城市工程系统规划(供热工程系统)课件.ppt
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1、城市工程系统规划(水、暖、电)(水、暖)教材同济大学同济大学 戴慎志戴慎志(第二版)(第二版)绪绪 论论n城市工程系统概念:城市工程系统是城市城市工程系统概念:城市工程系统是城市生存和发展的支撑系统,与城市交通系统生存和发展的支撑系统,与城市交通系统共同组成共同组成城市基础设施城市基础设施体系。体系。提供一般条件的公共设施提供一般条件的公共设施工程性基础设施:交通、水、能源、通信、环境、防灾等工程性基础设施:交通、水、能源、通信、环境、防灾等 六大工程系统。六大工程系统。城市工程系统规划作用城市工程系统规划作用n指导各城市工程系统设施的发展与建指导各城市工程系统设施的发展与建设设n综合协调城市
2、基础设施的建设,合理综合协调城市基础设施的建设,合理利用城市空间利用城市空间n为城市的发展规划提供依据为城市的发展规划提供依据n城市工程系统范畴:城市工程系统范畴:能源工程系统能源工程系统电力、燃气、电力、燃气、供热供热水务工程系统水务工程系统给水、排水给水、排水通信工程系统通信工程系统邮政、通讯、广电邮政、通讯、广电防灾工程系统防灾工程系统防洪、抗震、消防、人防防洪、抗震、消防、人防环保工程系统环保工程系统环保、环卫环保、环卫供热工程系统供热工程系统n城市供热工程系统构成与功能城市供热工程系统构成与功能n1、供热热源工程、供热热源工程城市热电厂(站)、区域锅炉房等设施城市热电厂(站)、区域锅
3、炉房等设施n2、供热管网工程、供热管网工程热力泵、热力调压站、不同压力等级的蒸汽管热力泵、热力调压站、不同压力等级的蒸汽管道、热水管道等。道、热水管道等。城市给水工程系统城市给水工程系统n城市给水工程系统构成与功能城市给水工程系统构成与功能n1、城市取水工程:城市水源、取水口、取水构筑、城市取水工程:城市水源、取水口、取水构筑物、一级泵站、输水管等设施。(蓄、引城市水物、一级泵站、输水管等设施。(蓄、引城市水源所筑的水闸、堤坝等)。功能:将原水输送至源所筑的水闸、堤坝等)。功能:将原水输送至净水工程。净水工程。n2、净水工程:城市自来水厂、清水库、输送净水、净水工程:城市自来水厂、清水库、输送
4、净水的二级泵站等。功能:将原水净化处理,并加压的二级泵站等。功能:将原水净化处理,并加压输入城市供水管网。输入城市供水管网。n城市给水工程系统规划的主要任务城市给水工程系统规划的主要任务n根据城市和区域水资源的状况,最大限度地保护根据城市和区域水资源的状况,最大限度地保护和合理利用水资源,合理选择水源,确定供水标和合理利用水资源,合理选择水源,确定供水标准,预测供水负荷进行城市水源规划和水资源利准,预测供水负荷进行城市水源规划和水资源利用平衡工作;用平衡工作;n确定城市自来水厂等给水设施的规模、容量;确定城市自来水厂等给水设施的规模、容量;n科学布局给水设施和各级给水管网系统,满足用科学布局给
5、水设施和各级给水管网系统,满足用户对水质、水量、水压等要求;制定水源和水资户对水质、水量、水压等要求;制定水源和水资源的保护措施。源的保护措施。自来水厂自来水厂 一般都在流经城市河流的上游一般都在流经城市河流的上游 这样水不会受到污染这样水不会受到污染污水处理厂污水处理厂 一般都在流经城市河流的下游一般都在流经城市河流的下游 这样有利于污水处理这样有利于污水处理而且水源地地势要高而且水源地地势要高,而且补给性要稳定而且补给性要稳定 n城市排水工程系统规划的主要任务城市排水工程系统规划的主要任务 根据城市自然环境和用水状况,合理确定规划期根据城市自然环境和用水状况,合理确定规划期内污水处理量、污
6、水处理设施的规模与容量、降水内污水处理量、污水处理设施的规模与容量、降水排放设施的规模与容量;排放设施的规模与容量;科学布局污水处理厂(站)等各种污水处理与收科学布局污水处理厂(站)等各种污水处理与收集设施、排涝泵站等雨水排放设施以及各级污水管集设施、排涝泵站等雨水排放设施以及各级污水管网,制定水环境保护、污水治理与利用等对策和措网,制定水环境保护、污水治理与利用等对策和措施。施。城市供热工程城市供热工程系统规划系统规划热源:供热系统的热源,是指提供热能的装置或天然能源。目前应用最广泛的热源是区域锅炉房和热电厂。锅炉锅炉流程图流程图n热网:由热源向热用户输送和分配供热介热网:由热源向热用户输送
7、和分配供热介质的管线系统。质的管线系统。n何种情况下采用集中供热方式何种情况下采用集中供热方式有现成经济的热源有现成经济的热源有大量集中的用户和稳定的热负荷有大量集中的用户和稳定的热负荷城市条件有利于热网建设城市条件有利于热网建设热网管径热网管径热网管径热网管径热源类型、形式、规模热源类型、形式、规模热源类型、形式、规模热源类型、形式、规模 集中供热负荷集中供热负荷集中供热负荷集中供热负荷第一节第一节 城市集中供热负荷的城市集中供热负荷的预测与计算预测与计算n一、城市集中供热负荷的类型与特征一、城市集中供热负荷的类型与特征n(一)城市热负荷种类(一)城市热负荷种类n1、根据热负荷用途分类:室温
8、调节、生活用水、生产用、根据热负荷用途分类:室温调节、生活用水、生产用热三大类。热三大类。室温调节:采暖、供冷、通风。(基本负荷)室温调节:采暖、供冷、通风。(基本负荷)生活用水生活用水:沐浴、清洗器具等。(宾馆等高档居住场所)沐浴、清洗器具等。(宾馆等高档居住场所)生产用热:工艺热负荷(加热、蒸煮、烘干等)、动生产用热:工艺热负荷(加热、蒸煮、烘干等)、动力热负荷。(比较稳定)力热负荷。(比较稳定)n3、根据用热时间规律分类、根据用热时间规律分类季节性热负荷:随气象条件发生变化(采暖、季节性热负荷:随气象条件发生变化(采暖、供冷、通风);一天中较稳定、全年变化大。供冷、通风);一天中较稳定、
9、全年变化大。全年性热负荷:与室外气象条件无关(生活热全年性热负荷:与室外气象条件无关(生活热水负荷、生产负荷);水负荷、生产负荷);一天中变化比较大、一天中变化比较大、全年中相当稳定。全年中相当稳定。热负荷用途分类热负荷用途分类热负荷性质热负荷性质用热时间规律用热时间规律预测计算预测计算供热方案选择供热方案选择n(二)城市供热对象的选择(二)城市供热对象的选择n建设城市集中供热系统的主要目标:建设城市集中供热系统的主要目标:解决分散供热的面源污染和能源浪费问题解决分散供热的面源污染和能源浪费问题n选择原则:选择原则:“先小后大先小后大”分散用热的较小规模热用户分散用热的较小规模热用户 “先集中
10、后分散先集中后分散”服务半径考虑经济合理定服务半径考虑经济合理定 “集中供热普及率集中供热普及率”集中供热建筑面积与需要供热的建筑面积的集中供热建筑面积与需要供热的建筑面积的百分比。我国:百分比。我国:50%;欧美;欧美:70%n二、城市热负荷预测与计算方法二、城市热负荷预测与计算方法n(一)城市热负荷预测与计算方法(一)城市热负荷预测与计算方法 计算法、概算指标法计算法、概算指标法n计算法:已知建筑物结构形式、尺寸位置等具体计算法:已知建筑物结构形式、尺寸位置等具体资料,热负荷可根据设计数据确定。较精确。资料,热负荷可根据设计数据确定。较精确。n概算指标法:无详细准确资料时应用。常采用。概算
11、指标法:无详细准确资料时应用。常采用。工业生产用热规划期间估算难度较大,可根据工工业生产用热规划期间估算难度较大,可根据工业门类取经验数据。业门类取经验数据。n(二)热负荷计算的公式与参数(二)热负荷计算的公式与参数n1、采暖通风热负荷的计算、采暖通风热负荷的计算1)采暖热负荷估算(概算):)采暖热负荷估算(概算):采暖热负荷(采暖热负荷(MW)采暖热指标(采暖热指标(W/m2)每)每1m2建筑面积的供暖负荷建筑面积的供暖负荷采暖建筑面积(采暖建筑面积(m2)采暖热指标:经验数据采暖热指标:经验数据 面积热指标法面积热指标法、体积热指标法体积热指标法、城市规划指标法城市规划指标法面积热指标法:
12、面积热指标法:体积热指标法:体积热指标法:建筑物的外围体积,建筑物的外围体积,m3建筑物的供暖体积热指标,建筑物的供暖体积热指标,W/m3表示各类建筑物,在室内外温差表示各类建筑物,在室内外温差1 时,每时,每1m3建筑物外围体积的供暖热负荷建筑物外围体积的供暖热负荷体积热指标体积热指标 (设计手册)(设计手册)维护结构及外形维护结构及外形 维护结构传热、采光、建筑长宽比等维护结构传热、采光、建筑长宽比等 维维护护结结构构传传热热系系数数越越大大、采采光光率率越越大大、建建筑筑物物的的长长宽宽比比越越大大,单位体积的热损失越大,即:体积热指标越大。单位体积的热损失越大,即:体积热指标越大。n2
13、)通风热负荷)通风热负荷通风热负荷(通风热负荷(MW)加热系数,一般取加热系数,一般取0.3-0.5;采暖热负荷(采暖热负荷(MW)百分数法百分数法通风体积热指标法通风体积热指标法另一方法另一方法采暖系统热负荷采暖系统热负荷n采暖系统的采暖系统的设计设计热负荷热负荷是指在设计室外温是指在设计室外温度下,为了达到要求的室内温度,采暖系度下,为了达到要求的室内温度,采暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。它统在单位时间内向建筑物供给的热量。它是设计采暖系统的最基本依据。是设计采暖系统的最基本依据。建筑物得热量和失热量建筑物得热量和失热量建筑物得热量和失热量建筑物得热量和失热量n建筑物失热量:建筑物
14、失热量:(1)围护结构的耗热量;)围护结构的耗热量;(2)加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量,)加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量,称称冷风渗透耗热量冷风渗透耗热量;(3)加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热)加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量,称冷风侵入耗热量;量,称冷风侵入耗热量;(4)水分蒸发的耗热量;)水分蒸发的耗热量;(5)加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量;)加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量;(6)通风耗热量。通风系统将空气从室内排到室外所)通风耗热量。通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量;带走的热量;(7)通过其它途径的耗热量。)通过
15、其它途径的耗热量。n建筑物得热量建筑物得热量:(1)生产车间最小负荷班的工艺设备散热量;)生产车间最小负荷班的工艺设备散热量;(2)热管道及其他热表面的散热量;)热管道及其他热表面的散热量;(3)热物料的散热量;)热物料的散热量;(4)太阳辐射进入室内的热量。)太阳辐射进入室内的热量。n此外,还会有通过其它途径此外,还会有通过其它途径散失或获得散失或获得的的热量。热量。n 当当建建筑筑物物或或房房间间的的失失热热量量大大于于得得热热量量时时,为为了了保保持持室室内内在在要要求求温温度度下下的的热热平平衡衡,需需要要由由采采暖暖通通风风系系统统补补给给热热量量,以以保保证证室室内内要要求求的的温
16、温度度。采采暖暖系系统统通通常常利利用用散散热热器器向向房房间间散散热热,通通风风系系统统送送入入高高于于室室内内要要求求温温度度的的空空气气,这这样样,一一方方面面向向房房间间不不断断地地补补充充新新鲜鲜空空气气,另另一一方方面面也为房间提供热量。也为房间提供热量。n 对对于于没没有有由由于于生生产产工工艺艺所所带带来来得得失失热热量量而而需需设设置置通通风风系系统统的的建建筑筑物物或或房房间间(如如一一般般的的民民用用住住宅宅建建筑筑、办办公公楼楼等等),失失热热量量只只考考虑虑上上述述的的前前三三项项失失热热量量(围围护护结结构构耗耗热热量量、冷冷风风渗渗入入耗耗热热量量、冷冷风风侵侵入
17、入耗耗热热量量)。得得热热量量只只考考虑虑太太阳阳辐辐射射进进入入室室内内的的热热量量。至至于于住住宅宅中中其其它它途途径径的的得得热热量量,如如人人体体散散热热量量、炊炊事事和和照照明明散散热热量量,一一般般散散发发量量不不大大,且不稳定,通常可不予计入。且不稳定,通常可不予计入。热负荷确定的基本原则热负荷确定的基本原则热负荷确定的基本原则热负荷确定的基本原则n 围围护护结结构构的的耗耗热热量量是是指指当当室室内内温温度度高高于于室室外外温温度度时时,通通过过围围护护结结构构向向外外传传递递的的热热量量。在在工工程程设设计计中中,计计算算采采暖暖系系统统的的设设计计热热负负荷荷时时,常常把把
18、它它分分成成围围护护结结构构的的基基本本耗耗热热量量和和附附加加(修修正正)耗耗热热量量两两部部分分进进行行计计算算。基基本本耗耗热热量量是是指指在在设设计计条条件件下下,通通过过房房间间各各部部分分围围护护结结构构(门门、窗窗、墙墙、地地板板、屋屋顶顶等等)从从室室内内传传到到室室外外的的稳稳定定传传热热量量的的总总和和。附附加加(修修正正)耗耗热热量量是是指指围围护护结结构构的的传传热热状状况况发发生生变变化化而而对对基基本本耗耗热热量量进进行行修修正正的的耗耗热热量量。附附加加(修修正正)耗耗热热量量包包括括朝朝向向修修正正、风风力力附附加加、高高度度附附加加和和外外门附加等耗热量。门附
19、加等耗热量。n围护结构稳定传热时,基本耗热量计算公式为:围护结构稳定传热时,基本耗热量计算公式为:n n W n n式中 围护结构的基本耗热量,W;n K 围护结构的传热系数,W(m2);n F 围护结构的传热面积,m2;n 采暖室内计算温度,;n 采暖室外计算温度,;n 围护结构的温差修正系数。围护结构外侧不与室外空气接触。n n整整个个建建筑筑物物或或房房间间围围护护结结构构的的基基本本耗耗热热量量等等于于它它的的围围护护结结构构各各部部分分基基本本耗耗热热量量的的总总和和。应应该该注注意意,在在进进行行计计算算时一定要注意单位的统一,通常均要采用法定单位。时一定要注意单位的统一,通常均要
20、采用法定单位。围护结构基本耗热量围护结构基本耗热量n室室内内计计算算温温度度是是指指距距地地面面2m以以内内人人们们活活动动地地区区的的平平均均空空气气温温度度。室室内内空空气气温温度度的的选选择择,应应满满足足人人们们生生活活和和生生产产工工艺艺的的要要求求。生生产产工工艺艺要要求求的的室室温温,一一般般由由工工艺艺设设计计人人员员提提出出。生生活活用用房房间间的的温温度度,主主要要决决定定于于人人体体的的生生理理热热平平衡衡,它它和和许许多多因因素素有有关关,如如与与房房间间的的用用途途、室室内内的的潮潮湿湿状状况况和和散散热热强强度、劳动强度以及生活习惯、生活水平等有关度、劳动强度以及生
21、活习惯、生活水平等有关。n许许多多国国家家所所规规定定的的冬冬季季室室内内温温度度标标准准,大大致致在在1622范范围围内内。根根据据国国内内有有关关卫卫生生部部门门的的研研究究结结果果认认为为:当当人人体体衣衣着着适适宜宜,保保暖暖量量充充分分且且处处于于安安静静状状况况时时,室室内内温温度度20比比较较舒舒适适,18无无冷冷感感,15是产生明显冷感的温度界限。是产生明显冷感的温度界限。n暖暖通通规规范范规规定定,设设计计采采暖暖系系统统时时,冬冬季季室室内内计计算算温温度度应应根根据建筑物用途,按下列规定采用:据建筑物用途,按下列规定采用:(1)民用建筑的主要房间民用建筑的主要房间,宜采用
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