则，必需对生产工艺热负荷在全年中的变化情况有更多的设计数据。除供暖期的最大热负荷外，还应有供暖期的平均热负荷、非供暖期的平均热负荷、非供暖期的最小热负荷等资料，以及必要的典型的周期(日或一段时间)的蒸汽热负荷曲线和年延续时间曲线等资料。第二节热负荷图热负荷图：是用来表示整个热源或用户系统热负荷随室外温度或时间变化的图。热负荷图形象地反映热负荷变化的规律。常用的热负荷图有热负荷时间图、热负荷随室外温度变化图和热负荷延续时间图。一、热负荷时间图特点：图中热负荷的大小按照它们出现的先后排列；有全日热负荷图、月热负荷图和年热负荷图。全日热负荷图以小时为横坐标，以小时热负荷为纵坐标，从零时开始逐时绘制的。用来表示整个热源或用户的热负荷在一昼夜中每小时的变化情况。对生产工艺热负荷，必需绘制全日热负荷图为设计集中供热系统提供基础数据，需要分别绘制冬季和夏季典型工作日的全日生产工艺热负荷图。年热负荷图：月份为横坐标，每月的热负荷为纵坐标。是规划供热系统全年运行的原始资料，也是用来制订设备维修计划和安排职工休假日等方面的基本参考资料。年热负荷图123456789101112月份Q二、热负荷随室外温度变化图季节性的供暖、通风热负荷的大小，主要取决于当地的室外温度，利用热负荷随室外温度变化图能很好地反映季节性热负荷的变化规律。室外温度为横坐标。热负荷随室外温度变化曲线图曲线1—供暖热负荷随室外温度变化曲线（供暖热负荷与室内外温差成正比）曲线2—冬季通风热负荷随室外温度变化曲线曲线3—热水供应热负荷随室外温度变化曲线（受室外温度影响较小，呈水平直线）曲线4—总热负荷随室外温度变化曲线tw(℃)[phone]在室外温度',5wwtCtt期间内为线性关系，当室外温度低于冬季通风室外计算温度',wtt，通风热负荷为最大值，不随室外温度变化。计算通风负荷时，当室外温度高于通风室外计算温度',wtt，以室外温度计算，当低于通风室外计算温度',wtt，以',wtt计算。