哈工大-供热工程-第六七章

供热工程建筑环境与设备专业01261绪论0-1集中供热系统供热系统是指由热源通过热网向热用户供应热能的系统总称。集中供热系统由热源、热力网（热网）和热用户三部分组成。绪论0-1集中供热系统1.热源把天然的或人造的能源形态转化为符合供热要求的热能装置；2.热网指由热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统。其主要构成包括热力管道、阀门、补偿器检查井等；3.热用户指从供热系统获得热能的用热装置。一般情况下也把用热的建筑或用热的单位称作热用户。0-2供热工程发展概况一、人类供热事业发展的几个阶段◆原始供热：火的使用-从最原始的“钻木取火”开始，到后来人们利用火炉、火墙、火炕取暖，这种原始的供暖方式至今还有相当规模的应用。◆集中供热：蒸汽机的发明-欧洲的产业革命源于十九世纪。随着锅炉制造业的发展，1877年在美国纽约建成了世界上第一个集中供热系统—一个锅炉房向14家用户供热。◆区域供热：电的应用-从发达国家开始。二十世纪初人们开始利用发电厂汽轮机排气供热，后经逐渐改进，发展制造了热电联供机组-现代化的热电厂◆核供热：原子能和平利用-1965年起，利用原子核裂变产生的能源用于热电联产。近年来很多国家开始开发利用低温核反应堆进行集中供热，已取得很大成就二、用于供热的能源消耗1全世界范围的能源消耗二十世纪是世界能源大幅度增长的重要时期，1900年世界能源总消费量为7.75亿吨标煤（5.425亿吨标油）1950年为26.64亿吨标煤（18.65亿吨标油）；1975年增加到85.7亿吨标煤（60亿吨标油）。从1900-1950年50年中能源消费增长数倍多，而从1951-1975年25年中世界能源消费也增长了2倍多。1970年世界能源消耗总量为64.4亿吨标煤（45.08亿吨标油）1998年总消费量增长到121.67亿吨标煤（85.17亿吨标油）28年间增长接近1倍1吨标煤低位发热值=7000Kcal/Kg(29308Kj/Kg)1吨标油低位发热值=10000Kcal/Kg(41868Kj/Kg)2中国的能源消费70年代末能源的消费总量已居世界第三位，仅次于美国和前苏联；目前已跃居世界第二，仅次于美国；但是能源消费的人均占有量我国还很低，以至低于全世界的平均水平。70年代末我国每年人均能耗只有600kg标煤（420kg标油）而当时世界平均能源为1922kg标煤（1345kg标油）。目前，全世界平均能耗1.49吨标油/人.年。中国仅为0.827吨标油/人.年。0-3中国的供热事业一、集中供热的发展解放前。。。。。。◆解放后我国的集中供热事业是从解放后开始发展的。特别是改革开放以后，城市集中供热的发展速度是很快的。◆据资料统计1980年在“三北”地区集中供热总面积只有1124.8万m2，集中供热普及率仅为2%。◆1990年“三北”地区的集中供热面积已发展到1.9亿m2，集中供热普及率12%。当年全国实现集中供热的总面积为2.13亿m2，集中供热普及率为5.6%。◆到2001年全国集中供热面积已达到14.63亿m2。◆2002年底已发展到15.6亿m2二、城市供热结构在城市的集中供热中：热电厂供热占总供热的62.9%；区域锅炉房占总供热的35.1%；其它占2%。全部供热面积中：公共建筑占33.1%；民用建筑占59.8%；其它占7.1%。三、集中供热普及率目前全国的集中供热普及率还不到20%北欧的丹麦全国集中供热普及率已超过40%芬兰全国集中供热普及率2000年达50%；95年统计，我国城市的集中供热普及率：北京为40%，哈尔滨为36%。2002统计，年哈尔滨集中供热普及率为45%；而莫斯科市早在80年代就已达到100%；丹麦城市集中供热普及率为78%；其第二大城市奥胡斯市90年热化率已达95%；芬兰赫尔辛基集中供热普及率85年已达到84%；四、我国资源现状据2000年12月30日《世界能源导报》报到:我国一次能源已探明可采储量中煤炭为1145亿吨（可采54年—81年）石油为32.74亿吨（可采15年—20年）天然气为11704亿m3（可采28年—58年）由此可见，以煤为主的能源消费结构仍维持相当长一段时间。第六章集中供热系统热负荷6-1集中供热系统热负荷概算一、热负荷分类1．季节性热负荷与气象条件密切相关的、只在一年中某些季节才需要的热负荷。如供暖热负荷通风空调热负荷2．常年性热负荷与气象条件关系不大的、常年都需要的热负荷。如生活用热热负荷生产工艺热负荷二、热负荷概算1．供暖设计热负荷概算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设计热负荷的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：（1）体积指标法Q/n=qVVW(tn-t/W)×10-3KW（2-1）（2）面积指标法Q/n=qF·F×10-3KW（2-2）2．通风设计热负荷概算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。（1）体积指标法Q/t=qtVW(tn-t/Wt)×10-3KW（2-3）(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该建筑物的供暖设计热负荷的百分数概算Q/t=Kt·Q/nKW（2-4）3．生活用热热负荷（1）热水供应用热热水供应热负荷为日常生活中用干洗脸，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。住宅建筑的热水用量，取决于住宅内卫生设备的完善程度和人们的生活习惯。公用建筑(如浴池、食堂、医院等)和工厂的热水用量，还与其生产性质和工作制度有关。热水供应热负荷计算全天用热量qd=mqr小时平均用水量qh=mqr/24小时平均用热量（平均热负荷）Q/SP=cmqrρ(tr-t/l)/T=0.001163mqr(tr-t/l)/TKW（2-5）热水供应热负荷估算Q/SP=qs·F×10-3KW（2-6）热水供应最大热负荷Q/sm=Q/SP·krKW（2-7）小时变化系数kr=Q/sm/Q/SP（2）其他生活用热在工厂、医院、学校等单位中，除热水供应以外，还可能有开水供应、蒸饭等项用热。这些用热负荷的概算，。可根据一些指标，参照上述方法计算。开水供应t=105℃qr=2-3L/人.天蒸饭100Kg饭耗汽100-250Kg蒸汽压力0.15-0.25MPa4.生产工艺用热主要内容：加热烘干蒸煮溶化清洗(用热)汽锤汽泵（动力）影响因素：生产工艺过程性质用热设备形式工作制度负荷特点：难以用公式表达，一般按下述方法确定：（1）应以生产工艺提供的设计数据为准；（2）参考同类企业同类产品的热负荷；（3）有关文献资料给出的产品单耗指标；（4）按全年实际耗煤量核算。同时使用系数ksh工业成品单位耗热量的扩大概算指标，可参用附录6-5的数值。向工业企业供热的集中供热系统，各个工厂或车间的最大生产工艺热负荷不可能同时出现。因此，在计算集中供热系统热网的最大生产工艺热负荷时，应以核实的各工厂(或车间)的最大生产工艺热负荷之和乘以同时使用系数。同时使用系数的概念，可用下式表示：ksh=QWM//∑Q/SHM(2-8)式中QWM/—工厂区生产工艺最大热负荷Q/SHM—核实的各工厂车间最大生产工艺热负荷之和2-2热负荷图表示热负荷随室外温度或随时间变化的图。在供热工程中，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。2-2热负荷图一、热负荷时间图1．日负荷图全日热负荷图表示热负荷在一昼夜中每小时变化的情况。全日热负荷图是以小时为横坐标，以小时热负荷为纵坐标，从零时开始逐时绘制的。图6-1所示是一个典型的热水供应全日热负荷图。生产工艺的全日热负荷图可见图6-5左侧的示意图。Q246810121416182024（h）图6-1热水供应全日负荷图2．年负荷图表示全年内12个月热负荷变化情况。年热负荷图是以一年中的月份为横坐标，以每月的热负荷为纵坐标绘制的。横坐标为月，纵坐标为热负荷。参看图6-2图6-2年负荷图二、热负荷随室外温度变化图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。图6-3示意图为一个居住区的热负荷随室外温度的变化图。图中横坐标为室外温度，纵坐标为热负荷。开始供暖的室外温度定为5℃。根据式(6-1)，建筑物的供暖热负荷应与室内外温度差成正比，因此Q=f(tW)为线性关系。图6-3还给出了热水供应随室外温度变化曲线(见曲线3)。热水供应热负荷受室外温度影响较小，因而它呈一条水平直线，但在夏季期间，热水供应的热负荷比冬季的低。将这三条线的热负荷在纵坐标的表示值相加，得图6-3的曲线4。曲线4即为该居住区总热负荷随室外温度变化的曲线图。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来排列，而按其数值的大小来排列。热负荷延续图需要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才能绘出。在供暖热负荷延续时间图中，横坐标的左方为室外温度tW，单位为℃；横坐标的右方表示不同室外气温下的延续小时数，单位为h;纵坐标为供暖热负荷Q,单位为MW或GJ/h。曲线下的面积为供暖期的总耗热量,单位为MWh或GJ。1．不同室外气温的延续时间确定不同室外气温的延续时间可查气象资料表（附录6-6）或采用统计公式。三个必须的参数是采暖室外计算温度t/W、采暖期日平均温度tP、采暖小时数nZH统计公式：n=120+(nZH-120)[(tW-t/W)/(5-t/W)]1/bh(2-9)b=(5-μtP)/(μtP-t/W)μ=/((nZH-120)nZH-供暖小时数h2．供暖热负荷延续时间图的绘制①首先依据热负荷随室外气温变化关系在左面画出热负荷随室外气温变化曲线②根据不同室外气温延续时间，在横坐标左侧画出该气温下的热负荷，该热负荷下画水平线向右延伸③在横坐标的右侧，根据延续时间向上做垂线与水平线有一交点。依次作出其它不同室外气温下的热负荷水平线与对应的延续时间的交点④连接右侧各点，即得出热负荷延续时间图。3生产热负荷延续时间图的绘制图6-5左方表示冬季和夏季典型日的生产工艺热负荷图。纵坐标为热负荷，横坐标为一昼夜的小时时刻。如图所示，生产工艺热负荷Qa在冬季和夏季的每天工作小时数为(m1+m2)和(m3+m4)小时。假定冬季和夏季的实际工作天数为Nd和NX。则在横坐标表示延续小时数na=(m1+m2)Nd+(m3+m4)NX处，引垂直线交生产工艺热负荷Qa值于a点。同此方法类推，则可绘制出按生产工艺热负荷大小排列的延续时间曲线图。2-3年耗热量计算一、供暖年耗热量QnaQna=24Q/n(tn-tp)/(tn-t/W)NKWh/a=0.0864Q/n(tn-tp)/(tn-t/W)NGJ（2-10）式中Q/n—供暖设计热负荷，KW；N—供暖期天数，d；其余符号同前.二、通风年耗热量QtaQta=ZQ/t(tn-tp)/(tn-t/Wt)Nkwh/a=0.0036ZQ/t(tn-tp)/(tn-t/WT)NGJ/a（2-11）式中Q/t—通风设计热负荷，KW；Z—供暖期内通风装置每日运行小时数。三、热水供应年耗热量Q/ra=24[QrpN+(350-N)(tr-tlx)/(tr-tl)]KWh/a=0.0864Q/rp[N+(350-N)(tr-tlx)/(tr-tl)]GJ/a（2-12）式中Q/rp—供暖期热水供应平均热负荷，KW；tlx—夏季冷水温度（非供暖期平均水温）N—供暖天数350—每年365天扣除15天检修期其余符号同前。四、生产工艺年耗热量QsaQsa=∑QiTGJ/a（2-13）式中QI—一年12个月第i月的日平均耗热量，GJ/dTi--一年12个月第i月的天数.第七章集中供热系统1-1集中供热系统的组成热源（热的生产）热网（热的输送）热用户（热的使用）