第2章-熱負(fù)荷計(jì)算課件

第二章

城市供熱工程系統(tǒng)規(guī)劃12.1

集中供熱系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算城市供熱工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。重要性：正確合理的計(jì)算熱負(fù)荷是確定熱

源類型、規(guī)模，供熱系統(tǒng)管徑大小、方案運(yùn)

行是否合理，能否取得經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益的重要因素。第二章

城市供熱工程熱負(fù)荷計(jì)算2集中供熱系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算熱負(fù)荷分類

．季節(jié)性熱負(fù)荷

與氣象條件密切相關(guān)的、只在一年中某些季節(jié)才需要的熱負(fù)荷。如供暖熱負(fù)荷、 通風(fēng)空調(diào)熱負(fù)荷。

．

常年性熱負(fù)荷

與氣象條件關(guān)系不大的常年都需要的熱負(fù)荷。如生活用熱熱負(fù)荷、生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷。2.1

集中供熱系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算重要性：正確合理的計(jì)算熱負(fù)荷是確定熱

源類型、規(guī)模，供熱系統(tǒng)管徑大小、方案運(yùn)

行是否合理，能否取得經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益的重要因素。3第二章 城市供熱工程熱負(fù)荷計(jì)算2.1

集中供熱系統(tǒng)熱負(fù)荷計(jì)算4熱負(fù)荷分類供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷通風(fēng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷生活用熱設(shè)計(jì)熱負(fù)荷生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷指標(biāo)概算->新建建筑未建成。2.1.2

熱負(fù)荷計(jì)算a)

供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算設(shè)計(jì)熱負(fù)荷：在設(shè)計(jì)室外溫度 下，為了達(dá)到要

求的室內(nèi)溫度tn,供暖系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)向建筑物供給的熱量。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)。兩種算法：準(zhǔn)確計(jì)算->已建成、室內(nèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第二章 城市供熱工程熱負(fù)荷計(jì)算5a)

供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算1）建筑物總耗熱量計(jì)算公式第二章 城市供熱工程熱負(fù)荷計(jì)算6a)

供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算1）維護(hù)結(jié)構(gòu)的總耗熱量計(jì)算公式第二章 城市供熱工程熱負(fù)荷計(jì)算71.室內(nèi)計(jì)算溫度室內(nèi)計(jì)算溫度是指距地面2m以內(nèi)人們活動(dòng)地區(qū)的

平均空氣溫度。根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：設(shè)計(jì)集中供暖時(shí)，冬季室內(nèi)計(jì)算溫度

民用建筑主要房間，宜采用16-20℃；

生產(chǎn)廠房的工作地點(diǎn)：輕作業(yè)不應(yīng)低于15 ℃，中作業(yè)不應(yīng)低于12 ℃，重作業(yè)不應(yīng)低于10

℃；8第二章 城市供熱工程熱負(fù)荷計(jì)算消）。2.室外計(jì)算溫度兩種方法：1）熱惰性原理：前蘇聯(lián)按50年中最冷的8個(gè)冬季里最

冷的連續(xù)5天的日平均溫度。室外溫度波幅18度，墻體內(nèi)表面的波幅不會(huì)超過(guò)1度。舒適度較高，規(guī)定值較低。

2）不保證天數(shù)的原則：人為允許有幾天時(shí)間可以低

于規(guī)定的供暖室外計(jì)算溫度值。各國(guó)規(guī)定不同，有1、3、5天等。我國(guó)采用歷年平均不保證5天的日平均溫

度。（根據(jù)1951-1980三十年氣象資料統(tǒng)計(jì)），與熱

惰性相比普遍提高1-4度，考慮全球變暖的影響可抵第二章 城市供熱工程熱負(fù)荷計(jì)算9第二章 城市供熱工程熱負(fù)荷計(jì)算3.溫差修正系數(shù)供暖房間維護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)不是與室外空氣直接接觸時(shí)考慮。（一般5度溫差之內(nèi)可以不考慮）104.圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)勻質(zhì)多層材料傳熱系數(shù)第二章 城市供熱工程熱負(fù)荷計(jì)算114.圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)地面?zhèn)鳠嵯禂?shù)第二章 城市供熱工程熱負(fù)荷計(jì)算124.圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱面積的丈量

外墻面積的丈量：高度從本層地面算到上層地面，最頂層的丈量是從最頂層的地面到平屋頂?shù)耐獗砻娴母叨?。外墻的平面尺寸按建筑外輪廓線計(jì)算。相鄰房間以內(nèi)墻中線為分界線。

門(mén)窗的面積按照墻面上的凈空尺寸計(jì)算。

地面面積按照建筑物外墻以內(nèi)的內(nèi)輪廓線計(jì)算，平屋頂頂棚面積按照建筑物外輪廓線計(jì)算。13第二章 城市供熱工程熱負(fù)荷計(jì)算第二章 城市供熱工程熱負(fù)荷計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)附加耗熱量

朝向修正《暖通規(guī)范》規(guī)定：

北、東北、西北0-10%東南、西南-10%--15%東、西

-5%

南

-15%--30%

風(fēng)力附加我國(guó)冬季平均風(fēng)速一般在2-3m/s，小于4m/s的要求限制。《暖通規(guī)范》規(guī)定：一般情況下不考慮風(fēng)力附加，只對(duì)不避風(fēng)的

高地、河邊的建筑物以及特別突出的建筑物才考慮垂直外圍護(hù)結(jié)構(gòu)

附加5-10%。

高度附加房間高度大于4m時(shí)，每高出1m附加2%，但總附加率不大于15%

（高度附加是在總和上附加，影響較大）。14a)

供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算第二章 城市供熱工程熱負(fù)荷計(jì)算15計(jì)算流程16根據(jù)已知參數(shù)條件，進(jìn)行房間編號(hào)；確定室內(nèi)供暖計(jì)算溫度；查表確認(rèn)各圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)；

樓梯間的散熱器盡量布置在1-2層窗下校核最小傳熱阻；計(jì)算附加耗熱量；計(jì)算冷風(fēng)滲透耗熱量與冷風(fēng)侵入耗熱量；7)

計(jì)算采暖熱指標(biāo)。8）給出完整的采暖熱負(fù)荷計(jì)算表。17供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算熱指標(biāo)概算法體積熱指標(biāo)法第二章 城市供熱工程熱負(fù)荷計(jì)算18a)

供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算192）熱指標(biāo)概算法體積熱指標(biāo)法體積熱指標(biāo)影響因素：圍護(hù)結(jié)構(gòu)：傳熱系數(shù)、采光率外形 ：建筑體積、建筑長(zhǎng)寬比體積熱指標(biāo)法物理概念更清楚；面積熱指標(biāo)法更常用。a)

供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算2）熱指標(biāo)概算法面積熱指標(biāo)法2021為了保證室內(nèi)空氣具有一定的清潔度及溫濕度等要求，就要求對(duì)生產(chǎn)廠房、公共建筑及居住建筑進(jìn)行通風(fēng)或空氣

調(diào)節(jié)。在供暖季節(jié)中，加熱從室外進(jìn)入的新鮮空氣所耗的

熱量，稱為通風(fēng)熱負(fù)荷。（1）體積指標(biāo)法Q/

=q

V

(t

-t/

)×10-3

KWt

t

W

n

Wtb)

通風(fēng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算22(2

)

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)概算Q/t=Kt·Q/n

KWb)

通風(fēng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算23在冬季，為保證空調(diào)建筑室內(nèi)空氣的清潔度和溫濕度，需要由空調(diào)設(shè)備向室內(nèi)提供的、熱量，稱為空調(diào)冬季設(shè)計(jì)熱負(fù)荷。c)

空調(diào)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算24c)

空調(diào)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷計(jì)算25（1）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)。特點(diǎn)：周期性，每日總量變化不大，小時(shí)熱水用量變化很大。26d)

生活用熱熱負(fù)荷（1）熱水供應(yīng)用熱平均小時(shí)熱負(fù)荷（用水指標(biāo)法）d)

生活用熱熱負(fù)荷27（1）熱水供應(yīng)用熱平均小時(shí)熱負(fù)荷（熱指標(biāo)法）d)

生活用熱熱負(fù)荷28（1）熱水供應(yīng)用熱平均小時(shí)熱負(fù)荷d)

生活用熱熱負(fù)荷29（1）熱水供應(yīng)用熱最大小時(shí)熱負(fù)荷d)

生活用熱熱負(fù)荷即一日的負(fù)荷中，高峰負(fù)荷為平均負(fù)荷的2-3倍。顯然按平均熱負(fù)荷設(shè)計(jì)可降低造價(jià)和投資。30（1）熱水供應(yīng)用熱熱網(wǎng)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)。熱水供應(yīng)系統(tǒng)中用戶有儲(chǔ)水箱時(shí)，可采用平均熱負(fù)荷；無(wú)儲(chǔ)水箱時(shí)應(yīng)采用最大熱負(fù)荷。對(duì)于城市集中供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)的干線，由于連接用水的單位比較多，可按照平均小時(shí)熱負(fù)荷設(shè)計(jì)。31d)

生活用熱熱負(fù)荷無(wú)儲(chǔ)水箱的連接:供水管加裝32溫度調(diào)節(jié)閥，避免溫度波動(dòng)頻繁。用于民用建筑。上部?jī)?chǔ)水箱的連接:水箱起儲(chǔ)熱水穩(wěn)壓作用，用于浴室、大工業(yè)企業(yè)。下部?jī)?chǔ)水箱的連接:水泵強(qiáng)制循環(huán)，不會(huì)出現(xiàn)開(kāi)式放冷水的情況。水量小時(shí)水箱儲(chǔ)存部分熱水，不夠時(shí)靠上水?dāng)D出部分供熱水，用于對(duì)熱水要求較高的賓館或者住宅。d)

生活用熱熱負(fù)荷332）其他生活用熱在工廠、醫(yī)院、學(xué)校等單位中，除熱水供應(yīng)以外，還可能有開(kāi)水供應(yīng)、蒸飯等項(xiàng)用熱。這些用熱負(fù)荷的概算?？筛鶕?jù)一些指標(biāo)，參照上述方法計(jì)算。開(kāi)水供應(yīng)

t=105℃

qr=2-3L/人.天蒸飯

100

Kg飯

耗汽100-250Kg蒸汽壓力

0.15-0.25MPae)

生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷34主要內(nèi)容：加熱 烘干 蒸煮 溶化 清洗(用熱)汽錘 汽泵（動(dòng)力）影響因素：生產(chǎn)工藝過(guò)程性質(zhì) 用熱設(shè)備形式 工作制度負(fù)荷特點(diǎn)：難以用公式表達(dá)，一般按下述方法確定：應(yīng)以生產(chǎn)工藝提供的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)；參考同類企業(yè)同類產(chǎn)品的熱負(fù)荷；有關(guān)文獻(xiàn)資料給出的產(chǎn)品單耗指標(biāo)；按全年實(shí)際耗煤量核算。向工業(yè)企業(yè)供熱的集中供熱系統(tǒng)，各個(gè)工廠或車間的最大生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷不可能同時(shí)出現(xiàn)。因此，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)。同時(shí)使用系數(shù)的概念，可用下式表示：//∑Q/ksh=QWM

SHM式中

QWM/

—工廠區(qū)生產(chǎn)工藝最大熱負(fù)荷，單位為GJ/H;Q/SHM

—核實(shí)的各工廠車間最大生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷之和;35ksh—0.7-0.9。e)

生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷熱負(fù)荷圖是用來(lái)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，對(duì)于集中供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和運(yùn)行管理均有重要的意義。362.2

熱負(fù)荷圖在供熱工程中，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熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖372.2

熱負(fù)荷圖2.2.1

熱負(fù)荷時(shí)間圖38a)日負(fù)荷圖全日熱負(fù)荷圖表示熱負(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(kāi)始逐時(shí)繪制的。主要針對(duì)常年性熱負(fù)荷。下圖所示是一個(gè)典型的熱水供應(yīng)全日熱負(fù)荷圖。Q2

4

6 8

10

121416182024

（h）圖2-1熱水供應(yīng)全日負(fù)荷圖確定最大負(fù)荷、最小負(fù)荷和平均負(fù)荷。為設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。39b)年負(fù)荷圖表示全年內(nèi)12個(gè)月熱負(fù)荷變化情況。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。橫坐標(biāo)為月，縱坐標(biāo)為熱負(fù)荷。

季節(jié)性負(fù)荷根據(jù)室外平均溫度確定熱水供應(yīng)負(fù)荷按照平均小時(shí)熱負(fù)荷確定生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷根據(jù)日平均熱負(fù)荷確定圖2-1年負(fù)荷圖規(guī)劃供熱系統(tǒng)全年運(yùn)行方案的原始資料制訂設(shè)備維修和安排職工休假日的基本資料2.2.1

熱負(fù)荷時(shí)間圖402.2.2熱負(fù)荷隨室外溫度變化圖41熱負(fù)荷隨室外溫度變化圖能很好地反映季節(jié)性熱負(fù)荷變化規(guī)律。圖2-3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(kāi)始供暖的室外溫度定為

5℃。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Q=f(tW)為線性關(guān)系。圖2-3還給出了熱水供應(yīng)隨室外溫度變化曲線(見(jiàn)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2-3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。

供熱與通風(fēng)熱負(fù)荷為線性關(guān)系，熱水供應(yīng)變化不大為直線。42在供熱工程規(guī)劃設(shè)計(jì)過(guò)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(lái)排列，而按其數(shù)值的大小來(lái)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，

單位為℃；橫坐標(biāo)的右方表示不同室外氣溫下的延續(xù)小時(shí)數(shù)，單位為h;縱坐標(biāo)為供暖熱負(fù)荷Q,單位為MW或GJ/h。曲線下的

面積為供暖期的總耗熱量,單位為MWh或GJ。432.2.3熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖44不同室外氣溫的延續(xù)時(shí)間確定不同室外氣溫的延續(xù)時(shí)間可通過(guò)：

1）查氣象資料表(供熱設(shè)計(jì)手冊(cè)）45第二章 城市供熱工程系統(tǒng)規(guī)劃46查表確定供暖熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖的繪制①首先依據(jù)熱負(fù)荷隨室外氣溫變化關(guān)系在左面畫(huà)出熱負(fù)荷隨室外氣溫變化曲線②根據(jù)不同室外氣溫延續(xù)時(shí)間，在橫坐標(biāo)左側(cè)畫(huà)出該氣溫下的熱負(fù)荷，該熱負(fù)荷下畫(huà)水平線向右延伸③在橫坐標(biāo)的右側(cè)，根據(jù)延續(xù)時(shí)間向上做垂線與水平線有一交點(diǎn)。依次作出其它不同室外氣溫下的熱負(fù)荷水平線與對(duì)應(yīng)的延續(xù)時(shí)間的交點(diǎn)④連接右側(cè)各點(diǎn)，即得出熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖。472）采用無(wú)因次綜合公式法確定。各城市地理位置與氣象條件相差很大，但是有共同特點(diǎn)：48開(kāi)始與停止供暖的時(shí)間都是+5度；室外計(jì)算溫度均根據(jù)歷年不保證5天的原則確定。供暖期長(zhǎng)短與室外溫度變化幅度有一定的規(guī)律?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，根據(jù)許多城市從1951-1980年30年歷年室外溫度資料，通過(guò)數(shù)學(xué)分析和回歸計(jì)算，可用下列無(wú)因次方法計(jì)算采暖期內(nèi)的氣溫分布規(guī)律。495051三個(gè)必須的參數(shù)是采暖室外計(jì)算溫度t/52W、采暖期日平均溫度tP、采暖總天數(shù)Np。第二章 城市供熱工程系統(tǒng)規(guī)劃53第二章 城市供熱工程系統(tǒng)規(guī)劃545556572.2.4

生產(chǎn)熱負(fù)荷延續(xù)時(shí)間圖的繪制58圖左方表示冬季和夏季典型日的生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷圖?？v坐標(biāo)為熱負(fù)荷，橫坐標(biāo)為一晝夜的小時(shí)時(shí)刻。如圖所示，生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷Qa在冬季和夏季的每天工作小時(shí)數(shù)為(m1+m2)和(m3+m4) 小時(shí)。假定冬季和夏季的實(shí)際工作天數(shù)為Nd和NX

。則在橫坐標(biāo)表示延續(xù)小時(shí)數(shù)na=(m1+m2)Nd+(m3+m4)NX處，引垂直線交生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷Qa值于a點(diǎn)。同此方法類推，則可繪制出按生產(chǎn)工藝熱負(fù)荷

大小排列的延續(xù)時(shí)間曲線圖。592.3

年耗熱量計(jì)算60a)

供暖年耗熱量Qna=24Q/

(t

-t

)/(t

-t/

)Nn

n

p

n

W=0.0864Q/n(tn-tp)/(tn-t/

)NWKWh/aGJ（2-10）式中

Q/n—供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，KW；N—供暖期天數(shù)，d；t/

tW

、

n按照《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》選取。其余符號(hào)同前.2.3

年耗