1、第六章 集中供热系统的热负荷能源与安全工程学院成剑林第一节第一节 集中供热系统集中供热系统热负荷的概算和特征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扣设计的最重要依据。供热工程第六章 集中供热系统的热负荷集中供热系统的热用户集中供热系统的热用户集中供热系统热负荷的概算和特征集中供热系统热负荷的概算和特征 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 季节性热负荷季节性热负荷 供暖、通风、空气调节系统的热负荷是季节性热负荷。 特点：与室外温度、适度、风向、风速和太阳辐射热
2、等气候条件密切相关，其中对它的大小起决定性作用的是室外温度，因而在全年中有很大的变化。 季节性热负荷季节性热负荷 生活用热（主要是热水供应）和生产工艺系统用热。 特点：与气候条件关系不大，用热状况在全日中变化较大。一、供暖设计热负荷一、供暖设计热负荷 供暖设计热负荷是集中供热系统中最主要的热负荷,通常占全部设计热负荷的80%90%以上 ，其概算可采用体积热指标法和面积热指标法。 体积热指标法 面积热指标法 城市规划指标法1.1.体积热指标法体积热指标法 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
3、料数据。310nVWnWQq Vtt1.1.体积热指标法体积热指标法 影响供暖体积热指标的因素： 1)围护结构的传热系数：围护结构的传热系数越大，q值越大。 2)建筑外露体积或建筑物的长宽比 ：外露表面积越大，q值越大；建筑物等高，等底面积时，周长越大，长宽比越q越大。 3)窗墙比越大，q越大。 4)不同的地区，tw不同，寒冷地区q 越大 。2.2.面积热指标法面积热指标法 建筑物的供暖热负荷主要取决于通过垂直围护结果向外传递热量，与建筑物平面尺寸和层高有关，不是直接取决于建筑平面面积。 采用面积热指标法比体积热指标更易于概算。310nfQqF2.2.面积热指标法面积热指标法 (1)供暖面积热
4、指标的物理意义：表示每1m2 建筑面积的供暖设计热负荷。 (2)Qn的大小主要取决于通过垂直围护结构向外传递的热量 ,与建筑物平面尺寸和层高有关,不是直接取决于建筑平面面积,即F表示各层总建筑面积。用体积热指标表征建筑物供暖热负荷的大小，物理概念清楚。但采用供暖面积热指标法，比体积热指标更易于概算。所以近年来在城市集中供热系统规划设计中，国内外常采用供暖面积热指标法进行概算。 在总结我国许多单位进行建筑物供暖热负荷的理论计算和实测数据工作的基础上，我国城市热力网设计规范(CJJ34-2002)给出的供暖面积热指标的推荐值。 随着我国对建筑节能要求的不断提高，各地区根据当地的情况制订了相应的供暖
5、热指标，应根据当地规定的指标计算。住宅建筑的供暖面积热指标可取3050W/m2 。 3.3.城市规划指标法城市规划指标法 对一个城市新区进行供热规划设计，各类型的建筑面积尚未具体落实时，可用城市规划指标来估算整个城市新区的供暖设计热负荷。 根据城市规划指标，首先确定该区域的居住人数，然后根据街区规划的人均建筑面积、街区住宅与公共建筑的建筑比例指标，来估算该街区的综合供暖热指标值。 3.3.城市规划指标法城市规划指标法 我国城市热力网设计规范推荐的居住区综合供暖面积热指标中，未采取节能措施的建筑为6067W/m2，采取节能措施后的建筑为4555W/m2。此数据是根据北京许多居住街区的规划资料，按
6、居住区公共建筑占居住区总建筑面积的14%和公共建筑的平均供暖热指标为住宅的1.3倍条件估算的。当然，各地区和街区建设的具体情况不同，综合热指标差别可能较大。利用城市规划指标确定供热规划热负荷的方法，目前在我国应用不多，有待整理和总结这方面的资料。根据城市规划指标首先确定该区的居住人数，然后根据街区规划的人均建筑面积，街区住宅与公共建筑的建筑比例指标，来估算该街区的综合供暖热指标值。二、通风设计热负荷二、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
7、通风热负荷，可采用通风体积热指标或百分数法进行概算。1.1.通风体积热指标法通风体积热指标法 对于一般的民用建筑，室外空气无组织地从门窗等缝隙进入，预热这些空气到室温所需的渗透和侵入耗热量，已计入供暖设计热负荷中，不必另行计算。310ttWnW tQqVtt2.2.百分数法百分数法 对有空调的民用建筑（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进行概算。 Kt为计算建筑物通风、空调新风加热热负荷的系数，一般为0.30.5ttnQK Q三、生活用热的设计热负荷三、生活用热的设计热负荷 1热水供应用热 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
8、应、蒸饭等项用热。1.1.热水供应用热热水供应用热 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。 公共建筑（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。 热水供应系统的工作特点是热水用量具有昼夜的周期性。每天的热水用量变化不大，但是小时热水用量变化较大。1.1.热水供应用热热水供应用热 通常首先根据用热水的单位数（如人数、每人次数、床位数等）和相应的热水用水量标准，先确定全天的热水用量和耗热量，然后在进一步计算热水供应系统的设计小时热负荷。0.001163rlrlrpcm v ttmv ttQTTkW供暖期的热水供
9、应平均小时热负荷可按下式计算： 计算城市居住区热水供应的平均热负荷的估算公式：310rpsQqFkW1.1.热水供应用热热水供应用热 建筑物或者居住区的热水供应最大热负荷取决于该建筑物或者居住区的每天使用热水的规律。 最大热水用量与平均热水用量的比之称为小时变化系数。max/rr pkQQ2.2.其他生活用热其他生活用热 在工厂、医院、学校等中，除热水供应外，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。例如计算开水供应用热量，加热温度可取105，用水标准V可取2 3L/（天人），蒸饭锅的蒸汽消耗量，当蒸煮量为100kg时，约需耗蒸汽100250kg(蒸
10、煮量越大，单位耗汽量越小)。一般开水和蒸锅要求的加热蒸汽表压力为0.150.25MPa。 四、生产工艺热负荷四、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、熔化等过程的用热，或者作为动力用于驱动机械设备（汽锤、汽泵等）。 生产工艺热负荷和生活用热热负荷一样，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。四、生产工艺热负荷四、生产工艺热负荷 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130150 以下称为低温供热； 供热温度在130150以上到250以下时
11、，称为中温供热； 当供热温度高于蒸汽供热250300时，称为高温供热。 第二节第二节 热负荷图热负荷图 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，能形象地反映热负荷变化的规律。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和热负荷延续时间图。一、热负荷时间图一、热负荷时间图 对全日热负荷图，如前所述，它受室外温度影响不大，但在全天中小时的变化较大，因此，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。而且需要分别绘制出冬季和夏季典型工作日的全日生产工艺热负荷图，由此确定生产工艺的最大、最小热负荷和冬季、夏季平均热负荷值。 一、热负荷时间
12、图一、热负荷时间图 对季节性的供暖、通风热负荷，可根据该月份的室外平均温度确定，热水供应热负荷按平均小时热负荷确定，生产工艺热负荷可根据日平均热负荷确定。年热负荷图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。 年负荷图二、热负荷随室外温度变化图二、热负荷随室外温度变化图1供暖热负荷随室外温度变化曲线2冬季通风热负荷随室外温度变化曲线3热水供应热负荷变化曲线4总热负荷随室外温度变化曲线三、热负荷延续时间图三、热负荷延续时间图 自习内容 1.热负荷延续时间图的构成 2.热负荷延续时间图的应用 3.热负荷延续时间图的绘制第三节第三节 年耗热量计算年耗热量计算 集中供热系统的年耗热量是各类热用户年耗热量的总和。1.供暖年耗热量2.通风年耗热量3.热水供应全年耗热量4.生产工艺年耗热量1.1.热水供应用热热水供应用热24np jn annWttQQNtt/kWh a供暖年耗热量np jn atnW tttQZ QNtt/kWh a通风年耗热量小结小结 1.供热系统热负荷的类型；2.供暖设计热负荷的概算； a.体积热指标法；b.面积热指标法 3.热负荷图； a.热负荷时间图 b.热负荷延续时间图。重点重点 集中供热系统的年耗热量是各类热用户年耗热量的总和。供热系统热负荷的类型热负荷图
