06-供热工程课件

第六章供热工程,建筑环境与设备工程概论,集中供热系统是由三大部分组成:热源、热力网(热网)和热用户。(1)热源:在热能工程中,热源是泛指能从中吸取热量的任何物质、装置或天然能源。供热系统中的热源,是指供热热媒的来源。目前最广泛使用的是区域锅炉房和热电站。此外也可以利用核能、地热、电能、工业余热作为集中供热系统的热源。(2)热网:由热源向热用户输送和分配供热介质的管线系统,称为热网。(3)热用户:集中供热系统利用热能的用户,称为热用户或用热设备。,在集中供热系统中,由于热用户的热用途不同,分为供暖、通风、热水供应、空气调节、生产工艺等用热系统。这些用热系统在单位时间内需要供应的热量称为集中供热系统的热负荷。一、热负荷的性质集中供热系统的热负荷,按其性质可分为两大类:(一)季节性热负荷季节性热负荷主要与室外温度、湿度、风向、风速和太阳辐射热等气候条件密切相关,而室外温度对热负荷的大小起着决定性作用,且在全年中有很大的变化。(二)常年性热负荷常年性热负荷与气候条件没有太大关系,其热负荷的变化即用热情况在一天中的变化较大。,6.1集中供热系统的热负荷,二、热负荷的确定在集中供热系统规划设计和初步设计时,通常是采用概算指标法来确定各类热用户的热负荷,并且根据用热系统分别计算。(一)供暖设计热负荷城市集中供热系统中,供暖热负荷是最主要的热负荷。其份额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指标法有:城市规划指标法、体积热指标法和面积热指标法等。,1.城市规划指标法在城市新区建设的供热规划设计,各类建筑物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。采用此方法应根据城市规划指标,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。,2.体积热指标法建筑物的供暖体积热指标,是指各类建筑物在室内外温差1时,每立方米的建筑物外围体积的供暖热负荷,单位为W/(m3)。其计算式为,供暖体积热指标qV的大小,主要与建筑物的围护结构及外形有关。建筑物围护结构传热系数越大、采光率越大、外部建筑物所围体积越小或建筑物的长宽比越大,单位体积的热损失亦即qV值也越大。因此,从建筑物的围护结构及其外形方面考虑降低qV值的种种措施,是建筑节能的主要途径,也是降低集中供热系统的供热设计热负荷的主要途径。,3.面积热指标法建筑物供暖面积热指标(qf)为每平方米建筑面积的供暖设计热负荷,单位为W/m2。建筑物的供暖热负荷,取决于通过垂直围护结构(墙、门、窗等)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。近年来在城市集中供热系统规划设计中,国内外都越来越多地采用此法。,(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,而对生产厂房、公共建筑及居住建筑进行通风或空气调节。为此,在供暖季节中,加热从室外进入的新鲜空气所需消耗的热量,称为通风热负荷。通风热负荷也是季节性热负荷,但由于通风系统的使用和各班次工作情况不同,一般公共建筑和工业厂房的通风热负荷,在昼夜间波动也比较大。,(三)生活用热的设计热负荷1.热水供应用热热水供应热负荷为日常生活中用于洗脸、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。2.其他生活用热在工厂、医院、学校等中,除热水供应以外,还可能有开水供应、蒸饭等项用热。,(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、溶化等过程的用热,或作为动力用于驱动机械设备(汽锤、气泵等)。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。,6.2集中供热系统,集中供热系统的分类:(1)根据热媒不同,分为热水供热系统和蒸汽供热系统。(2)根据热源不同,主要可分为热电厂供热系统和区域锅炉房供热系统。此外,也有以核供热站、地热、工业余热作为热源的供热系统。(3)根据供热管道的不同,可分为单管制、双管制和多管制的供热系统。一般常用的为双管制供热系统。,一、热水供热系统热水供热系统主要采用闭式和开式两种系统形式。在闭式系统中,热网的循环水作为热媒仅供给热用户热量而不从热网中取出使用。在开式系统中,热网的循环水部分地或全部地从热网中取出,直接用于生产或热水供应热用户中。,(一)闭式热水供热系统闭式热水供热系统根据热用户用热情况、建筑楼层、建筑功能等特点,可以分为直接连接和间接连接两大类。直接连接是用户系统直接连接于热水网路上,热水网路的水力工况(压力和流量状况)和供热工况与供暖热用户有着密切的联系。间接连接方式是在供暖系统热用户设置表面式水水换热器(或在热力站处设置担负该区供暖热负荷的表面式水水换热器),用户系统与热水网路被表面式水水换热器隔离,形成两个独立的系统,用户与网路之间的水力工况互不影响。,集中供热系统,无混合装置的直接连接方式只能在网路的设计供水温度不超过暖通规范规定的散热器供暖系统的最高热媒温度时方可采用,且用户引入口处热网的供、回水管的资用压差大于供暖系统用户要求的压力损失时才能使用。当集中供热系统采用高温水供热,网路设计供水温度超过供暖卫生标准时,且热网供、回水之间要有足够的资用压差,可采用装水喷射器的直接连接方式。当建筑物用户引入口处,热水网路提供的供、回水压差较小,不能满足水喷射器正常工作所需的压差或设集中泵站将高温水转为低温水,向多幢或街区建筑物供暖时,可采用装混合水泵的直接连接方式。,集中供热系统,无储水箱的连接方式,装设上部储水箱的连接方式,装设下部储水箱的连接方式,集中供热系统,无储水箱的连接方式常用于一般的住宅或公用建筑中。装设上部储水箱的连接方式常用在浴室或用水量很大的工业企业中。装设容积式换热器的连接方式一般宜用于工业企业和公用建筑的小型热水供应系统上。装设下部储水箱的连接方式,一般宜在对用热水要求较高的旅馆或住宅中使用。,(二)开式热水供热系统,开式热水供热系统是指用户的热水供应用水直接取自热水网路的热水供热系统。开式热水供热系统的热水供应热用户与网路的连接方式有以下几种形式:1.无储水箱的连接方式2.装设上部储水箱的连接方式3.与上水混合的连接方式,无储水箱的连接方式一般用于小型住宅和公用建筑中。装设上部储水箱的连接方式常用于浴室、洗衣房和用水量很大的工业厂房中。当热水供应用户的用水量很大,建筑物(如浴室、洗衣房等)中来自供暖通风用户系统的回水量不足与供水管中的热水混合时,则可采用与上水混合的连接方式。,二、蒸汽供热系统蒸汽供热系统广泛应用于工业厂房或工业区域,它主要承担向生产工艺热用户供热,同时也向热水供应、通风和供暖热用户供热。根据热用户的要求,蒸汽供热系统可用单管式(同一蒸汽压力参数)或多根蒸汽管(不同蒸汽压力参数)供热,各种热用户与蒸汽网路可用不同的连接方式,且凝结水,根据节能的要求应尽量采用回收的方式。,(一)热用户与蒸汽网路的连接方式,生产工艺热用户与蒸汽网路的连接方式蒸汽供暖用户系统与蒸汽网路的连接方式热水供暖用户系统与蒸汽供热系统采用间接连接采用蒸汽喷射装置连接方式通风系统与蒸汽网路的连接采用容积式加热器的间接连接方式,(一)热用户与蒸汽网路的连接方式,集中热力站供热系统,(二)凝结水回收系统,蒸汽在用热设备内放热凝结后,凝结水流出用热设备,经疏水器、凝结水管道返回热源的管路系统及其附属设备组成的整个系统,称为凝结水回收系统。正确地设计凝结水回收系统,且在运行中提高凝结水回收率,保证凝结水的质量,是蒸汽供热系统设计与运行的关键性技术问题。,凝结水回收系统按其是否与大气相通可分为开式凝结水回收系统和闭式凝结水回收系统。按凝水的流动方式可分为单相流和两相流两大类;单相流又可分为满管流和非满管流两种流动方式。满管流是指凝水靠水泵动力或位能差,充满整个管道截面呈有压流动的流动形式;非满管流是指凝水不充满整个管道断面,依靠管路坡度流动的流动方式。按驱使凝结水流动的动力可分为重力回水和机械回水。,开式凝结水回收系统热量未能得到充分的利用或回收。在系统停止运行期间,空气通过凝结水箱或高置水箱进入系统内,使凝水含氧量增加,凝水管道易腐蚀。采用闭式凝结水回收系统,可避免空气进入系统,同时还可以有效地利用凝结水热能和提高凝结水的回收率。回收二次蒸汽的方法,可采用集中利用或分散利用的方式。,6.3热网系统形式,热网系统形式取决于热媒(蒸汽或热水)、热源(热电厂或区域锅炉房)与热用户的相互位置和供热地区热用户种类、性质和热负荷大小等。选择热网系统形式应遵循的基本原则是:既要满足经济性要求,又要保证安全供热。,一、蒸汽供热系统,蒸汽作为热媒主要用于工厂的生产工艺用热,在寒冷地区,也兼顾生产车间的采暖供热。单根蒸汽管和凝结水的热网系统形式采用比较普遍,一般采用枝状管网布置,且凝结水的回收率较低,不经济。当工厂各用户所需的蒸汽压力相差较大,或季节性热负荷占总热负荷的比例较大的,可考虑采用双根蒸汽管或多根蒸汽管的热网系统形式。,热网系统形式,二、热水供热系统,枝状管网布置简单,热源主干线的供热管道直径随分支干线的分流而逐渐减小;且金属耗量小,基建投资小,运行管理简便。但枝状管网不具后备供热的性能,当供热管网某处发生故障时,在故障点以后的热用户都将停止供热。在出现故障的情况下,应充分利用建筑物具有一定的蓄热能力,迅速消除热网故障,以使建筑物室内温度不至于大幅度波动。因此,枝状管网是热水管网普遍采用的方式。,根据几个热源与热用户的相互位置和运行方式的不同,热网系统形式也有所不同。多热源联合供热系统,目前主要有两种热源组合方式:热电厂与区域锅炉房联合供热;几个热电厂联合供热。,6.4供热管网的布置,6.5室外供热管道的敷设方式,JUMPTOP52,补偿器,滑动支架,支座,室外供热管道的敷设方式,室外供热管道的敷设方式,室外供热管道的敷设方式,室外供热管道的敷设方式,室外供热管道的敷设方式,室内供热管道的敷设方式,室内供热管道的敷设方式,供热管道保温,6.6集中供热系统的运行调节,集中供热系统在运行期间,热负荷会随着室外气象条件的变化而变化,所以对热源的供热量应进行调节,使热量达到供需一致,这种调节方式称为供热调节。根据调节地点的不同,供热调节分为集中调节、局部调节和个别调节。集中调节在热源处进行,局部调节在用户引入口处进行,个别调节在用热设备处进行。,集中调节的几种方法：(1)质调节(2)分阶段改变流量的质调节(3)质量流量调节(4)间歇调节(5)热量调节,(1)质调节供热系统在运行时只改变系统的供水温度,而管网的循环水量保持不变称为质调节。该调节方式运行管理方便,网路的水力工况稳定，是目前使用较为广泛的供热调节方式。但由于在整个供暖期间,网路的循环水量保持不变,所以水泵消耗的电能较多,且在室外温度较高时,有时不能同时满足各用户对供水温度的要求。,(2)分阶段改变流量的质调节把供暖期按室外温度分成几个阶段,各阶段采用不同的流量,在每一阶段内保持流量不变,仅改变网路的供水温度以调节供热量,称为分阶段改变流量的质调节。这种调节方式有利于减少水泵消耗的电能,但流量过少,容易引起供热系统的热力失调。,(3)质量流量调节热水供热系统依据热负荷的变化连续改变系统的循环水量和供回水温度的调节方式称为质量流量调节,这种调节方式考虑了系统流量的变化对热力失调的影响,强调系统的循环水量要随热负荷的变化进