第六章 集中供热系统的热负荷

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第六章集中供热系统的热负荷主要内容：

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。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′)×103kW

（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×103kW

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。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′=qtVw(tn－tw′)×103kW

（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′＝KtQn′kW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。

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。供暖期的热水供应平均小时热负荷可按下式计算：

Q′r.p=kW

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×103kW

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.pkW

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。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。（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。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。

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

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。

(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。

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℃。

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。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。

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′na′a1a2a2…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′na′a1a2a2…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。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

Qn.a=24Qn′()Nkwh／a