供热工程 第1章 绪论

本PPT文件需配合李德英主编的《供热工程》（第二版）（中国建筑工业出版社出版）使用。第1章绪论Contents目录一、供热工程发展概况二、供热工程的主要任务及研究内容三、供热系统的供暖方式四、多种供暖方式及分析评价五、供热体制改革与发展1供热工程发展概况发展阶段1880年至1930年。供热系统主要使用蒸汽作为热媒，没有换热器，主要的热用户是城市中的公寓以及服务行业的建筑，计量仪表主要使用的是蒸汽流量计，末端散热装置通常是使用蒸汽或热水的散热器。第一阶段1930年至1980年。供热系统一次管网热媒已经变为100℃以上的承压热水，使用管壳式换热器换热，热用户主要是公共建筑与居住建筑，绝大多数建筑为非节能建筑且能耗高。第二阶段1980年至今。供热系统热媒仍是承压热水，一次管网设计水温通常在100℃以上，换热器类型以板式换热器为主，热用户仍然是公共建筑与居住建筑，单位面积供暖能耗为100-200kWh/m2.a。第三阶段发展阶段2001年国家计划委员会批准又对供暖《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19—87）作了补充修订（2001年版）。2002年中华人民共和国建设部批准《城市热力网设计规范》（CJJ34—2002）为行业标准，自2003年1月1日起实施。2003年中华人民共和国建设部颁布了国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2003），自2004年4月1日起实施。2009年3月，中华人民共和国住房和城乡建设部颁布了《供热计量技术规程》(JGJ173-2009)为行业标准，自2009年7月1日起实施。2010年，中华人民共和国住房和城乡建设部颁布了《城镇供热管网设计规范》（CJJ34—2010），自2011年1月1日起实施。2012年，中华人民共和国住房和城乡建设部颁布了《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736—2012），自2012年10月1日起实施。2013年，中华人民共和国住房和城乡建设部颁布了《供热系统节能改造技术规范》（GB/T50893-2013），2014年3月1日实施。2014年颁布《城镇供热系统运行维护技术规程》（CJJ88-2014）为行业标准，2014年10月1日起实施。2014年，中华人民共和国住房和城乡建设部颁布了《供热计量系统运行技术规程》（CJJ/T223-2014）为行业标准，2015年3月1日起实施。2015年，中华人民共和国住房和城乡建设部颁布了《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50019—2015），自2016年2月1日起实施。技术、标准、法规2供热工程的主要任务及研究内容概念及定义供热工程是以热水或蒸汽作为热媒的用热系统（如供暖、通风、空调、热水供应和生产工艺）提供热能的供暖系统和集中供热系统。供暖系统是以人工技术把热源的热量通过热媒输送管道送到热用户的散热设备，为建筑物供给所要求的热量，以保持一定的室内温度，创造适宜的生活条件或工作环境。集中供热系统是由热源、热力管网、热用户三部分组成。主要研究内容供热系统的设计热负荷和散热设备的选择；集中供热系统及其管网水力计算；供热系统水力工况分析和调节控制；热水供暖系统运行调节实行量化管理的节能技术；供热系统各种热源型式（如热电联供技术，热泵技术的应用等）及主要设备的选择；供热管网的敷设与计算等。3供热系统的供暖方式供暖方式分类按照供暖的规模与供热建筑物的种类把众多的供暖方式分为四大类，即：（1）城市集中热力网供热热源主要有：燃煤热电联产、燃气三联供、大型燃气锅炉房、大型燃煤锅炉房、大型燃油锅炉房、燃气－蒸汽联合循环等。（2）居住小区集中供热有：燃气锅炉房、燃煤锅炉房、燃油锅炉房、燃气三联供、楼栋式（或单元式）燃气供暖、集中水源热泵、带蓄热装置的电锅炉、地热热水、地源热泵等。（3）分户供热有：分户燃气炉供暖、电暖气（电热膜）供暖、分户水源热泵供暖、分户空气源热泵（多联机）等。（4）公共建筑供热有：燃油或燃气直燃机、空气源热泵、水源热泵、电锅炉、小型燃气－蒸汽联合循环机组、燃气三联供等。4多种供暖方式及分析评价供暖方式评价（1）热电联产供暖方式热电联产是利用燃料的高品位热能发电后，将其低品位热能供热的综合利用能源的技术。目前我国大型火力电厂的平均发电效率为33％，而热电厂供热时发电效率可达20％，剩下的80％热量中的70％以上可用于供热。热电联产的问题是：①长距离输送，管网初投资高，输送水泵电耗较高，维护、管理费用也高；②由于末端无计量装置和调节手段，导致无端的热量浪费。实践证明，供热实施总量控制量化管理、末端增加调节手段，并采用按热量计量收费，可节省热量20%~30％。供暖方式评价（2）区域锅炉房集中供热供暖方式区域锅炉房可以是燃煤、燃气、燃油或电锅炉方式，但都需要通过区域管网经过热水循环向建筑物内供热。区域燃煤锅炉房的设置是以煤为主要燃料，所以存在煤和煤渣的运输与污染，燃煤锅炉的管理等一系列问题。但如果以电或天然气为燃料，它们的输送都比热量容易，输送成本也低，电热或天然气锅炉很容易实现自动调控管理。所以，使用这些化石燃料首先应考虑能源清洁利用、系统能效提升，便于输送、便于调节的特点，同时可以减缓环境污染、减少运行费用。供暖方式评价（3）家用小型燃气热水炉供暖方式在小区燃气锅炉房集中供热工程中，锅炉房、室外管网和建筑物内主管网的投资与家庭燃气热水锅炉的投资相当，而使用家庭燃气热水锅炉时还可省去热水器投资。这种供暖方式用户可以根据需要自觉调节供热量，与集中燃气锅炉相比，平均节省30～40％的燃气，从而降低运行成本。（4）直接用电供暖方式这种供暖方式是采用各种电暖气、电热膜、热电缆等给室内供暖。尽管末端装置热利用率认为可达近100％，并且调节灵活，但使用高品位电能直接转换为热能，是很大的能源浪费。供暖方式评价（5）电蓄热供暖方式

目前电蓄热方式有：①常压热水箱：占地面积大，蓄热损失也较大；②高压蓄热水箱：可使蓄热水箱容积减少，但所占空间仍大，高压容器还有安全问题，且供热调节不灵活，供热效率低；③采用电热膜或电缆方式：利用建筑物本身热惰性蓄热。由于供暖最大负荷发生在晚间而电力负荷低谷发生在后半夜，因此这种蓄热方式效果差，热损失也大；④相变蓄热电暖气：采用硅铝合金作为相变材料，体积与通常的铸铁暖气相同并可在数小时内蓄存一天的热量，便于调节，是末端电蓄热供暖的最佳解决方案。供暖方式评价（6）空气源热泵供暖方式我国大部分地区的气候条件适宜使用空气源热泵，应用越来越广泛，目前已是全球空气源热泵应用最广泛的地区之一。这种供暖方式的问题是：①热泵性能随室外温度降低而降低，当室外温度较低时，需要辅助供暖设备，此时也比直接电供暖效率高，如北京地区采用空气源热泵供暖较为普遍。目前国内已生产低温（-20℃）空气源热泵产品，使用效果良好；②房间末端设备采用风机盘管或地板供暖，初投资较高。供暖方式评价（7）地源热泵供暖系统直到20世纪90年代末，我国才开始地源热泵空调系统的应用，热泵生产厂家也逐渐增多。由于地源热泵在国内还是一项新技术，而且也缺乏地源热泵机组的相关生产标准。所以还需要对地源热泵系统的性能进行研究，为地源热泵机组的生产和选型提供理论基础。在工程应用上，地源热泵逐渐得到越来越多的重视，国家和地方城市都相应出台了相关政策，鼓励使用地源热泵空调系统，并逐渐形成了一批国家和地方的示范项目。地源热泵研究和应用虽然有了初步的成果，但与国外相比在热泵机组的优化设计和工程应用上还存在较大差距，还需要业内专业人士深入研究。供暖方式评价（8）水源热泵供暖方式水源热泵是冬季将地下水从深井取出，经换热器降温后，再回灌到地下，换热器得到的热量经热泵提升温度后成为供暖热源。夏季则将地下水从深井中取出经换热器升温后再回灌到地下，换热器另一侧则为空调冷却水。这种方式在西欧各国广泛使用，我国在70年代就有工程应用，属可再生环保供暖方式。由于地下水温常年稳定，采用这种方式整个冬季气候条件都可实现高能效（COP>3.5）运行，比空气源热泵热效率高的多，夏季还可使空调效率提高，可降低30～40％的制冷电耗。这种方式全部为电驱动，小区无污染，能源效率高，是解决北方地区城市建筑供暖空调的最佳方案之一。但这种供暖方式存在井水回灌的问题。5供热体制改革与发展供热体制改革供热体制的改革：第一，要求改变过去供热按面积收费的方法，应改为按热计量收费。而我国现行按建筑面积计算热费的供热收费体制存在很多弊端。由于用户用热多少和付费无关，用户不关心供热能耗问题，用户没有节能积极性，不利