供热工程2015

2020/2/82热能工程将自然界的能源直接或间接地转化为热能，以满足人们需要的科学技术。供热工程本课程研究对象和主要内容：以热水和蒸汽作为热媒的建筑物供暖系统和集中供热系统。生产、输配和应用中、低品位热能的工程技术。2020/2/83课程内容供暖工程讲授以热水和蒸汽作为热媒的集中式散热器供暖系统的工作原理和设计、运行的基本知识。集中供热在供暖基础上，以热水或蒸汽作为热媒，由热源集中向一个城镇或较大区域供应热能的方式。2020/2/84供暖：用人工方法向室内供给热量，保持一定的室内温度，以创造适宜的生活条件和工作条件的技术。供暖系统的组成：热媒制备（热源）、热媒输送和热媒利用（散热设备）供暖系统局部供暖系统：集中供暖系统：供暖工程热媒制备、热媒传输和热媒利用三个主要组成部分在构造上都在一起的供暖系统。热媒和散热设备分别设置，用热媒管道相连接，由热源向各个房间或各个建筑物共给热量的供暖系统。2020/2/85集中式热水供暖系统示意图散热给室内的方式不同：对流供暖•散热器供暖系统•热风供暖系统辐射供暖2020/2/86热源热网热用户集中供热系统集中供热供热系统的热源是指供热热媒的来源。区域锅炉房和热电厂。由热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统。集中供热系统利用热能的用户。供热、通风、空气调节、热水供应2020/2/87区域蒸汽锅炉房集中供热系统1-蒸汽锅炉；2-蒸汽干管；3-疏水器；4-凝水干管；5-凝结水箱；6-锅炉给水泵；（a）、（b）、（c）和（d）-室内供暖、通风、热水供应和生产工艺用热系统2020/2/88热电厂集中供热系统(热电联产)1-蒸汽锅炉；2-供热汽轮机；3-发电机；4-加压加温装置；5-基本加热器；6-尖峰加热器；7-冷凝器；8-凝结水泵；9-回热装置；10-热网循环水泵；11-补给水压力调节器；12-补给水泵；13-水处理装置；14-给水泵；15-热用户；16-除污器2020/2/89供热工程发展概况•能源利用四次突破火的使用蒸汽机的发明电能的应用原子能的利用火炉火炕火墙集中供热1877年热电联产式集中供热20世纪初原子能用于热电联产1965年我国供热事业的发展新中国成立学习苏联1980年443.41万KW1990年998.93万KW2005年供热面积252056万m22020/2/810我国供热技术概况•供热技术发展主要方面①高参数、大容量供热机组的热电厂和大型区域锅炉房的迅速发展；②热电厂改造；③集中供热系统形式多样化；④新的敷设方式和新型管道设备；⑤集中供热系统设计优化;⑥新规范。•面临主要问题①节能减排；②采用绿色能源，满足环保要求；③科学化管理。2020/2/8111、供暖系统热负荷的构成2、供暖系统设计热负荷的计算供暖系统设计热负荷第一章供暖系统的设计热负荷2020/2/812(1)供暖系统热负荷(2)供暖系统设计热负荷1供暖系统热负荷的构成指某一室外温度tw下,为了达到要求的室内温度tn，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。它随着建筑物得失热量的变化而变化。指在设计室外温度tw’下，为了达到要求的室内温度tn,供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q＇。它是设计供暖系统的最基本依据。2020/2/8131.1.1建筑物失热量1.1建筑物失热量和得热量2020/2/814围护结构传热耗热量Q1；加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量Q2，称冷风渗透耗热量；加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量Q3，称冷风侵入耗热量；水分蒸发的耗热量Q4；加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量Q5；通风耗热量。通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量Q6；失热量包括：1.1建筑物失热量和得热量2020/2/8151.1.2建筑物得热量1.1建筑物失热量和得热量2020/2/816得热量包括：生产车间最小负荷班的工艺设备散热量Q7；非供暖通风系统的其它管道和热表面的散热量Q8；热物料的散热量Q9；太阳辐射进入室内的热量Q10；此外，还会有通过其它途径散失或获得的热量Q11。1.1建筑物失热量和得热量2020/2/8171.2建筑物或房间设计热负荷的确定房间失热量房间得热量房间热负荷围护结构耗热量冷风渗透耗热量冷风侵入耗热量太阳辐射得热量10321QQQQQQQdsh所需热负荷2020/2/818房间热负荷房间失热量房间得热量围护结构耗热量冷风渗透耗热量实际工程设计中：冷风侵入耗热量围护结构基本耗热量围护结构附加耗热量朝向附加风力附加高度附加外门附加在工程设计中，计算维护结构附加耗热量时：1.太阳辐射得热量可用减去一部分基本耗热量的方法列入；2.风力和高度影响用增加一部分基本耗热量的方法进行附加。2020/2/8192.1围护结构的基本耗热量2供暖系统热负荷的计算在工程设计中，围护结构的基本耗热量是按一维稳定传热过程进行计算的。即假设在计算时间内，室内、外空气温度和其它传热过程参数都不随时间变化。实际上，室内散热设备散热不稳定，室外空气温度随季节和昼夜变化不断波动，这是一个不稳定传热过程。对室内温度容许有一定波动幅度的一般建筑物来说，采用稳定传热计算可以简化计算方法并能基本满足要求。但对于室内温度要求严格，温度波动幅度要求很小的建筑物或房间，就需采用不稳定传热原理进行围护结构耗热量计算，详见《空气调节》工程的书籍。基本说明2020/2/820围护结构基本耗热量'w'1ttFKqn围护结构的基本耗热量计算式中•K:围护结构的传热系数，W／m2.℃；•F:围护结构的面积，m2；•:冬季室内计算温度，℃•:供暖室外计算温度，℃•α:围护结构的温差修正系数。'wtnt2020/2/821•室内计算温度是指距地面2米以内人们活动地区的平均空气温度。•许多国家所规定的冬季室内温度标准，大致在16-22℃范围内。•根据国内有关卫生部门的研究结果认为：当人体衣着适宜，保暖量充分且处于安静状况时，室内温度20℃比较舒适。18℃无冷感，15℃是产生明显冷感的温度界限。室内计算温度tn围护结构的基本耗热量计算2020/2/822设计集中供暖时，冬季室内计算温度，应根据建筑物的用途，按下列规定采用：1．民用建筑的主要房间,宜采用16℃-20℃；2．生产厂房的工作地点轻作业不应低于15℃，中作业不应低于12℃,重作业不应低于10℃；3．辅助建筑物及辅助用室的冬季室内计算温度值，见附录1-1。《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJl9-87)规定围护结构的基本耗热量计算2020/2/823对于高度较高的生产厂房，由于对流作用，上部空气温度必然高于工作地区温度，通过上部图护结构的传热量增加。因此，当层高超过4m的建筑物或房间，冬季室内计算温度tn，应按下列规定采用：(1)计算地面的耗热量时，应采用工作地点的温度，tg(℃)(2)计算屋顶和天窗耗热量时，应采用屋顶下的温度，td(℃)(3)计算门、窗和墙的耗热量时，应采用室内平均温度tp.j=(tg+td)/2(℃)《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJl9-87)规定围护结构的基本耗热量计算2020/2/824•供暖室外计算温度的确定，对供暖系统设计有很关键性的影响。•如采用过低的值，使供暖系统的造价增加；•如采用值过高，则不能保证供暖效果。•目前国内外选定供暖室外计算温度的方法，可以归纳为两种：1根据围护结构的热惰性原理；2根据不保证天数的原则来确定。'wt'wt供暖室外计算温度围护结构的基本耗热量计算2020/2/825不保证天数原则：人为允许有几天时间可以低于规定的供暖室外计算温度值，亦即容许这几天室内温度可能稍低于室内计算温度值。不保证天数根据各国规定而有所不同，有规定l天、3天、5天等。围护结构热惰性原理：规定供暖室外计算温度要按50年中最冷的八个冬季里最冷的连续5天的日平均温度的平均值。围护结构的基本耗热量计算室外温度确定原则：2020/2/826•《暖通规范》采用了不保证天数方法确定北方城市的供暖室外计算温度值。规范规定:“供暖室外计算温度，应采用历年平均不保证5天的日平均温度”。•对大多数城市来说，是指1951一1980年共30年的气象统计资料里。不得有多于150天的实际日平均温度低于所选定的室外计算温度值•我国北方一些城市的供暖室外计算温度值，详见《暖通规范》附录。我国供暖室外计算温度值的确定原则围护结构的基本耗热量计算2020/2/827温差修正系数α值：对供暖房间围护结构外侧不是与室外空气直接接触，而中间隔着不供暖房间或空间的场合(如图1-1)，通过该围护结构的传热量的计算采用了围护结构的温差修正系数。温差修正系数α值围护结构的基本耗热量计算2020/2/828•围护结构温差修正系数的大小，取决于非供暖房间或空间的保温性能和透气状况。•对于保温性能差和易于室外空气流通的情况，不供暖房间或空间的空气温度更接近于室外空气温度，则a值更接近于1。•此外，如两个相邻供暖房间的温差大于或等于5℃时，应计算通过隔墙或楼板的传热量。注意事项：围护结构的基本耗热量计算2020/2/829wpjnniwiinRRRRK1111110①均质多层材料的传热系数传热系数K值的计算围护结构的基本耗热量计算2020/2/830②非均质围护结构的传热系数wnniiipjwpjnRRRFFRRRRRK111这种墙体用于由两种以上材料组成的、非匀质围护结构，属于两维传热过程，计算它的传热系数时，通常来用近似计算方法或实验数据。③空气间层传热系数围护结构的基本耗热量计算间层中空气的导热系数要比组成围护机构的其他材料的导热系数小。如双层玻璃、墙体等。2020/2/831a.贴土非保温地面2m2m2m2m2m第一地带第二地带第三地带第四地带地面传热地带的划分外墙④地面传热系数2m第一地带2020/2/832高度方向2m2m2m第四地带第三地带第二地带第一地带a.贴土非保温地面④地面传热系数2020/2/833b.贴土保温地面'010'01RKRRniii非保温地面的换热热阻保温层的厚度和导热系数c.铺设在垄墙上的保温地面各地带的换热热阻'0018.1RR围护结构的基本耗热量计算2020/2/834围护结构传热面积的丈量：外墙面积的丈量：高度从本层地面算到上层的地面;对平屋顶的建筑物，最顶层的丈量是从最顶层的地面到平屋顶的外表面的高度;而对有闷顶的斜屋面，算到闷顶内的保温层表面。平面尺寸应按建筑物外廓尺寸计算；两相邻房间以内墙中线为分界线。门、窗的面积按外墙外面上的净空尺寸计算。闷顶和地面的面积，应按建筑物外墙以内的内廓尺寸计算。对平屋顶，顶棚面积按建筑物轮廓尺寸计算。围护结构的基本耗热量计算2020/2/835地下室面积的丈量:位于室外地面以下的外墙，其耗热量计算方法与地面的计算相同，但传热地带的划分，应从室外地面相平的墙面算起，以及把地下室外墙在室外地面以下的部分，看作是地下室地面的延伸。围护结构的基本耗热量计算2020/2/836朝向修正耗热量风力附加耗热量高度附加耗热量附加(修正)耗热量有：实际耗热量会受到气象条件以及建筑物情况等各种因素影响而有所增减。由于这些因素影响，需要对围护结构基本能热量进行修正。围护结构的附加(修正)耗热量2020/2/837朝向修正耗热量•朝向修正耗热量：是考虑建筑物受太阳照射影响而对围护结构基本耗热量的修正。•计算方法：需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构(门、窗、外墙及用顶的垂直部分)的基本耗热量乘以相应的朝向修正率。•《暖通规范》规定：宜按下列规定的数值，选用不同朝向的修正率：北、东北、西北0—10％；东南、西南-10％—-15％；东、西-5%；南-15％一-30％。•选用上面朝向修正率时，应考虑当地冬季日照率、建筑物使用和被遮挡等情况。对于冬季日照率小于35％的地区，东南、西南和南向修正率，宜采用—10％一0％