供熱工程 第1章 緒論

本PPT文件需配合李德英主編的《供熱工程》（第二版）（中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版）使用。第1章緒論Contents目錄一、供熱工程發(fā)展概況二、供熱工程的主要任務(wù)及研究?jī)?nèi)容三、供熱系統(tǒng)的供暖方式四、多種供暖方式及分析評(píng)價(jià)五、供熱體制改革與發(fā)展1供熱工程發(fā)展概況發(fā)展階段1880年至1930年。供熱系統(tǒng)主要使用蒸汽作為熱媒，沒有換熱器，主要的熱用戶是城市中的公寓以及服務(wù)行業(yè)的建筑，計(jì)量?jī)x表主要使用的是蒸汽流量計(jì)，末端散熱裝置通常是使用蒸汽或熱水的散熱器。第一階段1930年至1980年。供熱系統(tǒng)一次管網(wǎng)熱媒已經(jīng)變?yōu)?00℃以上的承壓熱水，使用管殼式換熱器換熱，熱用戶主要是公共建筑與居住建筑，絕大多數(shù)建筑為非節(jié)能建筑且能耗高。第二階段1980年至今。供熱系統(tǒng)熱媒仍是承壓熱水，一次管網(wǎng)設(shè)計(jì)水溫通常在100℃以上，換熱器類型以板式換熱器為主，熱用戶仍然是公共建筑與居住建筑，單位面積供暖能耗為100-200kWh/m2.a。第三階段發(fā)展階段2001年國(guó)家計(jì)劃委員會(huì)批準(zhǔn)又對(duì)供暖《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ19—87）作了補(bǔ)充修訂（2001年版）。2002年中華人民共和國(guó)建設(shè)部批準(zhǔn)《城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ34—2002）為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，自2003年1月1日起實(shí)施。2003年中華人民共和國(guó)建設(shè)部頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50019—2003），自2004年4月1日起實(shí)施。2009年3月，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布了《供熱計(jì)量技術(shù)規(guī)程》(JGJ173-2009)為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，自2009年7月1日起實(shí)施。2010年，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布了《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ34—2010），自2011年1月1日起實(shí)施。2012年，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布了《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736—2012），自2012年10月1日起實(shí)施。2013年，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布了《供熱系統(tǒng)節(jié)能改造技術(shù)規(guī)范》（GB/T50893-2013），2014年3月1日實(shí)施。2014年頒布《城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)技術(shù)規(guī)程》（CJJ88-2014）為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，2014年10月1日起實(shí)施。2014年，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布了《供熱計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T223-2014）為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，2015年3月1日起實(shí)施。2015年，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布了《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50019—2015），自2016年2月1日起實(shí)施。技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)2供熱工程的主要任務(wù)及研究?jī)?nèi)容概念及定義供熱工程是以熱水或蒸汽作為熱媒的用熱系統(tǒng)（如供暖、通風(fēng)、空調(diào)、熱水供應(yīng)和生產(chǎn)工藝）提供熱能的供暖系統(tǒng)和集中供熱系統(tǒng)。供暖系統(tǒng)是以人工技術(shù)把熱源的熱量通過熱媒輸送管道送到熱用戶的散熱設(shè)備，為建筑物供給所要求的熱量，以保持一定的室內(nèi)溫度，創(chuàng)造適宜的生活條件或工作環(huán)境。集中供熱系統(tǒng)是由熱源、熱力管網(wǎng)、熱用戶三部分組成。主要研究?jī)?nèi)容供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷和散熱設(shè)備的選擇；集中供熱系統(tǒng)及其管網(wǎng)水力計(jì)算；供熱系統(tǒng)水力工況分析和調(diào)節(jié)控制；熱水供暖系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)實(shí)行量化管理的節(jié)能技術(shù)；供熱系統(tǒng)各種熱源型式（如熱電聯(lián)供技術(shù)，熱泵技術(shù)的應(yīng)用等）及主要設(shè)備的選擇；供熱管網(wǎng)的敷設(shè)與計(jì)算等。3供熱系統(tǒng)的供暖方式供暖方式分類按照供暖的規(guī)模與供熱建筑物的種類把眾多的供暖方式分為四大類，即：（1）城市集中熱力網(wǎng)供熱熱源主要有：燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)、燃?xì)馊?lián)供、大型燃?xì)忮仩t房、大型燃煤鍋爐房、大型燃油鍋爐房、燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)等。（2）居住小區(qū)集中供熱有：燃?xì)忮仩t房、燃煤鍋爐房、燃油鍋爐房、燃?xì)馊?lián)供、樓棟式（或單元式）燃?xì)夤┡?、集中水源熱泵、帶蓄熱裝置的電鍋爐、地?zé)釤崴?、地源熱泵等。?）分戶供熱有：分戶燃?xì)鉅t供暖、電暖氣（電熱膜）供暖、分戶水源熱泵供暖、分戶空氣源熱泵（多聯(lián)機(jī)）等。（4）公共建筑供熱有：燃油或燃?xì)庵比紮C(jī)、空氣源熱泵、水源熱泵、電鍋爐、小型燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)機(jī)組、燃?xì)馊?lián)供等。4多種供暖方式及分析評(píng)價(jià)供暖方式評(píng)價(jià)（1）熱電聯(lián)產(chǎn)供暖方式熱電聯(lián)產(chǎn)是利用燃料的高品位熱能發(fā)電后，將其低品位熱能供熱的綜合利用能源的技術(shù)。目前我國(guó)大型火力電廠的平均發(fā)電效率為33％，而熱電廠供熱時(shí)發(fā)電效率可達(dá)20％，剩下的80％熱量中的70％以上可用于供熱。熱電聯(lián)產(chǎn)的問題是：①長(zhǎng)距離輸送，管網(wǎng)初投資高，輸送水泵電耗較高，維護(hù)、管理費(fèi)用也高；②由于末端無計(jì)量裝置和調(diào)節(jié)手段，導(dǎo)致無端的熱量浪費(fèi)。實(shí)踐證明，供熱實(shí)施總量控制量化管理、末端增加調(diào)節(jié)手段，并采用按熱量計(jì)量收費(fèi)，可節(jié)省熱量20%~30％。供暖方式評(píng)價(jià)（2）區(qū)域鍋爐房集中供熱供暖方式區(qū)域鍋爐房可以是燃煤、燃?xì)?、燃油或電鍋爐方式，但都需要通過區(qū)域管網(wǎng)經(jīng)過熱水循環(huán)向建筑物內(nèi)供熱。區(qū)域燃煤鍋爐房的設(shè)置是以煤為主要燃料，所以存在煤和煤渣的運(yùn)輸與污染，燃煤鍋爐的管理等一系列問題。但如果以電或天然氣為燃料，它們的輸送都比熱量容易，輸送成本也低，電熱或天然氣鍋爐很容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控管理。所以，使用這些化石燃料首先應(yīng)考慮能源清潔利用、系統(tǒng)能效提升，便于輸送、便于調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，同時(shí)可以減緩環(huán)境污染、減少運(yùn)行費(fèi)用。供暖方式評(píng)價(jià)（3）家用小型燃?xì)鉄崴疇t供暖方式在小區(qū)燃?xì)忮仩t房集中供熱工程中，鍋爐房、室外管網(wǎng)和建筑物內(nèi)主管網(wǎng)的投資與家庭燃?xì)鉄崴仩t的投資相當(dāng)，而使用家庭燃?xì)鉄崴仩t時(shí)還可省去熱水器投資。這種供暖方式用戶可以根據(jù)需要自覺調(diào)節(jié)供熱量，與集中燃?xì)忮仩t相比，平均節(jié)省30～40％的燃?xì)猓瑥亩档瓦\(yùn)行成本。（4）直接用電供暖方式這種供暖方式是采用各種電暖氣、電熱膜、熱電纜等給室內(nèi)供暖。盡管末端裝置熱利用率認(rèn)為可達(dá)近100％，并且調(diào)節(jié)靈活，但使用高品位電能直接轉(zhuǎn)換為熱能，是很大的能源浪費(fèi)。供暖方式評(píng)價(jià)（5）電蓄熱供暖方式

目前電蓄熱方式有：①常壓熱水箱：占地面積大，蓄熱損失也較大；②高壓蓄熱水箱：可使蓄熱水箱容積減少，但所占空間仍大，高壓容器還有安全問題，且供熱調(diào)節(jié)不靈活，供熱效率低；③采用電熱膜或電纜方式：利用建筑物本身熱惰性蓄熱。由于供暖最大負(fù)荷發(fā)生在晚間而電力負(fù)荷低谷發(fā)生在后半夜，因此這種蓄熱方式效果差，熱損失也大；④相變蓄熱電暖氣：采用硅鋁合金作為相變材料，體積與通常的鑄鐵暖氣相同并可在數(shù)小時(shí)內(nèi)蓄存一天的熱量，便于調(diào)節(jié)，是末端電蓄熱供暖的最佳解決方案。供暖方式評(píng)價(jià)（6）空氣源熱泵供暖方式我國(guó)大部分地區(qū)的氣候條件適宜使用空氣源熱泵，應(yīng)用越來越廣泛，目前已是全球空氣源熱泵應(yīng)用最廣泛的地區(qū)之一。這種供暖方式的問題是：①熱泵性能隨室外溫度降低而降低，當(dāng)室外溫度較低時(shí)，需要輔助供暖設(shè)備，此時(shí)也比直接電供暖效率高，如北京地區(qū)采用空氣源熱泵供暖較為普遍。目前國(guó)內(nèi)已生產(chǎn)低溫（-20℃）空氣源熱泵產(chǎn)品，使用效果良好；②房間末端設(shè)備采用風(fēng)機(jī)盤管或地板供暖，初投資較高。供暖方式評(píng)價(jià)（7）地源熱泵供暖系統(tǒng)直到20世紀(jì)90年代末，我國(guó)才開始地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用，熱泵生產(chǎn)廠家也逐漸增多。由于地源熱泵在國(guó)內(nèi)還是一項(xiàng)新技術(shù)，而且也缺乏地源熱泵機(jī)組的相關(guān)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。所以還需要對(duì)地源熱泵系統(tǒng)的性能進(jìn)行研究，為地源熱泵機(jī)組的生產(chǎn)和選型提供理論基礎(chǔ)。在工程應(yīng)用上，地源熱泵逐漸得到越來越多的重視，國(guó)家和地方城市都相應(yīng)出臺(tái)了相關(guān)政策，鼓勵(lì)使用地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)，并逐漸形成了一批國(guó)家和地方的示范項(xiàng)目。地源熱泵研究和應(yīng)用雖然有了初步的成果，但與國(guó)外相比在熱泵機(jī)組的優(yōu)化設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用上還存在較大差距，還需要業(yè)內(nèi)專業(yè)人士深入研究。供暖方式評(píng)價(jià)（8）水源熱泵供暖方式水源熱泵是冬季將地下水從深井取出，經(jīng)換熱器降溫后，再回灌到地下，換熱器得到的熱量經(jīng)熱泵提升溫度后成為供暖熱源。夏季則將地下水從深井中取出經(jīng)換熱器升溫后再回灌到地下，換熱器另一側(cè)則為空調(diào)冷卻水。這種方式在西歐各國(guó)廣泛使用，我國(guó)在70年代就有工程應(yīng)用，屬可再生環(huán)保供暖方式。由于地下水溫常年穩(wěn)定，采用這種方式整個(gè)冬季氣候條件都可實(shí)現(xiàn)高能效（COP>3.5）運(yùn)行，比空氣源熱泵熱效率高的多，夏季還可使空調(diào)效率提高，可降低30～40％的制冷電耗。這種方式全部為電驅(qū)動(dòng)，小區(qū)無污染，能源效率高，是解決北方地區(qū)城市建筑供暖空調(diào)的最佳方案之一。但這種供暖方式存在井水回灌的問題。5供熱體制改革與發(fā)展供熱體制改革供熱體制的改革：第一，要求改變過去供熱按面積收費(fèi)的方法，應(yīng)改為按熱計(jì)量收費(fèi)。而我國(guó)現(xiàn)行按建筑面積計(jì)算熱費(fèi)的供熱收費(fèi)體制存在很多弊端。由于用戶用熱多少和付費(fèi)無關(guān)，用戶不關(guān)心供熱能耗問題，用戶沒有節(jié)能積極性，不利