第一章集中供热系统的热负荷

05:19:151第一章集中供热系统的热负荷05:19:15205:19:153第一节集中供热系统热负荷的特征集中供热系统：是以热水或蒸汽为热媒通过室外热力网将热能输送到一个城镇或较大的区域的供热系统。集中供热系统的热负荷：包括采暖、通风、空气调节、生活用热和生产工艺等热负荷。05:19:154一、集中供热系统热负荷的分类1．按用途采暖热负荷空调热负荷通风热负荷生活用热水供应热负荷生产工艺热负荷05:19:155一、集中供热系统热负荷的分类2．按民用、工业民用热负荷：居民住宅和公共建筑的采暖、空调、通风和生活用热热负荷。工业热负荷：生产工艺、厂房的采暖、通风、空调和厂区的生活用热热负荷。05:19:156一、集中供热系统热负荷的分类⑶按性质（时间）季节性热负荷常年性热负荷05:19:157二、热负荷的特征季节性热负荷特点：热负荷＝f（气候条件）=f（室外温度、湿度、风向、风速、太阳辐射等）常年性热负荷特点：与气候条件关系不大，用热状况在全日中变化较大。生产工艺热负荷=f(生产状况)热水供应热负荷=f（生活水平、生活习惯、居民成分）05:19:158第二节集中供热系统热负荷的确定供暖设计热负荷通风设计热负荷空调设计热负荷生活用热的设计热负荷生产工艺热负荷05:19:159一、供暖设计热负荷供暖设计热负荷：在设计室外温度下，为达到要求的室内温度，供热系统在单位时间内向建筑物供应的热量。1．体积热指标法qv=f(建筑物的围护结构，外形有关)，围护结构传热系数↑，采光率↑，外部建筑体积↓，或建筑物的长宽比↑，qv值↑。wtnQ103wnwvnttVqQ05:19:1510一、供暖设计热负荷2．面积热指标法=f（垂直围护结构墙、门、窗等向外传递的热量）=f（建筑物平面尺寸、层高）体积热指标法—物理概念清楚。面积热指标法—易于概算。3．城市规划指标法103FqQfnfq05:19:151105:19:151205:19:151305:19:151405:19:1515二、通风设计热负荷通风热负荷:为保证室内空气具有一定的清洁度、温湿度，在供暖季节中，加热从室外进入室内的新鲜空气所耗的热量。1．通风体积热指标法=f(建筑物的性质，外围体积)3.10twnwttttVqQtq05:19:1516二、通风设计热负荷2．百分数法对有通风的民用建筑（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--建筑物通风热负荷系数，一般取0.3～0.5。nttQkQ.tk05:19:1517三、空调设计热负荷1．空调冬季设计热负荷2．空调夏季制冷设计热负荷103FqQaa/COP103FqQcc05:19:151805:19:1519四、生活用热的设计热负荷定义：在日常生活中，用于洗脸、洗澡、洗衣服以及洗刷器皿等消耗的热量，称为热水供应热负荷。热水供应热负荷=f（热水用量）住宅建筑的热水用量=f（住宅内卫生设备、生活习惯）公共建筑(如浴池、食堂、医院等)和工厂的热水用量=f（卫生设备、生活习惯、生产性质、工作制度）特点:具有昼夜的周期性，每天的热水用量变化不大，小时热水用量变化较大。05:19:1520四、生活用热的设计热负荷供暖期热水供应平均小时热负荷m—用热水单位数；v—用水量定额，L/d；ρ—水的密度，1000kg/m3；c—水的比热，4.1868kJ/(kg℃)；tr—生活热水温度；tl—冷水计算温度；T—每天供水小时数。'.0.001163rlrlrpcmvttmvttQTT05:19:1521四、生活用热的设计热负荷居住区热水供应最大热负荷—居住区热水供应最大热负荷—居住区热水供应的平均设计热负荷—热水小时变化系数prrrQkQ.max.prQ.max.rQrk05:19:1522四、生活用热的设计热负荷用水单位数多、生活热水负荷占供热总负荷比例小、生活热水高峰出现时间短，所以热水供应的平均热负荷作为热水供应设计热负荷。其他生活用热热负荷采用指标法计算。生活用热设计热负荷=热水供应设计热负荷+∑其他生活用热热负荷05:19:1523五、生产工艺热负荷定义：生产过程中用于加热、烘干、蒸煮、清洗、溶化或作为动力用于驱动机械设备，如汽锤、汽泵等的耗热量，称为生产工艺热负荷。特点：属全年性热负荷设计热负荷的大小、热媒种类和参数=f（生产工艺过程的性质，用热设备的型式及工作制度等）。05:19:1524五、生产工艺热负荷集中供热系统热网的最大生产热负荷：—热网最大生产热负荷，GJ/h；—各工厂（各车间）的生产工艺最大热负荷之和，GJ/h；—同时使用系数，一般可取0.6～0.9。max.max..shshwQkQmax.wQmax.shQshk第三节集中供热系统年耗热量计算集中供热系统的年耗热量是各类热用户年耗热量的总和。一、采暖年耗热量Qn.aQ’n——供暖设计热负荷，KW；N——供暖天数，dtw’_—供暖室外计算温度，℃tn—供暖室内计算温度tp·j—供暖室外平均温度，℃0.0864—公式简化和单位换算后的数值。0.0864=24×3600×10-6,,''.''240.0864(/)npjnpjnannnwnwttttQQNQNGJatttt(111)第三节集中供热系统年耗热量计算二、采暖期通风耗热量Q’t—通风设计热负荷，KW；t’w·t—冬季通风室外计算温度，℃；Z—供暖期内通风装置每日运行小时数，h/d;0.0036—单位换算系数。(1KWh=3600×10-6GJ)其他通式（1-11）。,,''.''0.0036(/)npjnpjtattnwnwttttQZQNZQNGJatttt(112)第三节集中供热系统年耗热量计算三、空调年耗热量Qc·a(1)空调冬季采暖耗热量Qa·a(2)制冷期空调制冷耗热量''0.0036ipjaaaaiwattQTQNtt'max0.0036caccQQT第三节集中供热系统年耗热量计算四、热水供应全年耗热量Qr·a热水供热负荷式全年热负荷。考虑到冬季与夏季冷水温度不同，热水供应全年耗热量按下式计算第三节集中供热系统年耗热量计算五、生产工艺年耗热量05:19:1530第四节集中供热系统热负荷图定义：热负荷图是用来表示整个热源或热用户系统热负荷随室外温度或随时间变化图。Q=f(tw)或Q=f(t)。热负荷图可形象的反映热负荷变化的规律。集中供热系统的热负荷：包括采暖、通风、空气调节、生活用热和生产工艺等热负荷。05:19:1531第四节集中供热系统热负荷图供热工程中常用的热负荷图，主要有热负荷时间图热负荷随室外温度变化图热负荷延续时间图05:19:1532一、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。一、热负荷时间图图1-3年热负荷图二、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。05:19:15354123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。三、热负荷延续时间图在供热工程规划设计过程中，需要绘制热负荷延续时间图。热负荷延续的时间图的特点与热负荷时间图不同。在热负荷延续时间图中，热负荷不是按出现时间的先后排列，而按其数值的大小来排列。它须有热负荷随室外温度变化曲线和室外气温变化规律的资料绘出。（一）供暖热负荷延续时间图（二）利用数学公式绘制供暖系统热负荷延续时间曲线的方法1.函数公式方法①根据该地区不同室外温度的延续小时数，利用最小二乘法，可以拟合tw＝f（n）的函数式：三、热负荷延续时间图432EnDnCnBnAtw式中：n～延迟小时数，它的指数次数取决于所要求达到的精度。②根据热负荷随室外温度变化规律Q=f(tw),由此可导出Q＝f（n）的数学表达式。该方法的拟合精度高，但是必须有详细的室外气温资料。2.无因次综合公式法①表达式的几个共性依据各城市的开始和终止供热的温度均为+5℃。各城市的不保证天数为5天。各城市的供热长短与其室外温度变化幅度，大致也有一定规律。②无因次群数学模型N≦55N≦Nζh(1-13bntRR0图1-5或用下式表达：N≦55N≦Nzh式中：t‘w、tp.j～室外计算温度、室外日平均温度。Rn和Rt～两个无因次群，分别代表无因次室外气温和无因次延续天数或小时数。bnjp)5(.''120120555''zhzhn式中：Nzh，nzh，5、120～供暖期总天数，不保证天数，总小时数等。N、n～延续天数和小时数。b～Rn的指数值。μ～修正系数。根据供暖热负荷与室内、外温度差成正比关系，即',,5wjpjptttb''1205wnwnnnzhzhzhzhttttQQQnnNN综合式（6-12）和（6-13），可得出供暖热负荷延续时间图的数学表达式：N≼55N≼Nzh或N≼55N≼Nzh式中：利用无因次综合式法绘制供暖热负荷延续时间图的最大优点是：当缺乏一个城市详细室外气温分布统计资料情况下，只要从《暖通规范》中查出该城市的三个规定数据～即t‘w、Nzh、tpj就可以利用式（1-5）作图了。)/()5()1(11''0'0'0wnwbnnbntttQRQQRQn2.生产工艺热负荷延续曲线图的绘制方法绘制的主要条件是须有冬季和夏季典型日的生产工艺负荷时间图作为依据。总之，事实上绘制切合实际的生产工艺热负荷延续时间图是难以做到的。对以热电厂为热源的集中供热系统，各类热用户的总热负荷延续时间曲线图，主要用于热电厂选择供热汽轮机型式台数等，对集中供热系统的网路设计用处，不是很大。图1-605:19:1544问题(1)从节约采暖能耗角度而言,建筑物的体形系数,即建筑物与室外大气接触的表面积与其所包围的体积之比()。A.不宜太大B.不宜太小C.越大越好D.大小无关(2)从节能角度,采暖建筑的朝向宜为()A.东西向B.南北向C.面向冬季主导风向D.西南东北向(3)从节能角度讲,采暖建筑主要房间应布置在()。A.下风侧B.上风侧C.向阳面D.底层05:19:1545问题(4)设置全面采暖的建筑物,开窗面积的原则应是()A.为了照顾建筑物立面美观,尽量加大开窗面积B.为了室内有充足的自然光线,尽量加大开窗面积C.在满足采光的要求下,开窗面积尽量减小D.为了节能在满足通风换气条件下,开窗面积尽量减小(5)我国北方一县级医院,有采暖用热、卫生热水用热、蒸气用热,则最佳设备组