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北京地区年采暖供热负荷的快速计算
2013年12月22日 地暖清洗 暂无评论

区域供热

2006.3 期

北京地区年采暖供热负荷的快速计算

北京特泽热力工程设计有限责任公司 王汝新 郭奇志 【 摘 要】 如何快速、 准确的算得年采暖热负荷是一个值得研究的问题。 本文对北

京地区年采暖热负荷的计算作了较详细介绍, 适合供暖设计人员参考使用。 【 关键词】 热负荷 年采暖热负荷 热负荷延续表

一、 问题的提出 要计算年采暖热负荷,可利用做热负荷 延续时间图时的基础资料 《 采暖热负荷延续 表》 。该延续表按某一地区采暖季的室外计算 温度及其他有关参数逐一进行填写计算, 最 后进行合计。此种方法资料现成, 形象直观, 结果较准确,且可得出每一温度段的热负荷 值, 但计算比较繁琐。 另外尚有计算年采暖热负荷的其他公 式, 计算比较简便, 但没有像以上年采暖热负 荷表那样明确和直观。 本文结合北京市采暖实际情况,将几种 公式算法进行了推导简化。另外, 特别是据年 采暖热负荷表中的计算法则,自行推导出计 算年采暖热负荷的公式,从而使年采暖热负 荷的计算结果更为快捷。 二、 有关资料介绍 要计算年采暖热负荷,以下一些资料必 须预先收集或了解。 two—室外采暖最低计算温度。北京市 two =- 9℃; twp—室 外 平 均 采 暖 计 算 温 度 。 北 京 市 twp=- 1.6℃ tn—室内温度(℃) F—— —所需供热面积(m2); q—— —供热热指标(W/m2)。

CJJ34 采暖热指 《 城市热力网设计规范》 标推荐值见下表 1 所示。

表 1 采取节能措施后采暖热指标推荐值 q( W/m 2)

住宅 40- 45 居住区 医院、 学校 幼托、 综合 商店 办公 45- 55 食堂 餐厅 影剧院 展览馆 大礼堂 体育馆

55- 70 50- 70 100- 130 80- 105 100- 150

在制作“ 采暖年热负荷延续表” 还有 时, 以下几个参数: ψ—相对温度段内的温度相对比(下标 n n 指相应的温度段); 由 ψ=(- tw) tn- two) tn /( 得到。 n Qψ —相对温度段内的最大采暖单位热负 荷,GJ /h; 通过 Qψ max× n 计算得到; =Q ψ 式中: Qmax—最大采暖热负荷,GJ /h; Qh—相对温度段的总采暖热负荷,GJ /h。 表 2 详细收集了北京市采暖期的 tw、 n、 H ∑ n 等有关资料 ( H 可从历年来的气象资料中 查得) 。并列出 ψ 的计算公式及其具体计算, n 以供参考使用。 此外,附表 1 结合实例较详尽的介绍了 采暖年热负荷延续表的具体制作及使用。 三、 采暖年热负荷延续表的实例与制作 从附表 1 中可以看出,对北京市一般工 - 53 -

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表2

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北京市采暖热负荷主要参考资料一览表

室外计算温度 tw (℃) 查气象资料得到

该温度段下时数 Hn (h)

延续时间 Hn ∑ ( h)

温度的相对比 ψ n

ψ=(- tw) n- two) tn /(t n

106 82 113 173 214 246 268 267 261 259 242 194 174 168 330 106 188 301 474 688 934 1202 1469 1730 1989 2231 2425 2599 2767 3096 1 (=(18- (- 9))/(18- (- 9)) (=(18- (- 8))/(18- (- 9)) (=(18- (- 7))/(18- (- 9)) (=(18- (- 6))/(18- (- 9)) (=(18- (- 5))/(18- (- 9)) (=(18- (- 4))/(18- (- 9)) (=(18- (- 3))/(18- (- 9)) (=(18- (- 2))/(18- (- 9)) (=(18- (- 1))/(18- (- 9)) (=(18- 0))/(18- (- 9)) (=(18- 1))/(18- (- 9)) (=(18- 2))/(18- (- 9)) (=(18- 3))/(18- (- 9)) (=(18- 4))/(18- (- 9)) (=(18- 5))/(18- (- 9)) 0.963 0.926 0.889 0.852 0.815 0.778 0.741 0.704 0.667 0.630 0.593 0.556 0.519 0.481

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

< - 9 - <- 8 至( 9) - <- 7 至( 8) <- 6 至( 7) - - <- 5 至( 6) <- 4 至( 5) - - <- 3 至( 4) <- 2 至( 3) - - <- 1 至( 2) <0 至( 1) - <1 至 0 <2 至 1 <3 至 2 <4 至 3 <5 至 4

注: 本表最后一列括号内的数字详示了 ψ 的具体计算过程, 以供参考。 n

程来说前几列完全一样,故本表为制作不同 室内温度情况下的采暖年热负荷及制作其他 城市采暖年热负荷延续表提供了一个快捷的 模式。 结合以上的介绍, 以下仅举一个实例, 以 加深对年热负荷延续表具体计算及其制作过 程的认识。 例 1:北京市某小区供暖面积 F=210× 10 m ,热指标 q=45W/m2,求室内温度为 tn= 18℃时的年热负荷延续表。 解:由已知条件可得小时最大热负荷

4 2

即可: QΨ=Qmax× n,如 tw< - 8 至- 9℃时, Ψ=340.2× ψ Q 0.96=326.59(GJ/h); 而 Qh=QΨ× n, 如 tw<- 8 至- 9℃时, h=82× H Q 326.59=26781(GJ/h); 本实例设置的采暖热负荷延续表其前面 几列与表 2 完全相同,后面几列按以上公式 计算即可。 将 Qh 列的各栏 全部相加,得 出∑Qh = 747986(GJ/a), 即为年采暖热负荷之值。本例 完成后的年热负荷延续表见附表 1 所示 ( 该 表最后两行说明见本文后面所述) 。 四、 采暖年热负荷量的计算公式 目前计算年采暖热负荷尚有以下一些公 式: 1.“ 简易法”据哈尔滨建工学院提出) ( Q=24Qmax〔n- β(n- 5)/( 1+b) (GJ/a) 〕 0

为: Qmax =F × =210 × 4 × =9.45 × 4 (kW) q 10 45 10 或=340.2GJ/h; 有了小时最大热负荷值 Qmax, 年热负荷延 续表内各温度段的最大采暖热负荷( Ψ) Q 及各 温度段总耗热量(Qh)则分别按以下公式计算 - 54 -

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式 中 : max—— 大 采 暖 小 时 热 负 荷 量 Q —最 ( /h) GJ ; n—— —采暖天数( 天) β—系数, 0=(tn- tw0)/(tn- tw0) 北京市 tn= β 0—— 18℃时, 0=0.519。 β b—— —修正系数 b=(5- utp)/(utp- tw0) 北京市 b=0.909。 则 Q =24Qmax 〔129 - 0.519 × (129 - 5)/(1 + 0.909)〕=2286.91Qmax; 取 Q=2287Qmax。 例 2: 与例 1 条件相同, 简易法” 用“ 求年 采暖热负荷量。 Q 解: 年采暖热负荷量 Q=2287× max=2287× 340.2=778037(GJ/a); 取: Q=7.78× 5(GJ/a)。 10 2.“ 设计规范计算式”据 《 ( 城市热力网设 计规范》 CJJ34- 2002) 采暖全年耗热量 Qah=0.0864NQh(ti- ta)/(ti- tO.h) 式中: ah—采暖全年耗热量( /a) Q —— GJ , N—— —采暖期天数 Qh—采暖设计热负荷 (kW),即前述 —— Qmax; ti、、 —— ta tO.h—分别为采暖室内、 平均室外、 采暖室外计算温度(℃) 在北京市, 采暖天数 N=129 天, 室内温度 ti=18℃,室外采暖最低计算温度为 tO.h=- 9℃, 室 外采暖平均计算温度为 ta=- 1.6℃时,上式为: Qah =0.0864NQh ( - ta) ti - tO.h)=8.1Qmax ti /( ( GJ/a) 。

表3 序 1 2 3 Q=24 原始式

〕 Qmax〔 β(n- 5)/( n- 0 1+b)

为统一起见,将 Qmax 的单位由 kW 变为 GJ/h 输入, 通过变换, 可得: Q=2250Qmax(GJ/a) 例 3: 与例 1 条件相同, 设计规范计算 用“ 式” 求年采暖热负荷量。 解 : =2250 × max =2250 × Q Q 340.2 =765450 (GJ/a); 取: Q=7.65× 5(GJ/a) 10 3.“ 热负荷延续表法”据以上热负荷延续 ( 表推导) 以上由热负荷延续表算得年采暖热负荷 显然显得十分繁琐, 但在一般情况下, 北京市 的采暖年热负荷量的计算,可从热负荷延续 表中推导得出: Q H =Q n Q ∵ h=Qψ n 而 Qψ maxψ ∴ h=QmaxψHn n 而全年的采暖热负荷: Q=∑( maxHnψ) Q n 对北京市则有: Q=Qmax∑(Hnψ) n =2199.235Qmax 取: Q=2200Qmax( GJ/a) 上式即为从采暖热负荷表推导得出的年 采暖热负荷的直接计算式。 例 4: 与例 1 条件相同, 用热负荷延续表 法, 求年采暖热负荷量。 解: 由上 Q=2200Qmax=2200× 340.2=748440 ( GJ/a) 取: Q=7.48× 5(GJ/a) 10 为方便在实际工作中的使用,将以上几 个公式统一单位、 进行整理, 作出用公式快速 计算年采暖热负荷计算公式一览表, 如下表 3 所示。

用公式快速计算年采暖热负荷计算公式一览表 适北京市情况( GJ) Q=2287Qmax Q=2250Qmax Q=2200Qmax 例题结果比较 Q=7.78× 5(GJ/a) 10 Q=7.65× 5(GJ/a) 10 Q=7.48× 5(GJ/a) 10

Qha=0.0864NQh(ti- ta)/(ti- tO.h) Q=∑(QmaxHnψ) n

由表 3 易见,由热负荷延续表推导得出 的年采暖热负荷量的直接计算式,其算得的 数值最小。

为提高工作效率,在此附上用 Excel 编制 的北京地区采暖热负荷延续表( 见附表 1)其 , 编制原理见前所述。在编制完成该表后, 只要 - 55 -

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在其末尾的黑色粗框单元格内输入供热面积 F(m2)、 热指标 q(W/m2)、 室内温度 tn(℃)及采暖 室外最低计算温度 two(℃)后回车, 即刻便可填

附表 1

室外计算温度 序 tw(℃) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 < - 9.0 <- 8.0 到( 9) - <- 7.0 到( 8) - <- 6.0 到( 7) - <- 5.0 到( 6) - <- 4.0 到( 5) - <- 3.0 到( 4) - <- 2.0 到( 3) - - <- 1.0 到( 2) <- 0.0 到( 1) - <1 到 0 <2 到 1 <3 到 2 <4 到 3 <5 到 4

满该表原空白单元格及得到年采暖热负荷 值。

北京地区采暖年热负荷延续表 (F 2) (m q (w/m2)n t(℃)wo(℃)可变) t

该温度段下 的小时数 Hn(h) 106 82 113 173 214 246 268 267 261 259 242 194 174 168 330 2100000 18 two(℃) -9 累计延续时间 ( 从低到高) ∑Hn(h) 106 188 301 474 688 934 1202 1469 1730 1989 2231 2425 2599 2767 3097 累计延续时间 ( 从高到低) ∑Hn(h) 3097 2991 2909 2796 2623 2409 2163 1895 1628 1367 1108 866 672 498 330 温度的相对比 该温度段最大 采暖热负荷 Qψ GJ/h) ( 340.20 327.60 315.00 302.40 289.80 277.20 264.60 252.00 239.40 226.80 214.20 201.60 189.00 176.40 163.80 该温度段 总耗热量 Qh(GJ) 36061 26863 35595 52315 62017 68191 70913 67284 62483 58741 51836 39110 32886 29635 54054 747986

ψ n 1.000 0.963 0.926 0.889 0.852 0.815 0.778 0.741 0.704 0.667 0.630 0.593 0.556 0.519 0.481

请输入: 2)= F(m 请输入:(℃)= tn

年采暖热负荷∑Q(GJ/a)= q(w/m )=

2

45

说明: 本表用 Excel 编制, 仅需在本表末两行输入: 供热面积 F(m2)、 室内采暖计算温度 tn(℃)、 室外采暖最低计算温度 two(℃)、 热负荷指标 q(W/m2) 即可算得第 4 至第 8 列的其他全部值。

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本刊编辑部 - 56 -

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