城市供热工程系统规划

城市供热工程系统规划第一节供热工程规划概述第二节城市集中供热负荷的预测与计算第三节城市集中供热热源规划第四节城市供热管网规划第五节热力站与制冷站设置第一节供热工程规划概述在南北回归线两侧的寒冷地区的冬季，为了维持日常生活、工作和享有一个舒适的环境，都存在着冬季供热采暖问题。目前，应用最广泛的是以蒸汽或热水作为热媒的集中供热系统。城市集中供热，又称区域供热，是在城市的某个或几个区域乃至整个城市，利用集中热源向工业企业、民用建筑供应热能的一种供热方式，是现代城市建设中公共事业的一项重要设施。一、城市供热工程规划的意义(1)提高能源利用率，节约大量燃料，集中供热可以使锅炉热效率提高20％；(2)改广泛的“面源”为比较集中的“点源”，减少大气污染，也便于采用整改措施，进行集中治理；(3)减少城市运输量；(4)节省城市用地，一个集中热源可以代替多个分散的锅炉房，可以减少燃料和灰渣的堆放场地，对改善市容也十分有利；(5)使用大型设备，容易实现机械化和自动化，减少管理人员数量，降低运行成本，也有利于管理科学化和现代化，提高供热质量。二、主要任务根据当地气候条件，结合生活与生产需要：1.确定城市集中供热对象、供热标准、供热方式；2.合理选择气源，预测供热负荷，进行城市热源工程规划，确定城市热电厂、热力站等供热设施的数量和容量；3.科学布局各种供热设施和供热管网；4.制定节能保温的对策与措施，以及供热设施的防护措施。三、供热系统的构成与分类供热工程系统由供热热源工程和供热管网工程构成按照采暖的规模与供热建筑物的种类，把众多的采暖方式分为4大类，1.城市集中热力网供热；（城市供热、大区域供热）2.居住小区集中供热（小区集中供热、小区域供热）3.商业或公共建筑的独立供热（自备热源的独立建筑供热）；4.分户供热（各户自备热源供热）1.城市集中供热系统的组成城市集中供热系统由热源、热力网和热用户三部分组成。热源包括热电厂（又称热电联供）、换热站、锅炉房和热泵机房；热力网包括城市一次（高温）热网和小区二次（低温）热网；热用户包括一次水热用户（换热站），二次水热用户（末端用户）等。2.城市集中供热系统的分类按照服务对象可分为：民用供热和工业供热；按照供热系统的作用范围可分为：区域供热、集中供热和局部供热按照热源供应的热媒种类不同可分为：热水供热、蒸汽供热和热风供热。按照热媒参数的不同可分为：高温水（t＞115℃)和低温水(t≤115℃)系统;高压蒸汽（P＞70kPa，通常为过热蒸汽）、低压蒸汽（P≤70kPa，通常为饱和蒸汽）系统。四、城市集中供热规划的主要内容（一）、总体规划内容及图纸1.内容：1）确定城市供热对象和供热标准，预测城市供热负荷；2）选择城市热源和供热方式；3）确定热源设施的供热能力、数量和布局；4）布局城市供热设施和供热干线管网；5）制定城市供热设施保护措施。2.图纸：1）城市供热系统现状图-主要反映城市现状集中供热设施布局和干线管网布局情况2）城市供热系统规划图-主要反映规划期末城市集中供热的热源，供热输配设施的容量、位置和用地状况。3）必要的附图。（一）、分区规划内容及图纸1.内容：1）估算分区的供热负荷；2）布局分区供热设施和供热干线管网；3）计算城市供热干管的管径。2.图纸：1）分区供热系统现状图-表示分区范围内现状集中供热设施的位置、规模、用地范围、供热管网分布、管径等情况。2）分区供热系统规划图-表示分区范围内规划集中供热设施的位置、规模、用地范围、供热管网分布、管径等情况。3）必要的附图。如分区供热负荷分布图。（一）、详细规划规划内容及图纸1.内容：1）计算规划范围内供热负荷；2）布局供热设施和供热管网；3）计算供热管道管径；4）估算规划范围内供热管网造价。2.图纸：1）供热系统规划图-标明供热设施容量、位置和用地范围，供热管网走向、管径、管位、敷设方式。若有现状供热管线，应区分现状与规划的管线。2）必要的附图。第二节城市集中供热负荷的预测和计算一、城市集中供热负荷的类型与特征1.分类：（1）根据热负荷用途分类1）室温调节2）生活热水3）生产用热(2)根据热负荷性质分类1)民用热负荷包括采暖、通风和热水供应三类在计算和预测热负荷时，一般分类进行，最后求和。民用热用户通常以热水为热媒，使用的热媒参数较低。2)工业热负荷包括生产过程用于加热、烘干、蒸煮、熔化等工艺的用热，同时还包括部分动力热负荷，用于带动机械设备如汽锤、气泵等，使用的热媒参数较高。(3)根据用热时间规律分类•1)季节性热负荷采暖、通风、空气调节属于季节性热负荷。•2)常年性热负荷•生活热水和生产工艺系统用热属于常年性热负荷。与气候条件关系不大，即一年中用热状况变化不大，但全日中用热状况变化较大。•热水供应热负荷主要取决于使用人数和生活习惯、生活水平、作息制度等。•生产工艺热负荷取决于生产性质、生产规模、生产工艺、用热设备数量和生产作业班次等因素二、城市供热对象的选择由于资源有限，对于各类热用户，不可能全部满足需要，必须对供热对象进行合理选择。(1)在供热规模有限的情况下，应以“先小后大”为原则，首先满足分散用热、规模较小的热用户，如居民家庭、中小型公共建筑和小型企业，以便发挥城市集中供热的最大效益。一般大型公共建筑和大中型企业的余热资源丰富，用热条件比较复杂，可以自成体系，独立解决。(2)选择布局较集中的热用户作为供热对象，“先集中后分散”，以使系统经济合理。城市供热系统与其他能源供应系统比较，损耗大、成本高、维护难。因此，供热系统的服务半径较小。如果热用户在空间分布上较集中，则有利于热网布置，减少投资和运营成本。选择供热对象还有一个指标，即“集中供热普及率”。集中供热普及率是指已经实行集中供热的面积与需要供热的建筑面积的比值百分数。三、城市供热负荷的预测和计算1.热负荷计算的步骤(1)收集热负荷现状资料热负荷现状资料既是计算的依据，又可作为预测取值的参数(2)分析热负荷的种类和特点对采暖、通风、生活热水、生产工艺等各类用热来说，需采用不同方法、不同指标进行预测和计算，必须对热负荷进行准确分析，然后才能进行计算与预测(3)预测与计算供热总负荷地区的供热总负荷是布局供热设施和进行管网计算的依据，在各类热负荷计算与预测结果得出后，经校核后相加，同时考虑一些其他变数，最后计算出供热总负荷。供热总负荷一般体现为功率，单位取瓦、千瓦或兆瓦(W、kW、MW)。2.民用热负荷预测计算我国的民用热负荷主要是满足住宅和公共建筑的采暖热负荷，生活热水和通风热负荷所占的比例很小(1)采暖热负荷在冬季，由于室内与室外温度不同，房屋通过其围护结构(如门、窗、地板、墙体、屋顶等），将发生热量散失。在一定室温下，室外温度越低，房间的热损失越大。为了保证室内温度符合有关规定，满足人们正常工作、学习和其他活动的需要，就必须用采暖设备向室内补充与损失相等的热量。采暖热负荷（1）冬季，采暖房间的气温高于室外气温，这样，室内的热量就要通过建筑的围护结构(如外墙、外门、外窗、地面和屋顶等)传向室外，这种热量的传递叫做围护结构的传热。采暖房间的热平衡采暖热负荷是指采暖房间在某一时间内，要求室内具有一定设计温度的情况下，散热设备在单位时间内需要补充给室内的热量，采暖热负荷应根据设计条件下建筑物的热平衡进行计算。即房间的失热量=房间的得热量(W)采暖热负荷（2）（1)房间失热量，包括：①最大负荷班的工艺设备吸热量Q1；②由于室内外温差引起围护结构的耗热量Q2；③加热由外部运人的冷物料和运输工具的耗热量Q3；④加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量Q4；⑤加热由门、孔洞和其他生产跨间进入的冷空气耗热量Q5；⑥室内水分蒸发耗热量Q6；⑦通风换气的耗热量Q7；⑧其他方面散失的热量Q8。(2)房间得热量，包括：①最小负荷班的工艺设备散热量Q9；②热物料在车间内的散热量Q10；③热管道及其他热表面的散热量Q11；④人体散热量Q12；⑤灯具及其他电气设施的散热量Q13；⑥通过其他途径获得的热量Q14；⑦散热器的散热量Q15；采暖热负荷Q值也表明散热器向房间应放出的热量，从热平衡得到；Q=Q15=(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8）—(Q9+Q10+Q11+Q12+Q13+Q14)采暖设计热负荷的确定影响采暖热负荷的因素很多，而这些因素又是一刻不停地在变化着。·计算热负荷的目的是决定散热器的放热能力，为决定管道的输热能力和热源的产热能力提供重要的数据。采暖工程设计首先要正确计算出建筑物的热耗失量采暖工程技术通常以稳定传热过程的简单计算来代替不稳定传热过程的复杂计算，并对一些影响传热量的因素加以适当修正。对于一般民用建筑和产生热量很少的工业建筑，计算采暖设计热负荷时不考虑房间的得热量，而仅计算以下三项的房间耗热量：①通过房间围护结构的基本耗热量：即在一定传热条件下，通过房间各部分围护结构从室内传向室外的热量。②冷风渗透耗热量：即加热由于房间的外门、外窗缝隙不密封而由室外渗入到室内的冷空气所消耗的热量。③外门冷风侵人耗热量：即冬季外门开启时由于风力和热压作用而进入室内的冷空气，从室外温度加热到室内温度所消耗的热量。以上三项耗热量之和就是房间的总耗热量，也就是采暖设计热负荷。采暖房间围护结构的耗热量，包括基本的和附加的两部分。围护结构的基本耗热量围护结构基本耗热量指经过墙、窗、门、地面和屋顶等，由于室内外的气温差而造成从室内传向室外的稳定热量。各部分围护结构的基本耗热量，应按下式计算：Q=∑K×F（tn－tw）α式中：Q为围护结构的基本耗热量(W)；K为围护结构的传热系数(W／㎡．℃)；F为围护结构的传热面积(㎡)；tn为冬季室内空气计算温度(℃)；tw为采暖室外空气计算温度(℃)；α为围护结构的空气温差修正系数。采暖房间围护结构基本耗热量是它各部分围护结构基本耗热量的总和。为了计算和以后修正的方便，我们把围护结构按朝向、材料结构和室内外温差的不同，而划分为各个计算部分。对一侧不与室外空气直接接触的围护结构，当两侧温差大于5℃时，要计算通过该围护结构的传热量。①供暖设计室内计算温度室内计算温度一般是指距地面2ｍ以内，人们活动地区的空气温度。室内计算温度的高低应满足人们的生活、学习、工作要求和生产的工艺要求。民用及公共建筑室内计算温度可参照表1-1选取。或参照有关手册选取。②供暖设计室外计算温度在计算围护结构的基本耗热量时，假定传热过程是在稳定状态下进行的，即围护结构的各种传热参数都不随时间而改变，其中室外计算温度也是采用某一个固定值。•我国《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003）里规定：“采暖室外计算温度应采用当地历年平均每年不保证5天的日平均温度”。③围护结构的传热系数围护结构的传热系数值是指在单位时间内，单位面积的围护结构，在两侧温差为1℃，由一侧传至另一侧的热量。传热系数的倒数称为传热热阻，传热系数越大，其传热热阻就越小。面积热指标法已知规划区内各建筑物的建筑面积，建筑用途及层数等基本情况，常采用面积热指标法来确定热负荷。热指标是在采暖室外计算温度下单位面积每小时所需要的热量，用“W／m2”表示。体积热指标法集中采暖系统热负荷的概算，可根据建筑物的性质和外轮廓体积按下式确定：(2)通风热负荷计算为了在室内营造良好的空气环境，使空气具有一定的清洁度和湿度，必须不断向房间送入新鲜空气，进行通风调节。当冬季室外温度较低时，室外进入室内的新鲜空气必须经过加热后方可进入室内，才能使室内温度不降低。加热新鲜空气所消耗的热量，称为通风热负荷。以上公式计算较复杂，且需要大量详细资料在一般情况下，可用下式计算通风热负荷：(3)生活热水热负荷生活热水热负荷的计算，主要涉及两个重要参数：一是水温，二是热水用水标准。一般情况下，生活热水的使用温度为40～60℃，采用的生活热水计算温度为65℃。不同的热工分区中，采用的冷水计算温度也不尽相同。我国主要有五个热工分区：第一分区包括