第六章-集中供热系统的热负荷讲解课件.ppt

1、河南城建学院建能系 第二篇第二篇 供热工程供热工程n第六章第六章 集中供热系统的热负荷集中供热系统的热负荷n第七章第七章 集中供热系统集中供热系统n第八章第八章 热水网路的水力计算和水压图热水网路的水力计算和水压图 n第九章第九章 热水供热系统的供热调节与水力工况热水供热系统的供热调节与水力工况n第十章蒸汽供热系统管网的水力计算与水力工况第十章蒸汽供热系统管网的水力计算与水力工况n第十一章供热管道的敷设和保温第十一章供热管道的敷设和保温河南城建学院建能系 第六章第六章 集中供热系统的热负荷集中供热系统的热负荷主要内容：主要内容：第一节第一节 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

2、算和特征 第二节第二节 热负荷图热负荷图 第三节第三节 年耗热量计算年耗热量计算河南城建学院建能系 第一节第一节 集中供热系统热负荷的集中供热系统热负荷的概算和特征概算和特征 热系统的热负荷，按其性质可分为两大类：热系统的热负荷，按其性质可分为两大类：1、季节性热负荷、季节性热负荷 供暖，通风、空气调节系统的热供暖，通风、空气调节系统的热负荷是季节性热负荷。季节性热负荷的特点是：它与负荷是季节性热负荷。季节性热负荷的特点是：它与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热等气候条室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热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件密切相关，其中对它的大小起决

3、定性作用的是室外温度，因而在全年中有很大的变化。温度，因而在全年中有很大的变化。2、常年性热负荷、常年性热负荷 生活用热生活用热(主要指热水供应主要指热水供应)和生产和生产工艺系统用热属于常年性热负荷。常年性热负荷的特工艺系统用热属于常年性热负荷。常年性热负荷的特点是：与气候条件关系不大，而且，它的用热状况在点是：与气候条件关系不大，而且，它的用热状况在全日中变化较大。全日中变化较大。河南城建学院建能系 一、供暖设计热负荷一、供暖设计热负荷 供暖热负荷是城市集中供热系统中最主要的热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负荷。它的设计热负荷占全部设计热负荷

4、的8090以上以上(不包括生产工艺用热不包括生产工艺用热)。供暖设计热负荷的概算，可采用供暖设计热负荷的概算，可采用体积热指标法体积热指标法或或面积热指标法面积热指标法等进行计算。等进行计算。(一一)、体积热指标法、体积热指标法，建筑物的供暖设计热负荷，建筑物的供暖设计热负荷，可按下式进行概算可按下式进行概算 Qn=qv Vw(tntw)103 kW 河南城建学院建能系 （二）、面积热指标法（二）、面积热指标法，建筑物的供暖设计热负荷，也可按下，建筑物的供暖设计热负荷，也可按下式进行概算；式进行概算；Qn=Fqf103 kW 应该说明：应该说明：建筑物的供暖热负荷，主要取决于通过垂直建筑物的供

5、暖热负荷，主要取决于通过垂直围护结构围护结构(墙、门，窗等墙、门，窗等)向外传递热量，它与建筑物平面尺向外传递热量，它与建筑物平面尺寸和层高有关，因而不是直接取决于建筑平面面积。用供暖寸和层高有关，因而不是直接取决于建筑平面面积。用供暖体积热指标表征建筑物供暖热负荷的大小，物理概念清楚，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，国外，国内也多采近年来在城市集中供热系统规划设计中，国外，国内也多采用供暖面积热指标法进行概算。用供暖面积热指标法进行概

6、算。（三）、城市规划指标法（三）、城市规划指标法 对一个城市新区供热规划设计，各对一个城市新区供热规划设计，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新区的供暖设计热负荷。整个新区的供暖设计热负荷。根据城市规划指标，首先确定该区的居住人数，然后根根据城市规划指标，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。例指标，来估算该街区的综合供暖热指标值。河南城建学院建能系 二、通风设计热负荷二、通风设计热负

7、荷 （一）、通风体积热指标法（一）、通风体积热指标法 可按下式计算通风可按下式计算通风设计热负荷：设计热负荷：Qt=qt Vw(tntw)103 kW （二）、百分数法（二）、百分数法 对有通风空调的民用建筑对有通风空调的民用建筑(如旅馆、体育馆等如旅馆、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，即的百分数进行概算，即 QtKt Qn kW 河南城建学院建能系 三、生活用热的设计热负荷三、生活用热的设计热负荷 （一）、热水供应用热（一）、热水供应用热 热水供应热负荷为日常生活中用于洗热水供应热负荷为日常生活中用于洗脸，洗澡

8、、洗衣服以及洗刷器皿等所消耗的热量。热水供应脸，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。公用建筑宅内卫生设备的完善程度和人们的生活习惯。公用建筑(如如浴池、食堂、医院等浴池、食堂、医院等)和工厂的热水用量，还与其生产性质和工厂的热水用量，还与其生产性质和工作制度有关。和工作制度有关。热水供应系统的工作特点热水供应系统的工作特点是热水用量具有昼夜的周期性。是热水用量具有昼夜的周期性。每天的热水用量变化不大，但小时热水用量变化较大。每天的热水用量变

9、化不大，但小时热水用量变化较大。河南城建学院建能系 如图所示为一个居住区如图所示为一个居住区 的典型日的小时热水用的典型日的小时热水用 热变化示意图。热变化示意图。因此，通常首先根据用因此，通常首先根据用 热水的单位数热水的单位数(如人数、每如人数、每 人次数、床位数等人次数、床位数等)和相应和相应 的热水用水量标准，先确定的热水用水量标准，先确定 全天的热水用量和耗热量，全天的热水用量和耗热量，然后再进一步计算热水供应然后再进一步计算热水供应 系统的设计小时热负荷。系统的设计小时热负荷。河南城建学院建能系 供暖期的热水供应平均小时热负荷可按下式计算：供暖期的热水供应平均小时热负荷可按下式计算

10、：Qr.p=kW 对计算城市居住区热水供应的平均热负荷时，对计算城市居住区热水供应的平均热负荷时，热网规范热网规范在总结北京城市集中供热资料的基础在总结北京城市集中供热资料的基础上，给出了一个估算公式：上，给出了一个估算公式：Qr.p=Fqf103 kW TttmTttcmnr)(001163.0)(11河南城建学院建能系 建筑物或居住区的热水供应最大热负荷取决于该建筑物建筑物或居住区的热水供应最大热负荷取决于该建筑物或居住区的每天使用热水的规律，最大热水用量或居住区的每天使用热水的规律，最大热水用量(热负荷热负荷)与与平均热水用量平均热水用量(热负荷热负荷)的比值称为小时变化系数。的比值称为

11、小时变化系数。如图如图61中，纵坐标中，纵坐标OA表示最大值表示最大值Qr.max。在一天，。在一天，n=24内的总热水用热量，等于曲线所包围的面积。将全天内的总热水用热量，等于曲线所包围的面积。将全天总用热量除以每天供水时数总用热量除以每天供水时数r小时，即为平均热负荷小时，即为平均热负荷Qr.p。kr=Qr.max/Qr.p 或或 Qr.max=kr Qr.p kW 式中式中 kr小时变化系数，根据用水单位数，按小时变化系数，根据用水单位数，按室内给室内给水排水和热水供应设计规范水排水和热水供应设计规范选用，见附录选用，见附录64。河南城建学院建能系 建筑物或居住区的用水单位数越多，全天中

12、的最大小时建筑物或居住区的用水单位数越多，全天中的最大小时用水量用水量(用热量用热量)越接近于全天的平均小时用水量越接近于全天的平均小时用水量(用热量用热量)，小时变化系数小时变化系数kr值越接近值越接近1。对全日使用热水的用户，如住。对全日使用热水的用户，如住宅、医院、旅馆等，小时变化系数按附录宅、医院、旅馆等，小时变化系数按附录64取用。对短时取用。对短时间使用热水的用户，如工业厂房，体育馆和学校等的淋浴设间使用热水的用户，如工业厂房，体育馆和学校等的淋浴设备，备，kr值可取大些，可按值可取大些，可按kr 512取用。取用。热网的热水供应设计热负荷，与用户热水供应系统和热热网的热水供应设计

13、热负荷，与用户热水供应系统和热网的连接方式有关。网的连接方式有关。当用户的热水供应系统中有储水箱时，当用户的热水供应系统中有储水箱时，可采用供暖期的热水供应平均热负荷可采用供暖期的热水供应平均热负荷Qr.p计算。当用户无计算。当用户无储水箱时，应以供暖期的热水供应最大热负荷储水箱时，应以供暖期的热水供应最大热负荷Qr.max作为作为设计热负荷设计热负荷。对城市集中供热系统热网的干线，由于连接的用水单位对城市集中供热系统热网的干线，由于连接的用水单位数目很多，干线的热水供应设计热负荷可按热水供应的平均数目很多，干线的热水供应设计热负荷可按热水供应的平均热负荷热负荷Qr.p计算。计算。河南城建学院

14、建能系 （二）、其它生活用热，（二）、其它生活用热，在工厂、医院、学校等在工厂、医院、学校等中，除热水供应以外，还可能有开水供应、蒸饭等中，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，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，加热温度可取热温度可取105，用水标准，用水标准u可取可取23L天天.人，人，蒸饭锅的蒸汽消耗量，当蒸煮量为蒸饭锅的蒸汽消耗量，当蒸煮量为l00kg时，约需时，约需耗蒸汽耗蒸汽100250kg(蒸煮量越大，单位耗汽量越蒸煮量越大，单位耗汽量越小小

15、)。般开水和蒸锅要求的加热蒸汽表压力为般开水和蒸锅要求的加热蒸汽表压力为0.150.25MPa。河南城建学院建能系 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、溶化等过程的用热，或作为动力用于驱动机械设备洗、溶化等过程的用热，或作为动力用于驱动机械设备(汽锤、汽泵等汽锤、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，主要取决于生产工工艺设计热负荷的大小以及需

16、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。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。集中供热系统中，生产工艺热负荷的用热参数，按照工艺要求热媒集中供热系统中，生产工艺热负荷的用热参数，按照工艺要求热媒温度的不同，大致可分为温度的不同，大致可分为三种：三种：供热温度在供热温度在130150以下称为以下称为低温供热低温供热，一般靠，一般靠0.40.6MPa(abs)蒸汽供热；蒸汽供热；供热温度在供热温度在130150以上到以上到250以下时，称为以下时，称为中温供热中温供热。这种。这种供热的热源往往是中，小型蒸汽锅炉或热电厂供热汽轮机

17、的供热的热源往往是中，小型蒸汽锅炉或热电厂供热汽轮机的0.81.3MPa(abs)级或级或4.0MPa级的抽汽，级的抽汽，当供热温度高于当供热温度高于250300时，称为时，称为高温供热高温供热。这种供热的热源。这种供热的热源通常为大型锅炉房或热电厂的新汽经过减压减温后的蒸汽。通常为大型锅炉房或热电厂的新汽经过减压减温后的蒸汽。河南城建学院建能系 在计算集中供热系统热网的最大生产工艺热在计算集中供热系统热网的最大生产工艺热负荷时，应以核实的各工厂负荷时，应以核实的各工厂(或车间或车间)的最大生的最大生产工艺热负荷之和乘以同时使用系数产工艺热负荷之和乘以同时使用系数ksh。同。同时使用系数的概念

18、，可用下式表示：时使用系数的概念，可用下式表示：ksh=Qw.max/Qrsh.max 河南城建学院建能系 第二节热负荷图第二节热负荷图 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。温度或时间变化的图。在供热工程中，常用的热负荷图主要有热负荷时间图，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和热负荷延续时间图。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 热负荷时间图的特点是图中热负荷的大小按照它们出现热负荷时间图的特点是图中热负荷的大小按照它们出现的先后排列。热负

19、荷时间图中的时间期限可长可短，可以是的先后排列。热负荷时间图中的时间期限可长可短，可以是一天，一个月或一年，相应称为全日热负荷图、月热负荷图一天，一个月或一年，相应称为全日热负荷图、月热负荷图和年热负荷图。和年热负荷图。(一一)全日热负荷图全日热负荷图 全日热负荷图用以表示整个热源或用户的热负荷，在一全日热负荷图用以表示整个热源或用户的热负荷，在一昼夜中每小时变化的情况。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。图标，从零时开始逐时绘制的。图61所示是一个典型的热水所示是一个典型的热水供应全

20、日热负荷图。供应全日热负荷图。河南城建学院建能系 (二二)年热负荷图年热负荷图 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负荷时间图。图制的负荷时间图。图62为典型全年热负荷的示意图为典型全年热负荷的示意图.对季节性的供暖，通风热对季节性的供暖，通风热负荷，可根据该月份的室负荷，可根据该月份的室外平均温度确定，热水供外平均温度确定，热水供应热负荷按平均小时热负应热负荷按平均小时热负荷确定，生产工艺热负荷荷确定，生产工艺热负荷可根据日平均热负荷确定。可根据日平均热负荷确定。年热负荷图是规划供热系年热负荷图是规划供热

21、系统全年运行的原始资料，统全年运行的原始资料，也是用来制订设备维修计也是用来制订设备维修计划和安排职工休假日等方划和安排职工休假日等方面的基本参考资料。面的基本参考资料。河南城建学院建能系 二、热负荷随室外温度变化图二、热负荷随室外温度变化图 季节性的供暖、通风热季节性的供暖、通风热负荷的大小，主要取决于当负荷的大小，主要取决于当地的室外温度，利用热负荷地的室外温度，利用热负荷随室外温度变化图能很好地随室外温度变化图能很好地反映季节性热负荷的变化反映季节性热负荷的变化规律。规律。图图63示意图为一个居住示意图为一个居住区的热负荷随室外温度的区的热负荷随室外温度的变化图。变化图。图中横坐标为室外

22、图中横坐标为室外温度，纵坐标为热负荷。温度，纵坐标为热负荷。开始供开始供 暖的室外温度定为暖的室外温度定为5。河南城建学院建能系 根据式根据式(61)，建筑物的供暖热负荷应与室内外温度差成，建筑物的供暖热负荷应与室内外温度差成正比，因此，正比，因此，Qnf(tw)为线性关系。图（为线性关系。图（63）中的）中的线线1代代表供暖热负荷随室外温度的变化曲线。表供暖热负荷随室外温度的变化曲线。同理，根据式同理，根据式(63)，冬季通风热负荷冬季通风热负荷Qt，在室外温度，在室外温度5twtw.t期间内，期间内，Qnf(tw)亦为线性关系。当室外温度低于冬季通风室外计算温度亦为线性关系。当室外温度低于

23、冬季通风室外计算温度tw.t时，通风热负荷为最大值，不随室外温度改变。图时，通风热负荷为最大值，不随室外温度改变。图63中的中的线线2代表冬季通风热负荷随室外温度变化的曲线。代表冬季通风热负荷随室外温度变化的曲线。图图63还给出了热水供应随室外温度变化曲线还给出了热水供应随室外温度变化曲线(见曲线见曲线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，线，但在夏季期间，热水供应的热负荷比冬季的低。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，得图将这三条线的热负荷在纵坐标的表示值相加，得图63的

24、曲线的曲线4。曲线曲线4即为该居住区总热负荷随室外温度变化的曲即为该居住区总热负荷随室外温度变化的曲线图。线图。河南城建学院建能系 三、热负荷延续时间图三、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。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热负荷延续图需要有热负荷随室外温度

25、变化曲线和室外气温变化规律的资料才能绘出。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，横坐标的左方为在供暖热负荷延续时间图中，横坐标的左方为室外温度室外温度tw，纵坐标为供暖热负荷，纵坐标为供暖热负荷Qn；横坐标的；横坐标的右方表示小时数右方表示小时数(见图见图64)。如横坐标。如横坐标n，代表供，代表供暖期中室外温度暖期中室外温度twtw；(tw为供暖室外计算温度为供暖室外计算温度)出现的总小时数，出现的总小时数，n1代表室外温度代表室外温度twtw.1出现的出现的总小时数，总小时数，n2代表室外温度代表室外温度twtw.2出现的总小时出现的总小时数，数，nzh代表整个供暖期的

26、供暖总小时数代表整个供暖期的供暖总小时数。河南城建学院建能系 河南城建学院建能系 供暖热负荷延续时间图的绘制方法如下：供暖热负荷延续时间图的绘制方法如下：图左方首先绘图左方首先绘出供暖热负荷随室外温度变化出供暖热负荷随室外温度变化 曲线图曲线图(以直线以直线QnQk表示表示)。然后，通过然后，通过tw时的热负荷时的热负荷Qn引一水平线，与相应出现的总引一水平线，与相应出现的总小时数小时数n的横坐标上引的垂直线相交于的横坐标上引的垂直线相交于a点。同理，通过点。同理，通过tw.1时的热负荷时的热负荷Q1引一水平线，与相应出现的总小时数引一水平线，与相应出现的总小时数n1的横坐标上引的垂直线相交于

27、的横坐标上引的垂直线相交于a1点。依此类推，在图点。依此类推，在图64右侧连接右侧连接Qn aa1 a2 a2ak等点形成的曲线，得出供暖热等点形成的曲线，得出供暖热负荷延续时间图。图中曲线负荷延续时间图。图中曲线Qn aa1 a2 a2akO 所包围的所包围的面积就是供暖期间的供暖年总耗热量。面积就是供暖期间的供暖年总耗热量。当一个供热系统或居住区具有供暖、通风和热水供应等多当一个供热系统或居住区具有供暖、通风和热水供应等多种热负荷时，也可根据整个热负荷随室外温度变化的曲线图种热负荷时，也可根据整个热负荷随室外温度变化的曲线图(见图见图63曲线曲线4)，按上述同样的绘制方法，绘制相应的总，按

28、上述同样的绘制方法，绘制相应的总热负荷延续时间图。热负荷延续时间图。河南城建学院建能系 第三节年耗热量计算第三节年耗热量计算 集中供热系统的年耗热量是各类热用户年耗热量集中供热系统的年耗热量是各类热用户年耗热量的总和。各类热用户的年耗热量可分别按下述方法的总和。各类热用户的年耗热量可分别按下述方法计算，计算，一、供暖年耗热量一、供暖年耗热量Qn.a Qn.a=24Qn()N kwha =0.0864 Qn()N GJa wnjpntttt.wnjpntttt.河南城建学院建能系 二、通风年耗热量二、通风年耗热量Qta 通风年耗热量可近似按下式计算。通风年耗热量可近似按下式计算。Q.t.a=ZQ

29、t()N kwha =0.00365 ZQt()N GJa twnjpntttt.twnjpntttt.河南城建学院建能系 三、热水供应全年耗热量三、热水供应全年耗热量Qr.a 热水供应热负荷是全年性热负荷。考虑到冬季与夏季冷热水供应热负荷是全年性热负荷。考虑到冬季与夏季冷水温度不同，热水供应年耗热量可按下式计算：水温度不同，热水供应年耗热量可按下式计算：Qr.a=24Qr.pN+Qr.p()(350-N)kWha =0.0864 Qr.pN+()(350-N)GJa 四、生产工艺年耗热量四、生产工艺年耗热量Qs.a 生产工艺年耗热量可用下式求出：生产工艺年耗热量可用下式求出：Qs.a=QiTi GJa lrxlrtttt.lrxlrtttt.河南城建学院建能系 四、生产工艺年耗热量四、生产工艺年耗热量Qs.a 生产工艺年耗热量可用下式求出：生产工艺年耗热量可用下式求出：Qs.a=QiTi GJa