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城市工程系统规划城市供热工程系统规划2014.11.4城市工程系统规划城市供热工程系统规划城市供热工程系统规划•一.城市集中供热热源的种类与特点•二.城市热源的选择•一.城市供热管网的形制•二.城市供热管网的布置•三.城市供热管网的敷设方式•四.供热管管径的计算方法•一.城市集中供热负荷的类型与特征•二.城市热负荷预算与计算•一.热力站•二.制冷站1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划第一节城市集中供热负荷的预测和计算1、集中供热负荷的类型与特征2、热负荷预测与计算热负荷种类供热对象选择预测与计算方法计算公式与参数对各类热负荷的数量、性质、参数进行调查，采用合理的方法预测和计算集中供热负荷1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划一、集中供热负荷的类型与特征（一）热负荷种类分类方式：用途、性质、用热时间和规律1用途（计算与预测）室温调节（供热系统的基本负荷）生活热水（沐浴、清洗器具等）生产用热（企业生产，比较稳定，保证城市供热经济性）采暖（北方严寒地区）供热（南方炎热地区）通风（补充替换空气的热损失）方式：电、燃气、太阳能和集中供热家庭热水供应途径1、分散：家用热水器2、集中：供热系统1、工艺热负荷：生产工艺过程中用于加热、烘干、蒸煮、清洗、熔化等用热2、动力热负荷：用于带动机械设备，如气锤、气泵等2性质（民用与工业用热比例决定供热方案）民用热负荷工业热负荷居住和公共建筑室温调节负荷生活热水负荷生产负荷厂区建筑的室温调节负荷职工上班的生活热水负荷（主要用于沐浴）1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划3、用热时间规律（供热方案比较）季节性负荷（一天中比较稳定，全年中变化很大）全年性负荷（一天中变化很大，全年相当稳定）室温调节（采暖、供冷和通风）•特点：决定性作用室外温度•影响因素：室外空气温度、湿度、风向、风速、太阳辐射等气象条件•生活热水影响因素：使用人数、用热状况（如同时率）•生产用热影响因素：生产性质、规模、工艺、用热设备数量1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划（二）供热对象选择建设集中供热系统目标：解决分散供热造成的面源污染和能源浪费三大原则和指标先小后大（用户规模）•分散用热的规模较小的热用户优先（如居民家庭、中小型公共建筑、小型企业）•大型公共建筑或中大型企业的燃烧热备、环保设备比较先进，余热资源较丰富，热条件比较复杂先集中后分散（供热范围）•选择布局较集中的热用户•集中供热系统：损耗大、成本高、维护难→服务半径小集中供热普及率•实行集中供热的建筑面积与需要供热的建筑面积的百分比•我国北方地方的大中城市50%左右•温带和寒带的欧美发达国家70%左右1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划二、城市热负荷预测与计算（一）预测与计算方法选择依据：热负荷种类和基础资料条件•计算法——当建筑物的结构形式、尺寸和位置等资料为已知时采用（较小范围内有明确资料地区的热负荷计算）•概算指标法——估算城市总热负荷和预测地区没有详细准确资料室采用（规划中最常用）工业生产热负荷：根据工业门类和经验数据1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划计算步骤（1）收集热负荷现状资料。计算依据和预测取值参考（2）分析热负荷的种类和特点。不同类别用热采用不同计算方法，热负荷特点影响结果。（3）进行各类热负荷的预测和计算。采用相应公式预测和计算。（4）预测和计算供热总负荷。地区的供热总负荷是布局供热设施和进行管网计算的依据。各类热负荷校核相加，考虑其他变数，最后得出供热总负荷供热总负荷一般体现为功率，单位一般取兆瓦（MW）1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划（二）计算的公式与参数•采暖通风热负荷计算•生活热水热负荷计算•空调冷负荷的计算•生产工艺热负荷的计算•供热总负荷的计算1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划1、采暖通风热负荷计算在冬季，由于室内外空气温度不同，通过房屋的维护结构（门窗、地板、屋顶），产生热损失，需有采暖设备向房间补充与热损失相等的热量。在一定温度下，室外温度越低，房间的热损失越大。→所需采暖热负荷=维护层热损失（计算精确难以在城市规划中应用）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指标概算法Q=q·A·10-6Q——采暖热负荷（MW）q——采暖热指数（W/㎡）各类建筑综合平均值或分类建筑的采暖指标随地域气候状况和建筑结构形式变化，经验数据A——采暖建筑面积（㎡）1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划为了在室内创造出良好的空气环境，使空气具有一定的清洁度和湿度，必须对生产厂房、公共建筑和居住空间进行通风空调。或者为了排除生产过程中的有害气体和灰尘。当冬天室外空气温度较低时，室外进入的新鲜空气必须经过加热后方可送入室内。通风热负荷：加热新鲜空气所消耗的热量Qt=K·QnQt——通风热负荷（MW）K——加热系数，一般取0.3~0.5Qn——采暖热负荷（MW）1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划2、生活热水热负荷计算两个重要参数：水温和热水用水标准一般情况下，生活热水的使用温度40~60℃，采用的生活热水计算温度为65℃我国五个热工分区•第一分区：东北三省及内蒙、河北与山西和陕西北部•第二分区：北京、天津、河北、山东、山西、陕西大部、甘肃宁夏南部、•河南北部、江苏北部•第三分区：上海、浙江、江西、安徽、江苏大部、福建北部、湖南东部、•湖北东部及河南南部•第四分区：两广、台湾、福建和云南南部•第五分区：云贵川大部、湖南湖北西部、陕西甘肃秦岭以南部分1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划•采暖期生活热水热负荷Qw=1.163K·mV(tr−tl)𝑇Qw——生活热水热负荷m——人数或床位数V——生活热水用水标准tr——生活热水计算温度，一般为65℃tl——冷水计算温度T——热水用水时间（h）（住宅、旅馆和医院的生活热水用水时间一般为全天）K——小时变化系数，一般取1.6~3.0（K值随用水量总体规模变化而变化，用水规模越大，用水人数越多，K越小，反之越大。）•非采暖期生活热水热负荷Q’w=tr−t’ltr−tlQwQ’w——非采暖生活热水热负荷Qw——生活热水热负荷tr——生活热水计算温度，一般为65℃tl——冷水计算温度t’l——夏季冷水计算温度，一般为15~25℃计算法1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划指标法居住区生活热水热负荷计算Qw=K·qw·FQw——生活热水热负荷（W）K——小时变化系数qw——平均热水热负荷指标（W/㎡）F——总用地面积（㎡）在住宅无热水供应，仅向公建供应热水时，qw取2.5~3W/㎡当住宅供应洗浴用热水时，qw取15~20W/㎡1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划3、空调冷负荷计算指标概算法Qc=β·qc·A·10-6Qc——空调冷负荷（MW）β——修整系数qc——冷负荷指标，一般为70~90W/㎡A——建筑面积（㎡）对于不同建筑，β取值不同1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划4、供热总负荷计算民用热负荷一般城市中用地比例构成当地居住和公建建筑供热面积集中供热普及率民用建筑供热面积综合热指标民用热负荷生产热负荷年增长率回归方法规划期末生产热负荷城市总体规划中：供热总负荷=民用热负荷+生产热负荷详细规划中：应仔细分析规划地区的热负荷种类，各类负荷的用热时间和规律，分类按单位面积指标或其他计算公式分别计算各种负荷，在进行分类加和方法计算总负荷。供热总负荷中，采暖通风热负荷=空调冷负荷，相加时取两者中较大一个。1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划综合热指标已包括热网损失在内（约5%）对于居住区，包括住宅和公建在内，采暖综合热指标建议取值60~67W/㎡当需要计算较大范围的民用总热负荷，又缺乏建筑物分类建筑面积，的详细资料时，可根据当地有关资料及规划情况进行估算，以各类建筑面积比例和分类热指标加权平均得到综合热指标。1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划例1：某北方城市规划总人口20万，规划用地面积20k㎡，到规划期末，规划集中供热普及率为70%，现状生产热负荷为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——采用采暖综合热指标（建议取值60~67W/㎡）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=居住与公建用地面积×平均容积率（一般取0.8）居住与公建用地面积=城市用地×居住与公建用地比例（约40%~50%)（2）生产热负荷计算生产热负荷=现状生产热负荷×（1+r）nr——生产热负荷年平均增长率n——规划年限（3）城市总热负荷计算规划期末城市热负荷=民用热负荷+生产热负荷1.城市集中供热负荷的预测与计算城市供热工程系统规划例2：某大学校园规划建成教学建筑面积17万㎡，生活建筑面积17万㎡，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+生活热水热负荷步骤：（1）采暖通风热负荷——采用采暖综合热指标（建议取值60~67W/㎡）采暖通风热负荷=居住与公建建筑面积×综合指标（本次取65W/㎡）=（17+17）万㎡×65W/㎡=2210万≈22MW（2）生活热水热负荷计算——教工与学生分开计算Qw=1.163K·mV(tr−tl)𝑇Qw——生活热水热负荷m——人数或床位数V——生活热水用水标准tr——生活热水计算温度，一般为65℃tl——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（3）该校热负荷=采暖通风热负荷+生活热水热负荷城市供热工程系统规划•一.城市集中供热热源的种类与特点•二.城市热源的选择•一.城市供热管网的形制•二.城市供热管网的布置•三.城市供热管网的敷设方式•四.供热管管径的计算方法•一.城市集中供热负荷的类型与特征•二.城市热负荷预算与计算•一.热力站•二.制冷站2.城市集中供热热源规划城市供热工程系统规划第二节城市集中供热热源规划将天然或人造的能源形态转化为符合供热要求的热能装置，成为热源。热源是城市集中供热系统的起始点，集中供热系统热源的选择，规模确定和选址布局，对整个系统的合理性有决定性影响。2.城市集中供热热源规划城市供热工程系统规划一、城市集中供热热源的种类和特点（一）城市集中供热热源的种类1.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，其中用原子核裂变或聚变动产生的热能作为热源的热点厂市核能热电厂。2.锅炉房：锅炉以及保证锅炉正常运行的辅助设备和设施的综合体。3.低温核能供热堆：工作压力低于1.5Mpa，堆芯出口温度低于198℃，以供热为目的的核反应堆称为低温核能供热堆4.热泵：利用逆向热力循环产生热能的装置。5.工业余热:工业生产过程中的产品、排放物以及设备放出的热。6.地热：地球内部的天然热能。7.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。热电厂（核能热电厂）和锅炉房是使用最为集中的供热热源。在发国家的城市，采用低温核能供热堆和垃圾焚烧厂作为集中供热热源的较多，这样对城市保护环境较为有利。热泵一般用于区域供热。在有条件的地区，利用工业余热和地热作为集中供热热源是节约能源和保护环境的好方式。2.城市集中供热热源规划城市供热工程系统规划在采用多种热源联合供热的集中供热系统中，可将热源分为基本热源、峰荷热源和备用热源三类。•基本热源：在整个供热期间满功率运行时间最长的热源，上述集中均可作为基本热源。•峰荷热源：当基本热源的产热能力不能满足实际热负荷的要求是，投入运行以弥补差