第二篇供熱工程

第六章集中供熱系統(tǒng)的熱負(fù)荷第七章集中供熱系統(tǒng)第八章熱水網(wǎng)路的水力計(jì)算和水壓圖

第九章熱水供熱系統(tǒng)的供熱調(diào)節(jié)與水力工況第十章蒸汽供熱系統(tǒng)管網(wǎng)的水力計(jì)算與水力工況第十一章供熱管道的敷設(shè)和保溫第六章集中供熱系統(tǒng)的熱負(fù)荷主要內(nèi)容：

第一節(jié)集中供熱系統(tǒng)熱負(fù)荷的概算和特征

第二節(jié)熱負(fù)荷圖

第三節(jié)年耗熱量計(jì)算第一節(jié)集中供熱系統(tǒng)熱負(fù)荷的概算和特征熱系統(tǒng)的熱負(fù)荷，按其性質(zhì)可分為兩大類：

1、季節(jié)性熱負(fù)荷供暖，通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的熱負(fù)荷是季節(jié)性熱負(fù)荷。季節(jié)性熱負(fù)荷的特點(diǎn)是：它與室外溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速和太陽輻射熱等氣候條件密切相關(guān)，其中對(duì)它的大小起決定性作用的是室外溫度，因而在全年中有很大的變化。

2、常年性熱負(fù)荷生活用熱(主要指熱水供應(yīng))和生產(chǎn)工藝系統(tǒng)用熱屬于常年性熱負(fù)荷。常年性熱負(fù)荷的特點(diǎn)是：與氣候條件關(guān)系不大，而且，它的用熱狀況在全日中變化較大。一、供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷供暖熱負(fù)荷是城市集中供熱系統(tǒng)中最主要的熱負(fù)荷。它的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷占全部設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的80％～90％以上(不包括生產(chǎn)工藝用熱)。供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的概算，可采用體積熱指標(biāo)法或面積熱指標(biāo)法等進(jìn)行計(jì)算。

(一)、體積熱指標(biāo)法，建筑物的供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，可按下式進(jìn)行概算

Qn′=qv

Vw(tn－tw′)×103kW

（二）、面積熱指標(biāo)法，建筑物的供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，也可按下式進(jìn)行概算；

Qn′=Fqf×103kW

應(yīng)該說明：建筑物的供暖熱負(fù)荷，主要取決于通過垂直圍護(hù)結(jié)構(gòu)(墻、門，窗等)向外傳遞熱量，它與建筑物平面尺寸和層高有關(guān)，因而不是直接取決于建筑平面面積。用供暖體積熱指標(biāo)表征建筑物供暖熱負(fù)荷的大小，物理概念清楚，但采用供暖面積熱指標(biāo)法，比體積熱指標(biāo)更易于概算，所以近年來在城市集中供熱系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，國(guó)外，國(guó)內(nèi)也多采用供暖面積熱指標(biāo)法進(jìn)行概算。（三）、城市規(guī)劃指標(biāo)法對(duì)一個(gè)城市新區(qū)供熱規(guī)劃設(shè)計(jì)，各類型的建筑面積尚未具體落實(shí)時(shí)，可用城市規(guī)劃指標(biāo)來估算整個(gè)新區(qū)的供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷。根據(jù)城市規(guī)劃指標(biāo)，首先確定該區(qū)的居住人數(shù)，然后根據(jù)街區(qū)規(guī)劃的人均建筑面積，街區(qū)住宅與公共建筑的建筑比例指標(biāo)，來估算該街區(qū)的綜合供暖熱指標(biāo)值。二、通風(fēng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷

（一）、通風(fēng)體積熱指標(biāo)法可按下式計(jì)算通風(fēng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷：

Qt′=qtVw(tn－tw′)×103kW

（二）、百分?jǐn)?shù)法對(duì)有通風(fēng)空調(diào)的民用建筑(如旅館、體育館等)，通風(fēng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷可按該建筑物的供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的百分?jǐn)?shù)進(jìn)行概算，即

Qt′＝KtQn′kW三、生活用熱的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷

（一）、熱水供應(yīng)用熱熱水供應(yīng)熱負(fù)荷為日常生活中用于洗臉，洗澡、洗衣服以及洗刷器皿等所消耗的熱量。熱水供應(yīng)的熱負(fù)荷取決于熱水用量。住宅建筑的熱水用量，取決于住宅內(nèi)衛(wèi)生設(shè)備的完善程度和人們的生活習(xí)慣。公用建筑(如浴池、食堂、醫(yī)院等)和工廠的熱水用量，還與其生產(chǎn)性質(zhì)和工作制度有關(guān)。

熱水供應(yīng)系統(tǒng)的工作特點(diǎn)是熱水用量具有晝夜的周期性。每天的熱水用量變化不大，但小時(shí)熱水用量變化較大。

如圖所示為一個(gè)居住區(qū)的典型日的小時(shí)熱水用熱變化示意圖。因此，通常首先根據(jù)用熱水的單位數(shù)(如人數(shù)、每人次數(shù)、床位數(shù)等)和相應(yīng)的熱水用水量標(biāo)準(zhǔn)，先確定全天的熱水用量和耗熱量，然后再進(jìn)一步計(jì)算熱水供應(yīng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)小時(shí)熱負(fù)荷。供暖期的熱水供應(yīng)平均小時(shí)熱負(fù)荷可按下式計(jì)算：

Q′r.p=kW

對(duì)計(jì)算城市居住區(qū)熱水供應(yīng)的平均熱負(fù)荷時(shí)，《熱網(wǎng)規(guī)范》在總結(jié)北京城市集中供熱資料的基礎(chǔ)上，給出了一個(gè)估算公式：

Q′r.p=Fqf×103kW

建筑物或居住區(qū)的熱水供應(yīng)最大熱負(fù)荷取決于該建筑物或居住區(qū)的每天使用熱水的規(guī)律，最大熱水用量(熱負(fù)荷)與平均熱水用量(熱負(fù)荷)的比值稱為小時(shí)變化系數(shù)。如圖6—1中，縱坐標(biāo)OA表示最大值Q′r.max。在一天，n=24內(nèi)的總熱水用熱量，等于曲線所包圍的面積。將全天總用熱量除以每天供水時(shí)數(shù)r小時(shí)，即為平均熱負(fù)荷Q′r.p。

kr=Q′r.max/Q′r.p

或Q′r.max=kr

Q′r.pkW

式中kr－小時(shí)變化系數(shù)，根據(jù)用水單位數(shù)，按《室內(nèi)給水排水和熱水供應(yīng)設(shè)計(jì)規(guī)范》選用，見附錄6—4。建筑物或居住區(qū)的用水單位數(shù)越多，全天中的最大小時(shí)用水量(用熱量)越接近于全天的平均小時(shí)用水量(用熱量)，小時(shí)變化系數(shù)kr值越接近1。對(duì)全日使用熱水的用戶，如住宅、醫(yī)院、旅館等，小時(shí)變化系數(shù)按附錄6—4取用。對(duì)短時(shí)間使用熱水的用戶，如工業(yè)廠房，體育館和學(xué)校等的淋浴設(shè)備，kr值可取大些，可按kr

＝5～12取用。

熱網(wǎng)的熱水供應(yīng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，與用戶熱水供應(yīng)系統(tǒng)和熱網(wǎng)的連接方式有關(guān)。當(dāng)用戶的熱水供應(yīng)系統(tǒng)中有儲(chǔ)水箱時(shí)，可采用供暖期的熱水供應(yīng)平均熱負(fù)荷Q′r.p計(jì)算。當(dāng)用戶無儲(chǔ)水箱時(shí)，應(yīng)以供暖期的熱水供應(yīng)最大熱負(fù)荷Q′r.max作為設(shè)計(jì)熱負(fù)荷。

對(duì)城市集中供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)的干線，由于連接的用水單位數(shù)目很多，干線的熱水供應(yīng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷可按熱水供應(yīng)的平均熱負(fù)荷Q′r.p計(jì)算。（二）、其它生活用熱，在工廠、醫(yī)院、學(xué)校等中，除熱水供應(yīng)以外，還可能有開水供應(yīng)、蒸飯等項(xiàng)用熱。這些用熱負(fù)荷的概算，可根據(jù)一些指標(biāo)，參照上述方法計(jì)算。例如計(jì)算開水供應(yīng)用熱量，加熱溫度可取105℃，用水標(biāo)準(zhǔn)u可取2—3L／天.人，蒸飯鍋的蒸汽消耗量，當(dāng)蒸煮量為l00kg時(shí)，約需耗蒸汽100～250kg(蒸煮量越大，單位耗汽量越小)?！汩_水和蒸鍋要求的加熱蒸汽表壓力為0.15—0.25MPa。四、生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷

生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷是為了滿足生產(chǎn)過程中用于加熱、烘干、蒸煮、清洗、溶化等過程的用熱，或作為動(dòng)力用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備(汽錘、汽泵等)。

生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷和生活用熱熱負(fù)荷一樣，屬于全年性熱負(fù)荷。生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的大小以及需要的熱媒種類和參數(shù)，主要取決于生產(chǎn)工藝過程的性質(zhì)，用熱設(shè)備的型式、以及工廠的工作制度等因素。集中供熱系統(tǒng)中，生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷的用熱參數(shù)，按照工藝要求熱媒溫度的不同，大致可分為三種：供熱溫度在130℃～150℃以下稱為低溫供熱，一般靠0.4～0.6MPa(abs)蒸汽供熱；供熱溫度在130℃～150℃以上到250℃以下時(shí)，稱為中溫供熱。這種供熱的熱源往往是中，小型蒸汽鍋爐或熱電廠供熱汽輪機(jī)的0.8～1.3MPa(abs)級(jí)或4.0MPa級(jí)的抽汽，當(dāng)供熱溫度高于250℃～300℃時(shí)，稱為高溫供熱。這種供熱的熱源通常為大型鍋爐房或熱電廠的新汽經(jīng)過減壓減溫后的蒸汽。

在計(jì)算集中供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)的最大生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷時(shí)，應(yīng)以核實(shí)的各工廠(或車間)的最大生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷之和乘以同時(shí)使用系數(shù)ksh。同時(shí)使用系數(shù)的概念，可用下式表示：

ksh=Q′w.max/Q′rsh.max

第二節(jié)熱負(fù)荷圖

熱負(fù)荷圖是用來表示整個(gè)熱源或用戶系統(tǒng)熱負(fù)荷隨室外溫度或時(shí)間變化的圖。

在供熱工程中，常用的熱負(fù)荷圖主要有熱負(fù)荷時(shí)間圖，熱負(fù)荷隨室外溫度變化圖和熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖。一、熱負(fù)荷時(shí)間圖熱負(fù)荷時(shí)間圖的特點(diǎn)是圖中熱負(fù)荷的大小按照它們出現(xiàn)的先后排列。熱負(fù)荷時(shí)間圖中的時(shí)間期限可長(zhǎng)可短，可以是一天，一個(gè)月或一年，相應(yīng)稱為全日熱負(fù)荷圖、月熱負(fù)荷圖和年熱負(fù)荷圖。

(一)全日熱負(fù)荷圖

全日熱負(fù)荷圖用以表示整個(gè)熱源或用戶的熱負(fù)荷，在一晝夜中每小時(shí)變化的情況。全日熱負(fù)荷圖是以小時(shí)為橫坐標(biāo)，以小時(shí)熱負(fù)荷為縱坐標(biāo)，從零時(shí)開始逐時(shí)繪制的。圖6—1所示是一個(gè)典型的熱水供應(yīng)全日熱負(fù)荷圖。

(二)年熱負(fù)荷圖年熱負(fù)荷圖是以一年中的月份為橫坐標(biāo)，以每月的熱負(fù)荷為縱坐標(biāo)繪制的負(fù)荷時(shí)間圖。圖6—2為典型全年熱負(fù)荷的示意圖.對(duì)季節(jié)性的供暖，通風(fēng)熱負(fù)荷，可根據(jù)該月份的室外平均溫度確定，熱水供應(yīng)熱負(fù)荷按平均小時(shí)熱負(fù)荷確定，生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷可根據(jù)日平均熱負(fù)荷確定。年熱負(fù)荷圖是規(guī)劃供熱系統(tǒng)全年運(yùn)行的原始資料，也是用來制訂設(shè)備維修計(jì)劃和安排職工休假日等方面的基本參考資料。

二、熱負(fù)荷隨室外溫度變化圖

季節(jié)性的供暖、通風(fēng)熱負(fù)荷的大小，主要取決于當(dāng)?shù)氐氖彝鉁囟?，利用熱?fù)荷隨室外溫度變化圖能很好地反映季節(jié)性熱負(fù)荷的變化規(guī)律。

圖6—3示意圖為一個(gè)居住區(qū)的熱負(fù)荷隨室外溫度的變化圖。圖中橫坐標(biāo)為室外溫度，縱坐標(biāo)為熱負(fù)荷。開始供暖的室外溫度定為5℃。

根據(jù)式(6—1)，建筑物的供暖熱負(fù)荷應(yīng)與室內(nèi)外溫度差成正比，因此，Qn＝f(tw)為線性關(guān)系。圖（6—3）中的線1代表供暖熱負(fù)荷隨室外溫度的變化曲線。同理，根據(jù)式(6—3)，冬季通風(fēng)熱負(fù)荷Qt，在室外溫度5℃>tw≥t′w.t期間內(nèi)，Qn＝f(tw)亦為線性關(guān)系。當(dāng)室外溫度低于冬季通風(fēng)室外計(jì)算溫度t′w.t時(shí)，通風(fēng)熱負(fù)荷為最大值，不隨室外溫度改變。圖6—3中的線2代表冬季通風(fēng)熱負(fù)荷隨室外溫度變化的曲線。圖6—3還給出了熱水供應(yīng)隨室外溫度變化曲線(見曲線3)。熱水供應(yīng)熱負(fù)荷受室外溫度影響較小，因而它呈一條水平直線，但在夏季期間，熱水供應(yīng)的熱負(fù)荷比冬季的低。將這三條線的熱負(fù)荷在縱坐標(biāo)的表示值相加，得圖6—3的曲線4。曲線4即為該居住區(qū)總熱負(fù)荷隨室外溫度變化的曲線圖。三、熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖

在供熱工程規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中，需要繪制熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖。熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖的特點(diǎn)與熱負(fù)荷時(shí)間圖不同，在熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖中，熱負(fù)荷不是按出現(xiàn)時(shí)間的先后來排列，而按其數(shù)值的大小來排列。熱負(fù)荷延續(xù)圖需要有熱負(fù)荷隨室外溫度變化曲線和室外氣溫變化規(guī)律的資料才能繪出。在供暖熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖中，橫坐標(biāo)的左方為室外溫度tw，縱坐標(biāo)為供暖熱負(fù)荷Qn；橫坐標(biāo)的右方表示小時(shí)數(shù)(見圖6—4)。如橫坐標(biāo)n′，代表供暖期中室外溫度tw≤t′w；(t′w為供暖室外計(jì)算溫度)出現(xiàn)的總小時(shí)數(shù)，n1代表室外溫度tw≤tw.1出現(xiàn)的總小時(shí)數(shù)，n2代表室外溫度tw≤tw.2出現(xiàn)的總小時(shí)數(shù)，nzh代表整個(gè)供暖期的供暖總小時(shí)數(shù)。

供暖熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖的繪制方法如下：圖左方首先繪出供暖熱負(fù)荷隨室外溫度變化曲線圖(以直線Q′n—Q′k表示)。然后，通過t′w時(shí)的熱負(fù)荷Q′n引一水平線，與相應(yīng)出現(xiàn)的總小時(shí)數(shù)n′的橫坐標(biāo)上引的垂直線相交于a′點(diǎn)。同理，通過tw.1時(shí)的熱負(fù)荷Q′1引一水平線，與相應(yīng)出現(xiàn)的總小時(shí)數(shù)n1的橫坐標(biāo)上引的垂直線相交于a1點(diǎn)。依此類推，在圖6—4右側(cè)連接Q′na′a1a2a2…ak等點(diǎn)形成的曲線，得出供暖熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖。圖中曲線Q′na′a1a2a2…akO

所包圍的面積就是供暖期間的供暖年總耗熱量。當(dāng)一個(gè)供熱系統(tǒng)或居住區(qū)具有供暖、通風(fēng)和熱水供應(yīng)等多種熱負(fù)荷時(shí)，也可根據(jù)整個(gè)熱負(fù)荷隨室外溫度變化的曲線圖(見圖6—3曲線4)，按上述同樣的繪制方法，繪制相應(yīng)的總熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖。第三節(jié)年耗熱量計(jì)算

集中供熱系統(tǒng)的年耗熱量是各類熱用戶年耗熱量的總和。各類熱用戶的年耗熱量可分別按下述方法計(jì)算，一、供暖年耗熱量Qn.a

Qn.a=24Qn′()Nkwh／a