第六章 集中供热系统的热负荷

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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、汽泵等)。 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。 集中供热系统中，生产工艺热负荷的用热参数，按照工艺要求热媒 温度的不同，大致可分为三种： 供热温度在130℃～150℃以下称为低温供热，一般靠0.4～ 0.6MPa(abs)蒸汽供热； 供热温度在130℃～150℃以上到250℃以下时，称为中温供热。这 种供热的热源往往是中，小型蒸汽锅炉或热电厂供热汽轮机的0.8～ 1.3MPa(abs)级或4.0MPa级的抽汽， 当供热温度高于250℃～300℃时，称为高温供热。这种供热的热源 通常为大型锅炉房或热电厂的新汽经过减压减温后的蒸汽。
主要内容：
第一节 集中供热系统热负荷的概算和特征 第二节 热负荷图 第三节 年耗热量计算
第一节 集中供热系统热负荷的 概算和特征
热系统的热负荷，按其性质可分为两大类： 1、季节性热负荷 供暖，通风、空气调节系统的热 负荷是季节性热负荷。季节性热负荷的特点是：它与 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，其中对它的大小起决定性作用的是室外 温度，因而在全年中有很大的变化。 2、常年性热负荷 生活用热(主要指热水供应)和生产 工艺系统用热属于常年性热负荷。常年性热负荷的特 点是：与气候条件关系不大，而且，它的用热状况在 全日中变化较大。
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第三节年耗热量计算
集中供热系统的年耗热量是各类热用户年耗热量 的总和。各类热用户的年耗热量可分别按下述方法 计算， 一、供暖年耗热量Qn.a tn tp . j )N Qn.a=24Qn′( kwh／a
tn tw
=0.0864 Qn′(
tn tp . j )N tn tw
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如图所示为一个居住区 的典型日的小时热水用 热变化示意图。 因此，通常首先根据用 热水的单位数(如人数、每 人次数、床位数等)和相应 的热水用水量标准，先确定 全天的热水用量和耗热量， 然后再进一步计算热水供应 系统的设计小时热负荷。
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供暖期的热水供应平均小时热负荷可按下式计算： Q′r.p= cm (tr t1) m (tn tkW 1) 0.001163 T T 对计算城市居住区热水供应的平均热负荷时， 《热网规范》在总结北京城市集中供热资料的基础 上，给出了一个估算公式： Q′r.p= Fqf×103 kW
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二、通风设计热负荷
（一）、通风体积热指标法 可按下式计算通风 设计热负荷： Qt′=qt Vw(tn－tw′)×103 kW （二）、百分数法 对有通风空调的民用建筑(如旅馆、体育馆等)， 通风设计热负荷可按该建筑物的供暖设计热负荷 的百分数进行概算，即 Qt′＝Kt Qn′ kW
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一、供暖设计热负荷
供暖热负荷是城市集中供热系统中最主要的热 负荷。它的设计热负荷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，可采用体积热指标法 或面积热指标法等进行计算。 (一)、体积热指标法，建筑物的供暖设计热负荷， 可按下式进行概算 Qn′=qv Vw(tn－tw′)×103 kW
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二、热负荷随室外温度变化图
季节性的供暖、通风热 负荷的大小，主要取决于当 地的室外温度，利用热负荷 随室外温度变化图能很好地 反映季节性热负荷的变化 规律。 图6—3示意图为一个居住 区的热负荷随室外温度的 变化图。图中横坐标为室外 温度，纵坐标为热负荷。 开始供 暖的室外温度定为 5℃。
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（二）、其它生活用热，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。这些用热负荷的概算，可根据一些指标， 参照上述方法计算。例如计算开水供应用热量，加 热温度可取105℃，用水标准u可取2—3L／天.人， 蒸饭锅的蒸汽消耗量，当蒸煮量为l00kg时，约需 耗蒸汽100～250kg(蒸煮量越大，单位耗汽量越 小)。—般开水和蒸锅要求的加热蒸汽表压力为 0.15—0.25MPa。
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建筑物或居住区的用水单位数越多，全天中的最大小时 用水量(用热量)越接近于全天的平均小时用水量(用热量)， 小时变化系数kr值越接近1。对全日使用热水的用户，如住 宅、医院、旅馆等，小时变化系数按附录6—4取用。对短时 间使用热水的用户，如工业厂房，体育馆和学校等的淋浴设 备，kr值可取大些，可按kr ＝5～12取用。 热网的热水供应设计热负荷，与用户热水供应系统和热 网的连接方式有关。当用户的热水供应系统中有储水箱时， 可采用供暖期的热水供应平均热负荷Q′r.p计算。当用户无 储水箱时，应以供暖期的热水供应最大热负荷Q′r.max作为 设计热负荷。 对城市集中供热系统热网的干线，由于连接的用水单位 数目很多，干线的热水供应设计热负荷可按热水供应的平均 热负荷Q′r.p计算。
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建筑物或居住区的热水供应最大热负荷取决于该建筑物 或居住区的每天使用热水的规律，最大热水用量(热负荷)与 平均热水用量(热负荷)的比值称为小时变化系数。 如图6—1中，纵坐标OA表示最大值Q′r.max。在一天， n=24内的总热水用热量，等于曲线所包围的面积。将全天 总用热量除以每天供水时数r小时，即为平均热负荷Q′r.p。 kr= Q′r.max/ Q′r.p 或 Q′r.max= kr Q′r.p kW 式中 kr－小时变化系数，根据用水单位数，按《室内给 水排水和热水供应设计规范》选用，见附录6—4。
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（二）、面积热指标法，建筑物的供暖设计热负荷，也可按下 式进行概算； Qn′=Fqf×103 kW 应该说明：建筑物的供暖热负荷，主要取决于通过垂直 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。用供暖 体积热指标表征建筑物供暖热负荷的大小，物理概念清楚， 但采用供暖面积热指标法，比体积热指标更易于概算，所以 近年来在城市集中供热系统规划设计中，国外，国内也多采 用供暖面积热指标法进行概算。 （三）、城市规划指标法 对一个城市新区供热规划设计，各 类型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。 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。
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三、生活用热的设计热负荷
（一）、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。 热水供应系统的工作特点是热水用量具有昼夜的周期性。 每天的热水用量变化不大，但小时热水用量变化较大。
GJ／a
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二、通风年耗热量Qta
通风年耗热量可近似按下式计算。 Q.t.a=ZQt′( tn tp . j)N kwh／a
t n t w .t
=0.00365 ZQt′(
tn tp . j )N t n t w .t
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第二篇 供热工程
第六章 集中供热系统的热负荷 第七章 集中供热系统 第八章 热水网路的水力计算和水压图 第九章 热水供热系统的供热调节与水力工况
第十章蒸汽供热系统管网的水力计算与水力工况
第十一章供热管道的敷设和保温
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第六章
集中供热系统的热负荷
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在计算集中供热系统热网的最大生产工艺热 负荷时，应以核实的各工厂(或车间)的最大生 产工艺热负荷之和乘以同时使用系数ksh。同 时使用系数的概念，可用下式表示： ksh = Q′w.max / Q′rsh.max
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第二节热负荷图
热负荷图是用来表示整个热源或用户系统热负荷随室外 温度或时间变化的图。 在供热工程中，常用的热负荷图主要有热负荷时间图， 热负荷随室外温度变化图和热负荷延续时间图。 一、热负荷时间图 热负荷时间图的特点是图中热负荷的大小按照它们出现 的先后排列。热负荷时间图中的时间期限可长可短，可以是 一天，一个月或一年，相应称为全日热负荷图、月热负荷图 和年热负荷图。 (一)全日热负荷图 全日热负荷图用以表示整个热源或用户的热负荷，在一 昼夜中每小时变化的情况。 全日热负荷图是以小时为横坐标，以小时热负荷为纵坐 标，从零时开始逐时绘制的。图6—1所示是一个典型的热水 供应全日热负荷图。
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根据式(6—1)，建筑物的供暖热负荷应与室内外温度差成 正比，因此，Qn＝f(tw)为线性关系。图（6—3）中的线1代 表供暖热负荷随室外温度的变化曲线。同理，根据式(6—3)， 冬季通风热负荷Qt，在室外温度5℃>tw≥t′w.t期间内，Qn ＝f(tw)亦为线性关系。当室外温度低于冬季通风室外计算温 度t′w.t时，通风热负荷为最大值，不随室外温度改变。图 6—3中的线2代表冬季通风热负荷随室外温度变化的曲线。 图6—3还给出了热水供应随室外温度变化曲线(见曲线3)。 热水供应热负荷受室外温度影响较小，因而它呈一条水平直 线，但在夏季期间，热水供应的热负荷比冬季的低。 将这三条线的热负荷在纵坐标的表示值相加，得图6—3 的曲线4。曲线4即为该居住区总热负荷随室外温度变化的曲 线图。
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供暖热负荷延续时间图的绘制方法如下：图左方首先绘 出供暖热负荷随室外温度变化 曲线图(以直线Q′n—Q′k表示)。 然后，通过t′w时的热负荷Q′n引一水平线，与相应出现的总 小时数n′的横坐标上引的垂直线相交于a′点。同理，通过 tw.1时的热负荷Q′1引一水平线，与相应出现的总小时数n1 的横坐标上引的垂直线相交于a1点。依此类推，在图6—4 右侧连接Q′n a′a1 a2 a2…ak等点形成的曲线，得出供暖热 负荷延续时间图。图中曲线Q′n a′a1 a2 a2…akO 所包围的 面积就是供暖期间的供暖年总耗热量。 当一个供热系统或居住区具有供暖、通风和热水供应等多 种热负荷时，也可根据整个热负荷随室外温度变化的曲线图 (见图6—3曲线4)，按上述同样的绘制方法，绘制相应的总 热负荷延续时间图。
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(二)年热负荷图
年热负荷图是以一年中的月份为横坐标，以每月的热负荷为纵坐标绘 制的负荷时间图。图6—2为典型全年热负荷的示意图.
对季节性的供暖，通风热 负荷，可根据该月份的室 外平均温度确定，热水供 应热负荷按平均小时热负 荷确定，生产工艺热负荷 可根据日平均热负荷确定。 年热负荷图是规划供热系 统全年运行的原始资料， 也是用来制订设备维修计 划和安排职工休假日等方 面的基本参考资料。
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三、热负荷延续时间图
在供热工程规划设计过程中，需要绘制热负荷延 续时间图。热负荷延续时间图的特点与热负荷时间 图不同，在热负荷延续时间图中，热负荷不是按出 现时间的先后来排列，而按其数值的大小来排列。 热负荷延续图需要有热负荷随室外温度变化曲线和 室外气温变化规律的资料才能绘出。 在供暖热负荷延续时间图中，横坐标的左方为 室外温度tw，纵坐标为供暖热负荷Qn；横坐标的 右方表示小时数(见图6—4)。如横坐标n′，代表供 暖期中室外温度tw≤t′w；(t′w为供暖室外计算温度) 出现的总小时数，n1代表室外温度tw≤tw.1出现的 总小时数，n2代表室外温度tw≤tw.2出现的总小时 数，nzh代表整个供暖期的供暖总小时数。