2第七章-集中供热系统

第七章集中供热系统集中供热系统分类根据热媒不同分：热水供热系统与蒸汽供热系统根据供热管道的不同分：单管制、双管制和多管制供热管网、热源方案设计任务选择满足用户要求的供热系统确定管网与热用户的连接方式确定供热热源本章主要内容热入口连接方式热网系统型式集中供热热源型式1§1热水管网与热用户的连接方式一.闭式热水集中供热管网,用户连接方式二.开式热水集中供热管网1.供暖系统热用户与热水网路的连接直接连接无混合装置装水喷射器装混合水泵间接连接25无混合装置装水喷射器装混合水泵直接连接间接连接2.通风系统热用户与热水网路的连接3.热水供应热用户与热水网路的连接无储水箱装设上部储水箱装设容积式换热器装设下部储水箱3§1热水管网与热用户的连接方式6无储水箱通风热用户装设上部储水箱7装设容积式换热器装设下部储水箱4.闭式双级串联连接的热水供应系统4.闭式双级混联连接的热水供应系统简单直接连接外网与室内的热媒参数相同，用户资用压头5m△h2为阀门压降，一般在供水阀上△h3为室内系统压降室内设备压力接近于回水处压力用回水压力来判断△h2△h3△h1喷射泵连接外网与室内的热媒参数不相同，用户资用压头10m△h2为喷射泵压降，一般有7～8m△h3为室内系统压降室内设备的压力接近于回水处压力用回水压力来判断△h2△h3△h1混合泵连接外网与室内的热媒参数不相同，用户资用压头10m△h2为阀门压降△h3为室内系统压降室内设备的压力接近回水处压力用回水压力来判断△h2△h3△h1间接连接外网与室内的热媒参数不相同，用户资用压头10m资用压头完全消耗在换热器上室内系统成为独立的直连系统△h2△h3△h1阀前调节阀连接外网与室内的热媒参数相同/不相同，用户资用压头5(10)m△h2为供水阀压降△h3为室内系统压降△h4为阀前调节阀压降室内设备的压力接近供水处压力用供水压力来判断△h3△h4△h1△h2回水泵加压连接外网与室内的热媒参数相同/不相同△h2为供水阀压降△h3为室内系统压降△h4为回水泵扬程室内设备压力不能从外网水压图上判断是否满足四各要求△h2△h3△h1△h4连接方式的应用简单直连：外网/室内热媒参数相同喷射泵连接：外网/室内热媒参数不相同，资用压头大，中小型系统混合泵连接：外网/室内热媒参数不相同，资用压头大，大型系统间接连接：外网/室内热媒参数不相同，防倒空、汽化、压坏阀前调节阀连接：外网/室内热媒参数相同/不相同，资用压头足够大，防倒空。顶层在供水、回水动水压线之间回水泵加压连接：外网/室内热媒参数相同/不相同，防压坏。静水压不压坏、动水压线压坏§2热水集中供热管网型式1.枝状管网布置简单，初投资小，便于管理，常用方式无后备性能，可靠性差2.环状管网供热后备能力强，可靠性高热网投资大，管理复杂，发展方向——多热源联合供热的热水供热系统（调峰锅炉）枝状管网实例§3集中供热热源型式与热媒什么是最节能环保的热源方式？燃煤——提倡热电联产集中供热燃气——提倡热电冷联供，燃气进入小区直接采暖，即分布式燃气热电冷联供电——提倡热泵（空气源、水源、地源、污水源及海水源等）利用可再生能源——提高输送和转换设备的效率集中采暖系统的热媒《公共建筑节能设计标准》GB50189－2005规定：5.2.1集中采暖系统应采用热水作为热媒。国家节能指令（第四号）明确规定：“新建采暖系统应采用热水采暖”热水采暖系统的优点：（1）舒适、安全；（2）运行调节方便、可靠——质调节与量调节并举；（3）有利于节能，尤其是提高热源设备（如锅炉房）的效率空气调节与采暖系统的冷热源《公共建筑节能设计标准》GB50189－2005规定：1具有城市、区域供热或工厂余热时，应考虑作为采暖或空气调节的热源；2在有热电厂的地区，应考虑推广利用电厂余热的供热供冷技术；3在有充足的天然气的地区，应考虑推广应用分布式热电冷联供和燃气空调技术，实现电力和天然气的削峰填谷；4具有多种能源的地区，应考虑采用复合式能源供冷供热；5有天然水资源或地热源可供利用时，应考虑采用水（地）源热泵供冷供热。空调供热冷热源的节能思路－开源节流开源：充分利用“低谷电，淡季气”。如：发展蓄冰技术、燃气空调、热电冷联供技术和分布式能源技术；利用余热废热及低品位热量、研究开发利用可再生能源的空调采暖技术节流：提高空调采暖的冷热源设备的能效比任何一种空调冷热源方式，都有其应用条件和使用范围，不可能也不应该包打天下多种供热采暖方式能耗及损失热源部分单位为GJ/m2。以燃煤或天然气为动力时，给出单位采暖面积所耗燃料热值。当以电为动力时，第一个数据为消耗电能的热值，括号内为电力折合的燃煤热值不均匀热损失：6W/m2建筑耗热：25W/m2壁挂炉：0.29电热采暖：0.27(0.81)水源热泵：0.09(0.27)空气热泵：0.14(0.41)31W/m2W室外管网损失：5W/m2天然气锅炉：0.43燃煤锅炉：0.65水源热泵：0.13(0.39)电热锅炉：0.40(1.19)高温热力管网损失：2W/m2天然气锅炉：0.47燃煤锅炉：0.55燃煤热电联产：0.21天然气热电联产：0.27泵耗：0.4W/m2泵耗：1W/m236W/m238W/m2分散采暖能耗仅以建筑耗热为主供热规模越大供热环节越多供热能耗和损失越大城市集中供热能耗包括建筑耗热、不均匀热损失、室外管网损失和高温热力管网损失区域集中供热能耗包括建筑耗热、不均匀热损失和室外管网损失燃煤热电联产能耗最低，在环保允许的条件下，应坚持燃煤热电联产集中供热1.应优先采用城市或区域热源发展城市热源是我国城市供热的基本政策，北方城市发展较快，较为普遍，夏热冬冷地区少部分城市也在规划中，有的已在实施.我国工业余热的资源也存在潜力，应充分利用.2.热电联产《中华人民共和国节约能源法》明确提出：“推广热电联产，集中供热，提高热电机组的利用率，发展热能梯级利用技术，热、电、冷联产技术和热、电、煤气三联供技术，提高热能综合利用率”。大型热电冷联产是利用热电系统发展供热、供电和供冷为一体的能源综合利用系统。冬季用热电厂的热源供热，夏季采用溴化锂吸收式制冷机供冷，使热电厂冬夏负荷平衡，高效经济运行。2.热电联产用户用户用户热网主循环泵热交换器燃料电抽汽或背压排汽热电厂热电联产－将燃料的化学能同时转化为可以利用的热量和电特点：能源利用效率高，比热电分产高出40％。2.热电联产抽凝汽轮机锅炉凝汽器发电机冷却水抽汽供热锅炉＋抽凝式供热汽轮机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热源的技术《中华人民共和国节约能源法》、《中华人民共和国大气污染防治法》等文件与法规中，都明确表示鼓励发展热电联产热电冷联产形式的区域供冷在我国刚刚起步，但发展迅速建筑空调负荷、电力负荷与天然气负荷建筑空调负荷对电力负荷的影响空调负荷分布极不均衡、全年工作时间短、平均负荷率低。大量电力驱动空调的使用是导致高峰期电力超负荷的主要原因之一。如果为满足高峰期电力需求大规模建设电厂，将会导致发输配电设备的利用率低、电网的技术和经济指标差、供电的成本提高。天然气负荷特点夏季天然气出现大量富余，北京冬季供气高峰和夏季低谷的供气量相差7－8倍。为平衡负荷，不得不投巨资建设调峰储气库，天然气输配管网和设施也必须按最大供应能力建设，在夏季供气低谷时，造成管网资源的闲置和浪费。应对措施燃气与电力都存在峰谷差的难题。但是燃气峰谷与电力峰谷有极大的互补性。发展燃气空调和楼宇冷热电三联供可降低电网夏季高峰负荷，填补夏季燃气的低谷，同时降低电力和燃气的峰谷差，平衡能源利用负荷，实现资源的优化配置，是科学合理地利用能源的双赢措施。上海某超高层建筑月电耗分布020000040000060000080000010000001200000Electricityconsumption(kWh)Jan.Mar.May.Jul.Sep.Nov.7Chillers,coolingtowersandpumps6AHUs,FPBsandfans5Boilers4Waterheaters3Watersupplyanddrainage2Liftsandescalators1Lighting电力负荷特点近年来，能源和电力的需求快速增长，26个省区存在不同程度的拉闸限电；从2000年开始，发电装机容量从3亿kW增加到4.4亿kW，但能耗增长的速度更快；电力的紧缺，由发展高能耗工业所致。在城市或地区全年电力负荷的尺度上，公共建筑空调并不是“耗电大户”，但却是造成夏季（冬季）电力负荷高峰的主要因素之一。050100150200250123456789101112BaseLoad上海某公共建筑月耗电发布燃气空调特点燃气空调是一种稳定的天然气消耗设备，用气高峰在夏季，所以燃气空调不仅能够削减电力高峰负荷，减少电力投资，亦能对燃气起到填谷的作用,缓解燃气消费的季节性不平衡，提高燃气管网的利用率。负荷电力燃气电力与燃气的年负荷特性燃气空调削减夏季电力高峰及燃气低谷，使电力、燃气两大能源系统平衡高效。3.分布式燃气热电冷联供适用范围适用于写字楼、宾馆、商场等分散的公用建筑。特点它具有效率高、占地小、保护环境、减少供电线路损和应急突发事件等综合功能。它以天然气为燃料，为建筑或区域提供电力、供冷、供热（包括供热水）三种需求，实现天然气能源的梯级利用，能源利用效率可达到80%以上。推广力度《关于发展热电联产的规定》在有条件的地区应逐步推广正在制定的《国家十一五规划》、《国家中长期能源规划》、《国家中长期科技规划》，都把分布式燃气热电冷联供作为发展的重点。热、电、冷联产热电冷三联供－在热电联产的基础上夏季配合吸收式冷水机组供空调冷冻水特点：能源利用综合效率高，经济效益和社会效益显著。热电联产装置吸收式制冷机压缩式制冷机锅炉供电供热供冷电网电热冷燃料微型燃气机：发电与供热0200040006000800010000120001400016000内燃机燃气轮机联合循环汽轮机燃料电池热电联产装置型式造价（元／ｋｗ）热电联产装置锅炉＋供热汽轮机燃气轮机内燃机燃料电池各种热电联产装置及其造价的比较4.多种热源—吸收式制冷（制热）机压缩机冷凝器蒸发器输入功高压蒸汽低压蒸汽热热冷凝器蒸发器输入功高压蒸汽低压蒸汽热热发生器吸收器泵热热1.优点利用热能为动力：可利用低品位热能、减少电耗对平衡燃气、电力供应有利满足环保要求，避免了CFC制冷剂对环境的破坏可同时采暖制冷，减少机房尺寸比电制冷噪音低……2.应用形式以锅炉蒸气为热源的吸收式制冷或直燃机利用废热的吸收式制冷太阳能吸收式制冷实现能源梯级利用的吸收式制冷4.多种热源—太阳能利用太阳能采暖可以分为主动式和被动式两大类。主动式是利用太阳能集热器和相应的蓄热装置作为热源来代替常规热水（或热风）采暖系统中的锅炉。而被动式则是依靠建筑物结构本身充分利用太阳能来达到采暖的目的，因此它又称为被动式太阳房。太阳房太阳房工作原理示意图4.多种热源—光伏发电太阳能汽车太阳能光伏发电4.多种热源—风力发电风力发电5.建筑用热泵为什么提倡使用各类热泵？使用电作动力的空气热泵空气热源，COP=3时，一次能源效率高于燃煤当空调在住宅普及时，空气热泵初投资低于：空调+暖气问题:严寒期产热量不足可使用辅助电加热器，仍比全电热省50%用户独立可调,无输配系统损失国标《供暖通风与空气调节术语标准》－能实现蒸发器与冷凝器功能转换的制冷机最新版“新国际制冷词典”的定义为－能应用冷凝器排出的热量进行供热的制冷系统热泵和制冷机的工作原理和过程是完全相同的，常常就是一个装置的两种称谓。热泵定义及特点热泵主要功能与特点（1）功能：通过作功使热量从低温介质流向高温介质（2）特点：一机两用：热泵能满足建筑空调冬季供热和夏季供冷环保：削减燃煤锅炉，减少CO2排放节能：效率高，