第7章-城市供热工程系统规划

第七章城市供热工程系统规划第一节城市集中供热负荷的预测与计算第二节城市集中供热热源规划第三节城市供热管网规划第四节热力站与制冷站设置（一）主要任务根据当地气候、生活与生产需求，确定城市集中供热对策、供热标准、供热方式；合理确定城市供热量和负荷，并进行城市热源规划，确定城市热电厂、热力站等供热设施的数量和容量；科学布局各种供热设施和供热管网；制定节能保温的对策与措施，以及供热设施的防护措施。概述（二）主要内容总规供热工程规划内容：（1）预测城市热负荷；（2）选择城市热源和供热方式；（3）确定热源的供热能力、数量和布局；（4）布局城市供热重要设施和供热干线管网;（5）制定城市供热设施保护措施。概述（二）主要内容分区规划供电工程规划内容：（1）估计城市分区的热负荷；（2）布局分区供热设施和供热干管；（3）计算城市供热干管的管径。概述（二）主要内容详规供电工程规划内容：（1）计算规划范围内热负荷；（2）布局供热设施和供热管网；（3）计算供热管道管径；（4）估算规划范围内供热管网造价。概述一、集中供热系统的组成与分类（一）组成热源:产生热能，将热媒加热成为高温水或蒸汽的设施，总称为热源。热力网:由供热蒸汽管网或热水管网组成的热媒输配系统。热用户：包括供暖、生活及生产用热系统与设备组成的热用户系统。第一节城市集中供热负荷的预测与计算（二）分类根据采暖对象分类：民用供热、工业供热。根据采暖服务范围分类：区域性采暖系统、集中采暖系统、局部采暖系统。第一节城市集中供热负荷的预测与计算（二）分类根据供热热媒分类：热水采暖、蒸汽采暖、热风采暖。根据供热热源分类：热电厂供热、锅炉房供热。第一节城市集中供热负荷的预测与计算二、热负荷预测与计算（一）城市热负荷种类1.根据热负荷用途分类：（1）室温调节——采暖、供冷、通风。（2）生活热水（3）生产用热——企业生产热负荷，工艺热负荷和动力热负荷。第一节城市集中供热负荷的预测与计算2.根据热负荷性质分类：（1）民用热负荷——居住和公共建筑的室温调节和生活热水负荷。（2）工业热负荷——包括生产负荷和厂区建筑的室温调节负荷。第一节城市集中供热负荷的预测与计算3.根据用热时间和用热规律分类（1）季节性热负荷——采暖、通风、空气调节….。（2）全年性热负荷——生活热水、生产工艺系统用热….。（二）城市供热对象选择原则先小后大；先集中后分散；集中供热普及率。第一节城市集中供热负荷的预测与计算（三）热负荷预测方法1.两种方法：(1)概算指标法——在城市总热负荷没有详细准确资料时采用（规划中最常用的方法）。(2)计算法——当建筑物的结构形式、尺寸和位置等资料已知时采用（用于较小范围内有确定资料的热负荷计算）第一节城市集中供热负荷的预测与计算二.热负荷预测与计算2.热负荷计算的公式与参数（1）采暖通风热负荷的计算采暖热负荷：在采暖室外计算温度下，每小时需要补充的热量。概算指标法：Q=q*A*10^-6式中：Q—采暖热负荷（MW）；q—采暖热指标（W/m^2）；A—采暖建筑面积（m^2）。Qt=K*Qn式中：Qt—通风热负荷（MW）；K—加热系数，一般取0.3-0.5；Qn—采暖热负荷（MW）。（2）生活热水热负荷计算Q=[K·m·V(tr-t1)/T]×1.163式中：Q——生活热水热负荷（W）；m——人数或床位数；V——生活热水用水标准[L/（人·d）]tr——生活热水计算温度，一般为65℃；t1——冷水计算温度；T——热水用水时间（h）；K——小时变化系数，一般取1.6~3.0。第一节城市集中供热负荷的预测与计算（3）空调冷负荷计算指标概算法：Qc=m*qc*A*10^-6（4）生产工艺热负荷可以采用设计热负荷资料或根据相同企业的实际热负荷资料进行估算。设计热负荷增长率或回归方法进行预测。（5）供热总负荷计算将上述各类负荷的计算结果相加，进行适当的校核处理。第一节城市集中供热负荷的预测与计算3.概算指标法实例：某北方城市规划总人口20万人，规划用地面积20km2，到规划期末,规划集中供热普及率为70%，现状生产热负荷约20MW，预计生产热负荷的年增长率为10%（规划期为15年）。试估算规划期末城市热负荷的规模。第一节城市集中供热负荷的预测与计算实例：某北方城市规划总人口20万，规划用地面积20km2,到规划期末,规划集中供热普及率为70%,现状生产热负荷约20MW,预计生产热负荷的年增长率为10%（规划期为15年）。试估算规划期末城市热负荷的规模。基本公式：规划期末城市热负荷=民用热负荷+生产热负荷步骤：（1）民用热负荷计算——采用采暖综合热指标（建议取值60~67W/m2）民用热负荷=居住与公建建筑面积×集中供热普及率(70%)×综合指标居住与公建建筑面积=城市中公建与居住用地的面积×平均容积率(一般取0.8)城市中公建与居住用地的面积=城市用地×公建与建筑用地比例(约为40%~50%)实例1：某北方城市规划总人口20万，规划用地面积20km2,到规划期末,规划集中供热普及率为70%,现状生产热负荷约20MW,预计生产热负荷的年增长率为10%（规划期为15年）。试估算规划期末城市热负荷的规模。（2）生产热负荷计算生产热负荷=现状生产热负荷×(1+r)n式中:r——生产热负荷年平均增长率；n——规划年限（3）规划期末城市热负荷计算规划期末城市热负荷计算=民用热负荷+生产热负荷4.计算法实例2：某大学学校规划建成教学建筑面积17万m2，生活建筑面积17万m2，预计学生8000人，教工人数1000人（带眷）。学生宿舍有公共浴室，供应热水时间为8h，教工住房全天供应热水。试计算该校热负荷。第一节城市集中供热负荷的预测与计算实例2：某大学学校规划建成教学建筑面积17万m2，生活建筑面积17万m2，预计学生8000人，教工人数1000人（带眷）。学生宿舍，有公共浴室，供应热水时间为8h，教工住房全天供应热水。试计算该校热负荷。基本公式：该校热负荷=采暖通风热负荷+热水热负荷步骤：（1）采暖通风热负荷计算——采用采暖综合热指标（建议取值60~67W/m2）采暖通风热负荷=居住与公建建筑面积×采暖综合指标（本次取70W/m2）=(17+17)万m2×70W/m2=2380万W≈24MW实例2：某大学学校规划建成教学建筑面积17万m2，生活建筑面积17万m2，预计学生8000人，教工人数1000人（带眷）。学生宿舍，有公共浴室，供应热水时间为8h，教工住房全天供应热水。试计算该校热负荷。步骤：（2）热水热负荷计算——教工与学生分开计算重点讲解：生活热水热负荷计算公式：Q=[K·m·V(tr-t1)/T]×1.163式中：Q——生活热水热负荷（W）；m——人数或床位数；V——生活热水用水标准[L/（人·d）]tr——生活热水计算温度，一般为65℃；t1——冷水计算温度；T——热水用水时间（h）；K——小时变化系数，一般取1.6~3.0。实例2：某大学学校规划建成教学建筑面积17万m2，生活建筑面积17万m2，预计学生8000人，教工人数1000人（带眷）。学生宿舍，有公共浴室，供应热水时间为8h，教工住房全天供应热水。试计算该校热负荷。步骤：（3）该校热负荷=采暖通风热负荷+热水热负荷=24+8=32MW练习题：某中学学校规划建成教学建筑面积8万m2，生活建筑面积12万m2，中学学生总人数有3000人，教师居住区总人数800人。学生宿舍有公共浴室，供应热水时间为12h，教工住房全天供应热水。试计算该校热负荷。热源：将天然或人造的能源形态转化为符合供热要求的热能的装置。（一）热源种类热电厂、锅炉房、低温核能供热堆、热泵、工业余热、地热、垃圾焚化厂。第二节.城市集中供热热源规划热电厂：用热力原动机驱动发电机的可实现热电联产的工厂。（使用广泛）锅炉房：锅炉及保证锅炉正常运行的辅助设备和设施的综合体。（使用广泛）热泵：利用逆向热力循环产生热能的装置。（一般用于区域供热）工业余热：工业生产过程中产品、排放物及设备放出的热。地热：地球内部的天然热能。垃圾焚烧厂：垃圾处理过程中，垃圾分类后将可燃部分进行焚烧，以减少垃圾量和产生热能的设施。第二节.城市集中供热热源规划基本热源：在整个供热期间满功率运行时间最长的热源。峰荷热源：基本热源产热能力不能满足实际热负荷要求时，投入运行以弥补差额的热源。（锅炉房、热泵）备用热源：在检修或事故工况中投入运行的热源。（锅炉房、热泵）第二节.城市集中供热热源规划（二）热电厂1.热电厂种类和特性参数种类：背压式，抽汽式平面布置中，分为主厂房、堆煤与输煤场地与设施。水处理与供水设施、环保设施、变配电设施、管理设施、生活设施及其他辅助设施等。第二节.城市集中供热热源规划2.热电厂选址（1）以总规和各职能部门意见为依据；（2）靠近热负荷中心；（3）有方便的水、陆交通条件；（4）良好的供水条件；（5）便于燃料贮运与灰渣处理；（6）出线条件与安全防护；（7）少占农田与减灾要求。第二节.城市集中供热热源规划（三）锅炉房1.锅炉房特性种类：热水锅炉，蒸汽锅炉平面布置中，分为主厂房、煤场、灰场和辅助用房四大部分。第二节.城市集中供热热源规划2.锅炉房选址（1）靠近热负荷集中地区；（2）便于出线；（3）便于燃料贮运与排渣；（4）利于自然通风与采光；（5）地质条件好；（6）减少烟尘和废气对生活和环保的影响；（7）有利于凝结水的回收；（8）留有扩容余地。第二节.城市集中供热热源规划（四）工业余热与地热资源1.工业余热资源：高温气余热，冷却水和冷却蒸汽的余热，废气废水的余热，高温炉渣和高温产品的余热，化学反应余热，可燃废气的载热性余热。（冶金，化工，机械制造，轻工，建筑材料等有大量余热资源）第二节.城市集中供热热源规划（四）工业余热与地热资源2.地热资源低温地热水系统高温地热系统干热岩地热能地压区域地热能岩浆地热能第二节.城市集中供热热源规划（五）热源选择1.热电厂的适用性与经济性特点：可向大面积区域和用热大户供热。适用于：（1）有一定的常年工业热负荷而电力紧张的地区；（2）气候冷、采暖期长的地区；（3）集中供冷的地区。第二节.城市集中供热热源规划（五）热源选择2.区域锅炉房的适用性与经济性特点：节能上不如热电厂，但建设周期短、费用少、见效快，且供热范围可大可小。适用于：纳入热电厂供热系统，作为尖峰锅炉房；中、小城市的供热主热源；大、中城市的区域主热源或过渡性主热源。第二节.城市集中供热热源规划（六）供热规模选择1.供暖平均负荷主热源规模须满足供暖平均负荷的需要，超过这一负荷的热负荷，则为高峰负荷，需要以辅助热源来满足。最大小时热指标×平均负荷系数=平均热指标由平均热指标计算出的热负荷就是平均热负荷。供暖平均负荷可按供暖设计计算负荷的60%～70%计算。第二节.城市集中供热热源规划（六）供热规模选择2.热化系数热化系数：指热电联产的最大供热能力占供热区域最大热负荷的份额。它是确定热电厂供热能力的依据之一。稳定的常年负荷越大，热化系数越高。第二节.城市集中供热热源规划（六）供热规模选择3.热电厂和区域锅炉房供热能力的确定热电厂：结合供电状况和热负荷需要，选定不同的热化系数。区域锅炉房：按区域的供暖平均负荷、生产热负荷及生活热水热负荷等负荷之和确定。充分发挥锅炉房的调节功能。第二节.城市集中供热热源规划（一）供热管网分类1.热源与管网关系：区域式、统一式。2.输送介质：蒸汽、热水、混合。一般情况下，热源到热力站用蒸汽管网；热力站向民用建筑供暖用热水管网。3.平面布置类型：枝状、环状。4.用户对介质的使用：开式、闭式。5.一条管道上敷设的管道数目：单管、双管、多管。第三节.城市供热管网规划（二）供热管网选择要点1.热水供热系统（1）以采暖和热水供应热负荷为主的供热系统，一般采用热水管网；（2）热水热力网采用闭式双管制；（3）以热电厂为热源的热水热力网，有时可采用闭式多管制；（4）某些时候可采用开式热力网；（5）开式热水热力网在热水热负荷足够大时可不设回水管。第三节.城市供热管网