城市供热工程规划课件

城市供热工程规划城市供热工程规划城市供热工程规划城市供热工程规划 市政工程规划市政工程规划市政工程规划市政工程规划 环境与能源学院 热能工程系 邵宗义环境与能源学院 热能工程系 邵宗义环境与能源学院 热能工程系 邵宗义环境与能源学院 热能工程系 邵宗义 市政规划设计应包含的内容市政规划设计应包含的内容市政规划设计应包含的内容市政规划设计应包含的内容 1 城市给水工程 2 城市排水工程 3 城市电力工程 4 城市通信工程 5 城市燃气工程 6 6 6 6 城市供热工程城市供热工程城市供热工程城市供热工程 7 城市环境卫生工程 8 城市综合防灾工程 第第第第7 7章章章章 城市供热工程规划城市供热工程规划城市供热工程规划城市供热工程规划 第第第第1 1 1 1节节节节 供热规划概述供热规划概述供热规划概述供热规划概述 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 热采暖问题 目前 应用最广泛的是以蒸汽或热水作为热媒目前 应用最广泛的是以蒸汽或热水作为热媒目前 应用最广泛的是以蒸汽或热水作为热媒目前 应用最广泛的是以蒸汽或热水作为热媒 的集中供热系统 的集中供热系统 的集中供热系统 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一 城市供热工程规划的意义一 城市供热工程规划的意义一 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 一 城市供热工程规划的意义一 城市供热工程规划的意义一 城市供热工程规划的意义一 城市供热工程规划的意义 中华人民共和国环境保护法 中华人民共和国环境保护法 明确规定 在城市要积极推广区在城市要积极推广区在城市要积极推广区在城市要积极推广区 域供热域供热域供热域供热 采用城市集中供热可以达到以下作用 1 1 提高能源利用率 节约燃料 集中供热可以使锅炉热效率提高 20 大大提高了供热质量 2 2 减少大气污染 便于采用整改措施 进行集中治理 3 3 热源集中可节省城市用地 减少城市燃料和废弃物的运输量 4 4 大型热源可使用大型机械设备 容易实现机械化和自动化 有 利于实现管理科学化和现代化 减少管理人员数量 降低运行成 本 二 主要任务二 主要任务二 主要任务二 主要任务 根据当地气候条件 结合生活与生产需要 根据当地气候条件 结合生活与生产需要 根据当地气候条件 结合生活与生产需要 根据当地气候条件 结合生活与生产需要 确定城市集中供热对象 供热标准 供热方式确定城市集中供热对象 供热标准 供热方式 确定城市供热量和负荷选择并进行城市热源规划确定城市供热量和负荷选择并进行城市热源规划 确定城市热电厂 热力站等供热设施的数量和容量确定城市热电厂 热力站等供热设施的数量和容量 布置各种供热设施和供热管网 布置各种供热设施和供热管网 制定节能保温的对策与措施 以及供热设施的防护措施制定节能保温的对策与措施 以及供热设施的防护措施 三 供热系统的组成与分类三 供热系统的组成与分类三 供热系统的组成与分类三 供热系统的组成与分类 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 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 城市集中热力网供热 城市供热 大区城市集中热力网供热 城市供热 大区城市集中热力网供热 城市供热 大区城市集中热力网供热 城市供热 大区 域供热 域供热 域供热 域供热 居住小区集中供热 小区集中供热 小区居住小区集中供热 小区集中供热 小区居住小区集中供热 小区集中供热 小区居住小区集中供热 小区集中供热 小区 域供热 域供热 域供热 域供热 商业或公共建筑的独立供热 自备热源的 独立建筑供热 商业或公共建筑的独立供热 自备热源的 独立建筑供热 分户供热 各户自备热源供热 分户供热 各户自备热源供热 分户供热 各户自备热源供热 分户供热 各户自备热源供热 1 城市集中供热系统的组成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 城市集中供热系统由热源 热力网和热用户三部分组成 热源热用户 热力网 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 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 按照供热系统的作用范围可分为 区域供热 集中供区域供热 集中供区域供热 集中供区域供热 集中供 热和局部供热 热和局部供热 热和局部供热 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 蒸按照热源供应的热媒种类不同可分为 热水供热 蒸按照热源供应的热媒种类不同可分为 热水供热 蒸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 汽供热和热风供热 汽供热和热风供热 汽供热和热风供热 按照热媒参数的不同可分为 按照热媒参数的不同可分为 高温水高温水 t 115 和 t 115 和低 温水 低 温水 t 115 系统 t 115 系统 高压蒸汽高压蒸汽 P 70kPa 通 常为过热蒸汽 P 70kPa 通 常为过热蒸汽 低压蒸汽低压蒸汽 P 70kPa 通常为 饱和蒸汽 系统 P 70kPa 通常为 饱和蒸汽 系统 热水锅炉 蒸 汽 锅 炉 四 集中供热规划的主要内容 1 1 1 1 调查调查调查调查了解城市现状 收集规划资料 包括各类建筑的规模 数目了解城市现状 收集规划资料 包括各类建筑的规模 数目 了解城市现状 收集规划资料 包括各类建筑的规模 数目了解城市现状 收集规划资料 包括各类建筑的规模 数目 发展状况 以及面积 层数 分布情况等 发展状况 以及面积 层数 分布情况等 发展状况 以及面积 层数 分布情况等 发展状况 以及面积 层数 分布情况等 2 2 2 2 在调查的基础上 在调查的基础上 在调查的基础上 在调查的基础上 确定确定确定确定建筑热指标 计算各规划期的热负荷 绘建筑热指标 计算各规划期的热负荷 绘建筑热指标 计算各规划期的热负荷 绘建筑热指标 计算各规划期的热负荷 绘 制总热负荷曲线 制总热负荷曲线 制总热负荷曲线 制总热负荷曲线 3 3 3 3 根据当地近根据当地近根据当地近根据当地近20202020年的气象统计 年的气象统计 年的气象统计 年的气象统计 绘制绘制绘制绘制采暖热负荷年利用小时数图 采暖热负荷年利用小时数图 采暖热负荷年利用小时数图 采暖热负荷年利用小时数图 4 4 4 4 根据热负荷分布情况 根据热负荷分布情况 根据热负荷分布情况 根据热负荷分布情况 绘制绘制绘制绘制不同规划期的热区图 不同规划期的热区图 不同规划期的热区图 不同规划期的热区图 5 5 5 5 合理合理合理合理选择选择选择选择集中供热的热源 集中供热规划的热网参数等 集中供热的热源 集中供热规划的热网参数等 集中供热的热源 集中供热规划的热网参数等 集中供热的热源 集中供热规划的热网参数等 6 6 6 6 根据道路 地形和地下管网敷设位置等条件 根据道路 地形和地下管网敷设位置等条件 根据道路 地形和地下管网敷设位置等条件 根据道路 地形和地下管网敷设位置等条件 确定确定确定确定城市管网的布城市管网的布城市管网的布城市管网的布 局和主要供热干管的走向 管网敷设方式 局和主要供热干管的走向 管网敷设方式 局和主要供热干管的走向 管网敷设方式 局和主要供热干管的走向 管网敷设方式 7 7 7 7 确定确定确定确定供热管道直径 供热管道直径 供热管道直径 供热管道直径 8 8 8 8 确定确定确定确定外网与用户的连接方式 外网与用户的连接方式 外网与用户的连接方式 外网与用户的连接方式 9 9 9 9 进行投资进行投资进行投资进行投资估算估算估算估算 编写编写编写编写城市规划集中供热规划说明书 城市规划集中供热规划说明书 城市规划集中供热规划说明书 城市规划集中供热规划说明书 第2节城市集中供热负荷的预测和计算 一 城市集中供热负荷类型一 城市集中供热负荷类型 1 1 1 1 分类分类分类分类 1 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包括采暖 通风和热水供应三类包括采暖 通风和热水供应三类包括采暖 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 2 根据用热时间和用热规律分类 1 1 1 1 季节性热负荷季节性热负荷季节性热负荷季节性热负荷 采暖 通风 空气调节属于季节性热负荷采暖 通风 空气调节属于季节性热负荷采暖 通风 空气调节属于季节性热负荷采暖 通风 空气调节属于季节性热负荷 2 2 2 2 常年性热负荷常年性热负荷常年性热负荷常年性热负荷 生活热水生活热水生活热水生活热水和生产工艺系统用热属于常年性热负荷 和生产工艺系统用热属于常年性热负荷 和生产工艺系统用热属于常年性热负荷 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 与气候条件关系不大 即一年中用热状况变化不大 与气候条件关系不大 即一年中用热状况变化不大 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但全日中用热状况变化较大但全日中用热状况变化较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二 城市供热对象的选择二 城市供热对象的选择二 城市供热对象的选择 由于资源有限 对于各类热用户 不可能全部满足由于资源有限 对于各类热用户 不可能全部满足由于资源有限 对于各类热用户 不可能全部满足由于资源有限 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 需要 必须对供热对象进行合理选择 需要 必须对供热对象进行合理选择 需要 必须对供热对象进行合理选择 1 1 1 1 在供热规模有限的情况下在供热规模有限的情况下在供热规模有限的情况下在供热规模有限的情况下 应以 先小后大先小后大先小后大先小后大 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 用一般大型公共建筑和大中型企业的余热资源丰富 用一般大型公共建筑和大中型企业的余热资源丰富 用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 热条件比较复杂 可以自成体系 独立解决 热条件比较复杂 可以自成体系 独立解决 热条件比较复杂 可以自成体系 独立解决 2 2 2 2 选择布局较集中的热用户作为供热对象 选择布局较集中的热用户作为供热对象 选择布局较集中的热用户作为供热对象 选择布局较集中的热用户作为供热对象 先集中后分散先集中后分散先集中后分散先集中后分散 以使系统经济合理 以使系统经济合理 以使系统经济合理 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 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 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 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 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 1 热负荷计算的步骤热负荷计算的步骤热负荷计算的步骤热负荷计算的步骤 1 1 1 1 收集热负荷现状资料收集热负荷现状资料收集热负荷现状资料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 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 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 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 2 2 2 分析热负荷的种类和特点分析热负荷的种类和特点分析热负荷的种类和特点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 需采对采暖 通风 生活热水 生产工艺等各类用热来说 需采对采暖 通风 生活热水 生产工艺等各类用热来说 需采对采暖 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 析 然后才能进行计算与预测 析 然后才能进行计算与预测 析 然后才能进行计算与预测 3 3 3 3 预测与计算供热总负荷预测与计算供热总负荷预测与计算供热总负荷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 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 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 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 些其他变数 最后计算出供热总负荷 些其他变数 最后计算出供热总负荷 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 千瓦或兆瓦供热总负荷一般体现为功率 单位取瓦 千瓦或兆瓦供热总负荷一般体现为功率 单位取瓦 千瓦或兆瓦供热总负荷一般体现为功率 单位取瓦 千瓦或兆瓦 W W W W kWkWkWkW MW MW MW MW 2 2 2 2 民用热负荷预测计算民用热负荷预测计算民用热负荷预测计算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热 负荷 生活热水和通风热负荷所占的比例很小 1 1 1 1 采暖热负荷采暖热负荷采暖热负荷采暖热负荷 在冬季 由于室内与室外温度不同 房屋通过其在冬季 由于室内与室外温度不同 房屋通过其在冬季 由于室内与室外温度不同 房屋通过其在冬季 由于室内与室外温度不同 房屋通过其 围护结构围护结构围护结构围护结构 如门 窗 地板 墙体 屋顶等如门 窗 地板 墙体 屋顶等如门 窗 地板 墙体 屋顶等如门 窗 地板 墙体 屋顶等 将 将 将 将 发生热量散失 在一定室温下 室外温度越低 发生热量散失 在一定室温下 室外温度越低 发生热量散失 在一定室温下 室外温度越低 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房间的热损失越大 为了保证室内温度符合有关房间的热损失越大 为了保证室内温度符合有关房间的热损失越大 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规定 满足人们正常工作 学习和其他活动的需规定 满足人们正常工作 学习和其他活动的需规定 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要 就必须用采暖设备向室内补充与损失相等的要 就必须用采暖设备向室内补充与损失相等的要 就必须用采暖设备向室内补充与损失相等的 热量 热量 热量 热量 围护结构传热 采暖热负荷 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 即房间的失热量即房间的失热量 房间的得热量房间的得热量 W 采暖热负荷 采暖热负荷 2 1 房间失热量 包括 最大负荷班的工艺设备吸热量 1 房间失热量 包括 最大负荷班的工艺设备吸热量 最大负荷班的工艺设备吸热量 最大负荷班的工艺设备吸热量Q1Q1 由于室内外温差引起围护结构的耗热量由于室内外温差引起围护结构的耗热量由于室内外温差引起围护结构的耗热量由于室内外温差引起围护结构的耗热量Q2Q2 加热由外部运人的冷物料和运输工具的耗热量加热由外部运人的冷物料和运输工具的耗热量加热由外部运人的冷物料和运输工具的耗热量加热由外部运人的冷物料和运输工具的耗热量Q3Q3 加热由门 窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量加热由门 窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量加热由门 窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量加热由门 窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量Q4Q4 加热由门 孔洞和其他生产跨间进入的冷空气耗热量加热由门 孔洞和其他生产跨间进入的冷空气耗热量加热由门 孔洞和其他生产跨间进入的冷空气耗热量加热由门 孔洞和其他生产跨间进入的冷空气耗热量Q5Q5 室内水分蒸发耗热量室内水分蒸发耗热量室内水分蒸发耗热量室内水分蒸发耗热量Q6Q6 通风换气的耗热量通风换气的耗热量通风换气的耗热量通风换气的耗热量Q7Q7 其他方面散失的热量 其他方面散失的热量 其他方面散失的热量 其他方面散失的热量Q8Q8 2 房间得热量 包括 最小负荷班的工艺设备散热量 2 房间得热量 包括 最小负荷班的工艺设备散热量 最小负荷班的工艺设备散热量 最小负荷班的工艺设备散热量Q9Q9 热物料在车间内的散热量热物料在车间内的散热量热物料在车间内的散热量热物料在车间内的散热量Q10Q10 热管道及其他热表面的散热量热管道及其他热表面的散热量热管道及其他热表面的散热量热管道及其他热表面的散热量Q11Q11 人体散热量 人体散热量 人体散热量 人体散热量Q12Q12 灯具及其他电气设施的散热量灯具及其他电气设施的散热量灯具及其他电气设施的散热量灯具及其他电气设施的散热量Q13Q13 通过其他途径获得的热量通过其他途径获得的热量通过其他途径获得的热量通过其他途径获得的热量Q14Q14 散热器的散热量散热器的散热量散热器的散热量散热器的散热量Q15Q15 采暖热负荷 采暖热负荷采暖热负荷采暖热负荷QQ值也表明散热器向房间应放出的热量 从热平衡得到 值也表明散热器向房间应放出的热量 从热平衡得到 值也表明散热器向房间应放出的热量 从热平衡得到 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 Q2Q Q15 Q1 Q2十十十十Q3 Q4Q3 Q4十十十十Q5 Q6 Q7 Q9 Q5 Q6 Q7 Q9 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 Q9 Q10 Q11 Q12 Q13 Q14 采暖设计热负荷的确定采暖设计热负荷的确定采暖设计热负荷的确定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 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 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 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 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仅计算以下三项的房间耗热量 通过房间围护结构的基本耗热量 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 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 冷风渗透耗热量 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 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 外门冷风侵人耗热量 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 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 围护结构的耗热量 采暖房间围护结构的耗热量 包括基本的和附加的两部分 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 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 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 为围护结构的空气温差修正系数 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 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 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 供暖设计室内计算温度 供暖设计室内计算温度 室内计算温度一般是指距地面2 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 考表1 1选取 或参照有关设计手册选取 车 间 建筑类别 住宅 办公 室 商店旅馆影院 工业辅 助用房 轻作业中作业重作业 室内计算温度供暖设计室外计算温度 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 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 我国 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019 2003 里规定 里规定 采暖室外计算温采暖室外计算温采暖室外计算温采暖室外计算温 度应采用当地历年平均每年不保证度应采用当地历年平均每年不保证度应采用当地历年平均每年不保证度应采用当地历年平均每年不保证 5 5 天的日平均天的日平均天的日平均天的日平均 温度温度温度温度 采暖设计热负荷举例采暖设计热负荷举例 围护结构的传热系数 围护结构的传热系数 围护结构的传热系数围护结构的传热系数围护结构的传热系数围护结构的传热系数K K K K值是指在单位时间内 单位面积值是指在单位时间内 单位面积值是指在单位时间内 单位面积值是指在单位时间内 单位面积 的围护结构 在两侧温差为的围护结构 在两侧温差为的围护结构 在两侧温差为的围护结构 在两侧温差为1 1 1 1 时 由一侧传至另一侧时 由一侧传至另一侧时 由一侧传至另一侧时 由一侧传至另一侧 的热量 的热量 的热量 的热量 传热系数的倒数称为传热热阻 传热系数越大 其传传热系数的倒数称为传热热阻 传热系数越大 其传传热系数的倒数称为传热热阻 传热系数越大 其传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 热热阻就越小 热热阻就越小 热热阻就越小 最大允许传热系数 最小热阻 最大允许传热系数 最小热阻 最大允许传热系数 最小热阻 最大允许传热系数 最小热阻 是为了是为了是为了是为了防止防止防止防止围护结构围护结构围护结构围护结构 墙 窗屋顶 地面 墙 窗屋顶 地面 墙 窗屋顶 地面 墙 窗屋顶 地面 结露结露结露结露的必备条件 必须要满足 的必备条件 必须要满足 的必备条件 必须要满足 的必备条件 必须要满足 面积热指标法面积热指标法面积热指标法面积热指标法 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 体积热指标法体积热指标法体积热指标法体积热指标法 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 下式确定 下式确定 下式确定 2 2 2 2 通风热负荷计算通风热负荷计算通风热负荷计算通风热负荷计算 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 须向房间不断送入新鲜空气 进行通风调节 须向房间不断送入新鲜空气 进行通风调节 须向房间不断送入新鲜空气 进行通风调节 须向房间不断送入新鲜空气 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 送入室内 才能使室内温度不降低 送入室内 才能使室内温度不降低 送入室内 才能使室内温度不降低 送入室内 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 加热新鲜空气所消耗的热量 称为通风热负荷 加热新鲜空气所消耗的热量 称为通风热负荷 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以上公式计算较复杂 且需要大量详细资料在以上公式计算较复杂 且需要大量详细资料在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 一般情况下 可用下式计算通风热负荷 一般情况下 可用下式计算通风热负荷 一般情况下 可用下式计算通风热负荷 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 第一分区包括东北三省及内蒙 河北 山西和陕西北部 第二分区包括北京 天津 河北 山东 山西 陕西大部 甘肃 宁夏南部 河南北部 江苏北部 第三分区包括上海 浙江 江西 安徽 江苏大部 福建北部 湖南东部 湖北东部和河南南部 第四分区包括两广 台湾 福建和云南南部 第五分区包括云贵川大部 湖南 湖北西部 陕西 甘肃秦岭以 南部分 各分区冷水计算水温如表所示 3 3 3 3 生活热水热负荷生活热水热负荷生活热水热负荷生活热水热负荷 计算生活热水热负荷一般采用以下公式 计算生活热水热负荷一般采用以下公式 计算生活热水热负荷一般采用以下公式 计算生活热水热负荷一般采用以下公式 非采暖期生活热水热负荷用下式得出非采暖期生活热水热负荷用下式得出非采暖期生活热水热负荷用下式得出非采暖期生活热水热负荷用下式得出 住宅无热水供应 仅向公建供应热水时 住宅无热水供应 仅向公建供应热水时 住宅无热水供应 仅向公建供应热水时 住宅无热水供应 仅向公建供应热水时 q q取取取取2 52 5 3W3W mm 2 2 住宅供应洗浴用热水时 住宅供应洗浴用热水时 住宅供应洗浴用热水时 住宅供应洗浴用热水时 q q取取取取1515 20W20W mm 2 2 4 4 4 4 生活空调冷负荷生活空调冷负荷生活空调冷负荷生活空调冷负荷 空调冷负荷一般可采用指标概算法进行估算 其公式为 5 5 5 5 工业热负荷预测计算工业热负荷预测计算工业热负荷预测计算工业热负荷预测计算 对规划的工厂 可以采用设计热负荷资料或根据相同企业的对规划的工厂 可以采用设计热负荷资料或根据相同企业的对规划的工厂 可以采用设计热负荷资料或根据相同企业的对规划的工厂 可以采用设计热负荷资料或根据相同企业的 实际负荷资料进行估算 实际负荷资料进行估算 实际负荷资料进行估算 实际负荷资料进行估算 生产热负荷的大小 主要取决于工业产品的种类 生产工艺过程的性质 用热设备的形式以及工厂企业的工作制度 由于工厂企业产品及生产设备多种 多样 工艺过程对用热要求的介质种类和参数各异 因此生产热负荷应由工艺 设计人员提供 计算集中供热系统最大生产工艺设计热负荷时 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 即 四 供热总负荷的计算 供热总负荷 是将上述各类负荷的计算结果相加 进 行适当的校核处理后得出的数值 必须说明的是 供热 总负荷中的采暖通风热负荷与空调冷负荷实际上是一类 负荷 在相加时应取两者中较大的一个进行计算 五 供热总负荷的计算实例 解 在城市总体规划的供热专项规划中 对热负荷的 估测一般是粗线条 通常采用综合指标概算的方法 首先根据一般城市用地比例构成情况 公建与居住用 地占总用地的比例约为40 50 在该城市中 公 建与居住用地的面积约为8 9km2 按建筑容积率平均 为0 8计 则居住与公建建筑面积为6 7km2 集中供 热普及率为70 则民用建筑供热面积约为400 500 万m2 在得出民用建筑供热面积后 采用综合热指标 75W m2 则可得出民用热负荷为300 400MW 已知在未来15年内生产热负荷以每年10 的速度递 增 据此可得出规划期末的热负荷为85MW 将民用热负荷和生产热负荷相加 可知规划期末该城 市的总用热规模在400 500MW左右 第三节城市集中供热热源规划 一 城市集中供热热源的种类与特点一 城市集中供热热源的种类与特点 城市集中供热的热源主要是热电厂和锅炉房 城市集中供热的热源主要是热电厂和锅炉房 城市集中供热的热源主要是热电厂和锅炉房 城市集中供热的热源主要是热电厂和锅炉房 另外还有工业余热和地热 核能 太阳能等 另外还有工业余热和地热 核能 太阳能等 另外还有工业余热和地热 核能 太阳能等 另外还有工业余热和地热 核能 太阳能等 1 1 1 1 热电厂热电厂热电厂热电厂 热电厂是联合生产电能和热能的火电厂 它是在凝气式电厂的热电厂是联合生产电能和热能的火电厂 它是在凝气式电厂的热电厂是联合生产电能和热能的火电厂 它是在凝气式电厂的热电厂是联合生产电能和热能的火电厂 它是在凝气式电厂的 基础上发展而来的 在凝气式电厂中 燃料燃烧产生的热能将锅炉基础上发展而来的 在凝气式电厂中 燃料燃烧产生的热能将锅炉基础上发展而来的 在凝气式电厂中 燃料燃烧产生的热能将锅炉基础上发展而来的 在凝气式电厂中 燃料燃烧产生的热能将锅炉 内的水变成具有一定压力和温度的水蒸气 蒸汽经管道输送进入汽内的水变成具有一定压力和温度的水蒸气 蒸汽经管道输送进入汽内的水变成具有一定压力和温度的水蒸气 蒸汽经管道输送进入汽内的水变成具有一定压力和温度的水蒸气 蒸汽经管道输送进入汽 轮机膨胀做功 使汽轮机转子旋转并带动发电机产生电能 做过功轮机膨胀做功 使汽轮机转子旋转并带动发电机产生电能 做过功轮机膨胀做功 使汽轮机转子旋转并带动发电机产生电能 做过功轮机膨胀做功 使汽轮机转子旋转并带动发电机产生电能 做过功 的蒸汽由汽轮机尾部进入冷凝器 蒸汽放出汽化潜热变成水 汽化的蒸汽由汽轮机尾部进入冷凝器 蒸汽放出汽化潜热变成水 汽化的蒸汽由汽轮机尾部进入冷凝器 蒸汽放出汽化潜热变成水 汽化的蒸汽由汽轮机尾部进入冷凝器 蒸汽放出汽化潜热变成水 汽化 潜热的热量被冷却水带走 凝气式电厂的工作过程实际上是一个能潜热的热量被冷却水带走 凝气式电厂的工作过程实际上是一个能潜热的热量被冷却水带走 凝气式电厂的工作过程实际上是一个能潜热的热量被冷却水带走 凝气式电厂的工作过程实际上是一个能 量转换的过程 将不可避免地产生能量损失 量转换的过程 将不可避免地产生能量损失 量转换的过程 将不可避免地产生能量损失 量转换的过程 将不可避免地产生能量损失 热电厂供热的损失如下 热电厂供热的损失如下 热电厂供热的损失如下 热电厂供热的损失如下 锅炉能量损失锅炉能量损失 10 15 管道热损失管道热损失1 2 汽轮机机械损失汽轮机机械损失1 2 发电机热损失发电机热损失1 冷凝器热损失冷凝器热损失 40 60 凝气式电厂的总能量主要损失在冷凝器部分 为了利用冷凝器中损失的这部分能量 采通常用热电为了利用冷凝器中损失的这部分能量 采通常用热电 联产方式 使热电厂的热效率大大高于凝气式电厂 联产方式 使热电厂的热效率大大高于凝气式电厂 热电厂的形式主要有热电厂的形式主要有背压式背压式和和抽汽式抽汽式两种供热机组 两种供热机组 1 背压式供热机组 排气压力大于大气压力的供热机组称之为 背压式供热机组 背压式供热机组没有冷 凝器 供用户的蒸汽压力即汽轮机尾部压 力 通常为 排气压力大于大气压力的供热机组称之为 背压式供热机组 背压式供热机组没有冷 凝器 供用户的蒸汽压力即汽轮机尾部压 力 通常为0 4 1 3MPa绝对大气压 绝对大气压 利用背压式汽轮机的排气进行供热 热电利用背压式汽轮机的排气进行供热 热电利用背压式汽轮机的排气进行供热 热电利用背压式汽轮机的排气进行供热 热电 厂的热能利用效率最高 但热 电负荷常厂的热能利用效率最高 但热 电负荷常厂的热能利用效率最高 但热 电负荷常厂的热能利用效率最高 但热 电负荷常 常互相制约 常互相制约 常互相制约 常互相制约 2 抽汽式供热机组 从汽轮机中间抽汽供热的汽轮机称为抽汽 式供热机组 抽汽式汽轮机后半部分可以有两级抽汽 一级抽一级抽一级抽一级抽 汽汽汽汽口的抽汽压力较高 压力调节范围0 8 1 3MPa 绝对大气压 主要解决工业用汽工业用汽工业用汽工业用汽 二级抽汽二级抽汽二级抽汽二级抽汽口的 抽汽压力较低 压力调节范围0 12 0 25MPa绝 对大气压 主要解决采暖 通风采暖 通风采暖 通风采暖 通风等用热 按照热电厂供热机组的形式不同 一般又分为四种类型 1 1 1 1 背压式汽轮机的供热系统背压式汽轮机的供热系统背压式汽轮机的供热系统背压式汽轮机的供热系统 背压式热电厂供热系统 1 蒸汽锅炉蒸汽锅炉2 循环水泵循环水泵 3 补给水泵补给水泵4 压力调节阀压力调节阀 5 除污器除污器6 软水处理装置软水处理装置 7 凝结水回收置 凝结水回收置 8 锅炉给水 泵 锅炉给水 泵 9 热网水加热器热网水加热器10 减压减 温装置 减压减 温装置11 背压式汽轮发电机 组 背压式汽轮发电机 组 热电厂 热电联产热电厂 热电联产热电厂 热电联产热电厂 热电联产 2 装有 低压或高压单抽汽 高低压全抽汽 汽轮机 的供热系统 抽汽式热电厂供热系统抽汽式热电厂供热系统抽汽式热电厂供热系统抽汽式热电厂供热系统 1 锅炉2 热水网循环 水泵3 补给水泵4 压力调节阀5 除污器 6 水处理设备7 凝结 水箱8 热网水加热器 9 汽轮发电机组10 冷凝器11 12 凝结 水泵 1 锅炉2 热水网循环 水泵3 补给水泵4 压力调节阀5 除污器 6 水处理设备7 凝结 水箱8 热网水加热器 9 汽轮发电机组10 冷凝器11 12 凝结 水泵 凝汽式汽轮机改造供热系统 锅炉2 凝汽式汽轮机 3 凝压装置4 外网循环水 泵5 加热器6 凝汽器 7 补给水泵8 锅炉给水泵 9 除氧器水箱10 11 凝结 水泵12 除污器13 旁通 管14 定压装置 锅炉2 凝汽式汽轮机 3 凝压装置4 外网循环水 泵5 加热器6 凝汽器 7 补给水泵8 锅炉给水泵 9 除氧器水箱10 11 凝结 水泵12 除污器13 旁通 管14 定压装置 3 3 3 3 把凝汽机组改造后用于供热系统 把凝汽机组改造后用于供热系统 把凝汽机组改造后用于供热系统 把凝汽机组改造后用于供热系统 热电厂 热电联产 气轮机工作原理气轮机工作原理气轮机工作原理气轮机工作原理 气轮机组件 2 2 2 2 锅炉房锅炉房锅炉房锅炉房 锅炉房的核心部分是锅炉 锅炉根据制备热媒的锅炉房的核心部分是锅炉 锅炉根据制备热媒的锅炉房的核心部分是锅炉 锅炉根据制备热媒的锅炉房的核心部分是锅炉 锅炉根据制备热媒的 种类不同 可分为蒸汽锅炉和热水锅炉 种类不同 可分为蒸汽锅炉和热水锅炉 种类不同 可分为蒸汽锅炉和热水锅炉 种类不同 可分为蒸汽锅炉和热水锅炉 蒸汽锅炉通过加热水产生高温高压蒸汽 向用户蒸汽锅炉通过加热水产生高温高压蒸汽 向用户蒸汽锅炉通过加热水产生高温高压蒸汽 向用户蒸汽锅炉通过加热水产生高温高压蒸汽 向用户 进行供热 进行供热 进行供热 进行供热 蒸汽锅炉通过调压装置 可向用户提供参数不同蒸汽锅炉通过调压装置 可向用户提供参数不同蒸汽锅炉通过调压装置 可向用户提供参数不同蒸汽锅炉通过调压装置 可向用户提供参数不同 的蒸汽 还可通过换热装置向用户提供热水 的蒸汽 还可通过换热装置向用户提供热水 的蒸汽 还可通过换热装置向用户提供热水 的蒸汽 还可通过换热装置向用户提供热水 热水锅炉不产生蒸汽 只提高进入锅炉水的温热水锅炉不产生蒸汽 只提高进入锅炉水的温热水锅炉不产生蒸汽 只提高进入锅炉水的温热水锅炉不产生蒸汽 只提高进入锅炉水的温 度 以高温水或低温水供应热用户 度 以高温水或低温水供应热用户 度 以高温水或低温水供应热用户 度 以高温水或低温水供应热用户 1 1 1 1 锅炉房的分类锅炉房的分类锅炉房的分类锅炉房的分类 蒸汽锅炉房蒸汽锅炉房蒸汽锅炉房蒸汽锅炉房 根据热用户使用热媒的方式不同 蒸汽锅根据热用户使用热媒的方式不同 蒸汽锅根据热用户使用热媒的方式不同 蒸汽锅根据热用户使用热媒的方式不同 蒸汽锅 炉房可分两种主要形式 炉房可分两种主要形式 炉房可分两种主要形式 炉房可分两种主要形式 a 向系统的所有热用户供应蒸汽 向系统的所有热用户供应蒸汽 b 在蒸汽锅炉房内同时制备蒸汽和热水热 媒 以满足生产工艺 生活用热 采暖 通风等各种类型热用户的要求 在蒸汽锅炉房内同时制备蒸汽和热水热 媒 以满足生产工艺 生活用热 采暖 通风等各种类型热用户的要求 热水锅炉房热水锅炉房热水锅炉房热水锅炉房 热水锅炉房主要满足生活用热水 采暖 通风的热水锅炉房主要满足生活用热水 采暖 通风的热水锅炉房主要满足生活用热水 采暖 通风的热水锅炉房主要满足生活用热水 采暖 通风的 热用户 生产工艺中仅需加热的工艺也可以采用热用户 生产工艺中仅需加热的工艺也可以采用热用户 生产工艺中仅需加热的工艺也可以采用热用户 生产工艺中仅需加热的工艺也可以采用 热水锅炉 热水锅炉 热水锅炉 热水锅炉 热水锅炉房的出力通常以产热量表示 规模较小热水锅炉房的出力通常以产热量表示 规模较小热水锅炉房的出力通常以产热量表示 规模较小热水锅炉房的出力通常以产热量表示 规模较小 的锅炉房 供热量宜在的锅炉房 供热量宜在的锅炉房 供热量宜在的锅炉房 供热量宜在5 85 85 85 8 30MW30MW30MW30MW 供热半径 供热半径 供热半径 供热半径 1 01 01 01 0 2 0km2 0km2 0km2 0km范围 范围 范围 范围 规模较大的热水锅炉房 供热量往往超过规模较大的热水锅炉房 供热量往往超过规模较大的热水锅炉房 供热量往往超过规模较大的热水锅炉房 供热量往往超过30MW30MW30MW30MW 供热半径可达供热半径可达供热半径可达供热半径可达3 03 03 03 0 5 0km5 0km5 0km5 0km 2 锅炉房的平面布置 锅炉房包括锅炉间 辅助间和生活间 锅炉房包括锅炉间 辅助间和生活间 锅炉房包括锅炉间 辅助间和生活间 锅炉房包括锅炉间 辅助间和生活间 锅炉间是 锅炉房的本体 新建锅炉的台数不宜超过5台 扩建锅炉房的台数不宜超过7台 辅助间一般包括风机 水泵 水处理站 修理间 计量及控制设备间等 生活间包括办公室 休息室 更衣室 浴室等 中小型锅炉房的锅炉间和辅助间可以结合在一座 建筑内 而规模较大的区域锅炉房 辅助用房较 多 一般应分别布置 3 热源用地面积 使用固体燃料的锅炉房用地规模与锅炉的总容量有关 安 排用地时 可在下表指标中选取 使用气体燃料的锅炉房 用地面积宜采用下限值 1公顷 1hm2 1ha 1 104m2 锅炉房总锅炉房总 容量容量 MW 用地面积用地面积 104 m2 锅炉房总锅炉房总 容量容量 MW 用地面积用地面积 104 m2 5 8 11 60 3 0 558 0 1161 6 2 5 11 6 35 00 6 1 0116 2322 6 3 5 35 0 58 01 1 1 5232 3504 5 二 城市热源选择 1 城市热源种类的选择 热源种类的选择 要根据具体情况 进行技术经济热源种类的