供热采暖节能技术

第三部分 各类供热方式的测试和调研
集中供热系统测试研究 分户燃气采暖方式测试分析 区域锅炉房采暖方式调研分析 电采暖方式调研分析
采暖用气象参数
第
供暖室外计算温度
一 部
供暖期日数
分
供
冬季最多风向及其频率
暖 负
冬季室外最多风向的平均速度
荷
计
冬季室外平均风速
算
冬季室外大气压力
供暖室外计算温度
第 一
类 室温要求，此部分供热量虽然经过管网输送到达
供 热
了住户室内，但是属于多余的无效供热量，相当
方 于是用来直接加热室外冷空气了，实际上是一种
式 的
变相的热损失。
测
试
和
调
研
第 三
测试方法和仪器
部
分 测试方法
各
类 (1)在热源出口的总供、回水管和建筑物各个
供 热
热引入口的供、回水管上安装温度自记仪，定
确定原则：采用累年平均不保证5日/年的日
部 分
平均温度
供 统计方法：按照累年室外实际出现的较低的
暖 负
日平均温度低于日供暖室外计算温度的
荷 计
时间，平均每年不超过5日的原则确定
算
供暖期日数
确定原则：采用历年日平均温度稳定等于或
第 一
低于供暖室外临界温度的日数的平均值
部 分
统计方法：供暖室外临界温度宜采用5℃，
案例房间
第 南向朝向修正系数：-15%~-30%
一
部
分 围护结构热工性能满足《民用建筑节能设
供 暖
计标准》（采暖居住建筑部分）
负
荷
计 算
计算结果
建筑物耗热量指标
第
一
部 分
qH
供
暖 负
qH .T
荷
计 算
qINF
qI .H
qH qH .T qINF qI .H
建筑物耗热量指标（W/m2）
暖 负 荷
计热负荷偏大，造成设备容量偏大，运行 不经济；
计 算
今后可以考虑将此部分负荷单独计算。
现行负荷计算方法存在的问题
第 一
开窗换气：对于现在普遍的室内不可调节的集中 供热系统来说，当系统存在热力失调时，住户调
部 节室温的主要手段。
分
供 暖 负
在北京地区，对于使用面积60m2、层高2.6m的房 间，仅考虑热压的作用，住户打开窗户造成的换
类 由此导致存在热力失调现象。
供
热 实际运行中，为了保证热网末端用户的热量需求，
方 式
多采用“大流量、小温差”的运行方式，这样可
的 以通过改变远、近两端散热器的散热特性，使得
测 试
热力水平失调的现象得到较小程度的缓解；
和
调
研
第 三
热不均匀现象
部
分 近端的过多流量会使其室内温度过高，住户只好
各 通过开窗换气来消耗此部分供热量来满足自己的
我 国
消耗量占一次能源消耗量的比例一直在70
城 ％以上；
市
能
表1-2：我国一次能源消耗构成表
源
结
能源消费总量
构成（％）
构 和
年份
（万吨标准煤 ）
原煤
原油
天然气
水电
供 1990
98703
76.2
16.6
2.1
5.1
热
形 1994
122737
75
17.4
1.9
5.7
式 1998
136000
71.6
19.8
2.1
6.5
第 二
城市能源结构日益多元化
部
分 长期以煤炭作为主要能源对我国的大气环境造成
我 国
了严重的破坏。
城 市
表1-3：1998年北京空气质量监测结果
能
源
污染物种类
SO2
TSP
NOx
结
构
非采暖期（μg/m3）
42
348
122
和
采暖期（μg/m3）
252
434
201
供
热
全年平均（μg/m3）
120
市 能
围护结构辐射面（包括天花板、墙、地板）
源 结
电热空调（出热风）等几种
构
和
供
热
形
式
第 二
现有供热方式的分类
部
分 我
城市集中大热力网供热
国 城
主要是指以城市热电厂和大型锅炉房作为主要
市 能
热源的供热方式。
源 结
其主要特点就是以热电厂为热源，存在规模巨
构 大的城市管网。
和
供
热
形
式
第 二
现有供热方式的分类
负 荷
同的城市，对于围护结构朝向比例不同的
计 建筑物，对于窗墙比不同的建筑物，不便
算 掌握修正比例，计算结果与实际情况会存
在较大的差别。
现行负荷计算方法存在的问题
第 对于现在围护结构性能更好的节能建筑，
一 太阳得热量与建筑物失热量的比重相比以
部 分
前加大，建筑的窗墙比较以前也要大，如
供 果仍然套用旧设计规范中的数据，会使设
其中建筑的采暖空调能耗约占建筑能耗的65％左 右；
而在我国的北方地区，仅采暖能耗就约占当地能 耗的1/4；
主要内容
第一部分 供暖负荷计算
采暖用气象参数 设计热负荷 建筑物耗热量指标 现行负荷计算方法存在的问题
主要内容
第二部分 我国城市能源结构和供热形式
我国城市能源结构 现有供热方式
主要内容
部
分 区域热源供热
我
国 主要是指以各种不同的区域燃煤锅炉房、区域燃气锅
城 市
炉房、区域燃油锅炉房、集中电锅炉房、集中水源热
能 泵等为热源的供热方式。 源
结 构
其主要特点就是存在一定规模的室外管网。
和 供
当研究的对象仅限于大型热网某个热力站之后的二次
热 网时，也属于此类采暖方式，此时热源为换热站中的
一 为了便于相互对比和在总量上进行研究，
部 分
我国把每公斤含热7000大卡（29306千焦）
供 的定为标准煤,也称标煤。
暖
负
荷
计
算
现行负荷计算方法存在的问题
太阳得热量 不是单独计算的，而是通过朝
第 一
向修正的方法，对围护结构的传热量按照
部 某一比例进行修正。
分
供
暖 这种方法对于日照时间、太阳辐射强度不
供热采暖节能技术
谢晓娜 山东建筑大学热能工程学院
建筑环境与设备教研室
参考资料
《实用供热空调设计手册》（第二版）
郭非，《供热系统测试与分析研究》，硕 士论文：北京清华大学建筑技术科学系
《民用建筑节能设计标准》（采暖居住建 筑部分）JGJ 26-95
我国的采暖能耗
1998年我国建筑用商品能源消耗共计3.76 亿吨标 煤，占当年全国能源总消费量的27.6％，这一比 例在1978年只有10％；
冬季室外平均风速
第 一
确定原则：采用累年最冷3个月月平均风速
部 分
统计方法：“累年最冷3个月”，系指累年
供
逐月平均气温最低的3个月
暖
负
荷
计
算
冬季室外大气压力
第 一
确定原则：采用累年最冷3个月的月平均大
部 分
气压力的平均值
供 暖 负 荷 计 算
ห้องสมุดไป่ตู้
济南地区采暖用气象参数
纬度36.36、经度117.03；海拔高度117.03m
荷 气量相当于9次/h，即使住户每天只开窗1小时，全
计 算
天平均换气量提高0.37次/h，相当于热负荷增加 4～5w/m2，如果加上室外风压的作用，则增加的
热负荷还要更大一些。
现行负荷计算方法存在的问题
集中供热系统由于设计选型、调节等原因普遍存
第 一
在水力失调现象，由此常常导致近端住户的供热
部 量过高，同时室内末端又通常无法进行有效地调
分 节，使得近端住户不得不通过开窗换气来满足自
供 己的热舒适性要求。
暖
负 这种被迫地自发调节造成了各个建筑物的实际通
荷 计 算
风换气量存在很大差异，从而同样围护结构和外 形的建筑物的当量传热数 值有很大的差异，最终
造成各建筑物的实际热负荷相差很大。
第 二
城市能源结构日益多元化
部
分 我国的煤炭资源储量丰富，多年以来煤炭
单位建筑面积通过围护结构的传热耗热量（W/m2）
单位建筑面积的空气渗透耗热量（W/m2）
单位建筑面积的建筑物内部得热（包括炊事、照 明、家电和人体散热），住宅建筑取3.8W/m2
建筑物耗热量指标
第
m
一 部
qH.T (ti te )( i .Ki .Fi ) / A
分
i 1
供
暖 负 荷
式 其主要特点就是热源就在住户室内。
第 三 部
分 集中供热系统测试研究
各
类 系统存在漏水和保温热损失
供
热 管网的水力不均匀性使得整个供热系统存在热
方
式 不均匀性，系统存在多余无效供热量
的 测 试 和 调 研
第 三
热不均匀现象
部
分 由于设计计算、设备管道选型、运行调节等等因
各 素，集中供热系统不可避免地存在水力失调现象，
供
目前平均温度稳定等于或低于供暖室外
暖 负
临界温度的日数用5日滑动平均法统计
荷
（即在一年中，任意连续5日的日平均温
计 算
度的平均值等于或低于该临界温度的最
长一段时间的总日数）
冬季最多风向及其频率
第 一
确定原则：采用累年最冷3个月的最多风向
部 分
及其平均频率
供 统计方法：频率最大的风向就是最多风向，
378
152
形 式
国家二级标准（μg/m3）
60
200
50
第 城市能源结构日益多元化
二 部
—天然气
分
我 陕甘天然气已输送到北京、天津、西安等
国 城
城市，2002年北京市的用气量已达18亿m3；
市 能
“西气东输”工程将建设长4200公里、直径
源 1.5m的管线，将塔里木盆地的天然气经甘肃、
结 构
宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏输
式 的
由一台或几台定速泵24小时不停运转；热网初调节完
测 成后，运行中一般不再对阀门等进行调节，即管网的
试 和
阻力特性不变，所以流量计测得的流量可以代表系统
调 各处的实际运行流量。
研
第 三
测试方法和仪器
部
分 测试方法
各
类 (4)在供热系统的补水泵前安装补水水表，测
供 热
量采暖季系统的补水量
方
式 (5)使用温度自记仪测量当年采暖季的室外温
暖 负
最多风向有两个时，挑其出现回数或频
荷 计
率合计值最大者
算
冬季最多风向的平均速度
第 一
确定原则：采用累年最冷3个月最多风向
部 分
（静风除外）的月平均风速
供 统计方法：以累年最冷3个月为对象，找出
暖 负
静风除外的最多风向，分别计算该风向
荷 计
在这三个月的风速平均值，最后求取这
算
三个月平均风速的平均值
式 只有建筑物内的供热管网。
第 二
现有供热方式的分类
部
分 分户供热
我
国 城
热源放置在住户家中的供热方式称之为分户供
市 热方式。
能
源 主要有分户天然气锅炉供热、分户水源热泵供
结
构 热（室外的水管道不认为是供热管道），分户
和 供
电热膜辐射供热、分户发热电缆地板辐射供热、
热 形
分户（蓄热）电暖气供热等，空调电热采暖。
形 式
汽—水或水—水换热器。
第 二
现有供热方式的分类
部
分 楼栋式供热
我
国 城
当热源放置在建筑物内，供应一栋或临近几栋
市 建筑物采暖需要时，此种方式称为楼栋（或单
能
源 元式）供热方式。
结
构 其热源形式主要有单元模块的燃气、燃油、电
和 供
锅炉、热泵机组等。
热 形
该种方式一个主要的特点就是，没有室外管网，
的 测
度。
试
和
调
研
第 三
测试方法和仪器
部
分 测试仪器
各 类
（1）温度自记仪
供 热
温度自记仪选用清华同方生产的TLOG-80（测温范围：
方 -20℃～+80℃）和TLOG-110（测温范围：+5℃～
多种多样的供热方式
部
分 供热方式一改传统区域燃煤锅炉一统天下的局面，
我 出现了：
国 城
分户燃气炉采暖
市
楼栋式燃气炉采暖
能 源
电热膜采暖
结
发热电缆地板辐射采暖
构 和
蓄热电暖气采暖
供
集中电锅炉采暖
热 形
深井水源热泵采暖
式
土壤源热泵采暖
第 二
现行的供热系统的末端形式
部
分 对流型散热器
我
国 辐射型散热器
城
qINF (ti te )(C ..N.V ) / A
计
算
采暖期室外平均温度
济南0.6℃
建筑物耗热量指标
第
一
部
28W/m2
分
供
暖
20.2W/m2
负
荷
计
算
采暖耗煤量指标
第 一 部 分 供 暖 负 荷 计 算
9.8kg/m2，1500元/吨
什么是标准煤
第 能源的种类很多，所含的热量也各不相同，
和 供
送到上海，年计划输送能力240亿m3。
热
形
式
第 城市能源结构日益多元化
二 部
—天然气
分
我 国家还计划修建管道从中亚的塔吉克斯坦、
国 城 市
土库曼斯坦，从俄罗斯的东西伯利亚引进 天然气。
能 源
这些规模巨大的能源建设工程的实施，无
结 构
疑会对沿线周边城市的能源结构产生巨大
和 的影响。
供
热
形
式
第 二
第
一 供暖室外计算温度：-5.2℃
部
分 供暖期日数：100天
供 暖
采暖期室外平均温度：0.6℃
负 荷
冬季室外平均风速：2.7m/s
计 算
最多风向：ENE，3.5m/s，18%
极端温度：-14.9℃
冬季室外大气压力：1018.5
设计热负荷
第 围护结构耗热量
一 部
基本耗热量
分
朝向修正耗热量（太阳辐射）
供 暖
风力附加修正量
负 荷
高度附加耗热量
计
外门附加耗热量
算
冷风渗透耗热量
案例房间
第 长×宽：5m × 4m；高3.6m
一 部
一面外墙（南向）： 4m × 3.6m；
分 三面内墙；楼板；天花板；
供
暖
负 荷
外窗： 2.5m × 2m；
计 算
下面1.5m可开启，上面0.5m
不可开启
换气：0.5次/小时
方 式
时测量系统中各处的供、回水温度。
的 测
(2)使用温度自记仪测量建筑物内的温度。为
试 和
了较为准确的反映整栋建筑物内的温度水平，
调 代表温度测量点的比例宜不小于30％。
研
第 三
测试方法和仪器
部
分 测试方法
各 类
(3)在热网正常运行过程中，使用超声波流量计对热源
供 出口和各热引入口处的流量进行测量。 热 方 集中供热系统实际运行时，一般均采用定流量方式，