01第一章_热负荷计算

第一章供暖系统的设计热负荷内容框架1.1供暖系统设计热负荷1.2围护结构基本耗热量1.3围护结构附加耗热量1.4冷风渗透耗热量1.5冷风侵入耗热量1.6辐射供暖系统热负荷计算1.7围护结构的最小传热阻与经济传热阻1.8供暖设计热负荷计算例题1.9高层建筑供暖设计热负荷计算方法简介1.10建筑节能及措施重点：室内供暖系统热负荷的组成及计算，主要是围护结构基本耗热量的计算及修正耗热量的计算。理解：围护结构最小热阻与经济热阻的意义;节能建筑的采暖能耗指标。难点：供暖设计热负荷与热负荷的区别、围护结构热工性能大纲要求第一节供暖系统设计热负荷•人们为了生产和生活，要求室内保证一定的温度。一个建筑物或者房间可能有各种得热和散失热量的途径。当建筑物或者房间的失热量大于得热量时，为了保持室内在要求温度下的热平衡，需要由供暖通风系统补进热量，以保证室内要求的温度。•供暖系统通常利用散热器向房间散热，通风系统送入高于室内要求温度的空气，一方面向房间不断地补充新鲜空气，另一方面也为房间提供热量。供暖系统热负荷的意义•1.物理意义是指冬季供暖房间所需要的热量，即供暖房间的散热器在一定时间内散出的热量。•2.实际意义是供暖设计的主要依据，它决定着供暖系统的规模和散热设备的多少。供暖系统热负荷与设计热负荷•供暖系统的热负荷是指某一室外温度tw下,为了达到要求的室内温度tn，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。它随着建筑物得失热量的变化而变化。•供暖系统的设计热负荷是指在设计室外温度tw'下，为达到要求的室内温度tn',系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q＇。它是设计供暖系统的最基本依据。twtw'有何区别？有何影响？twtw'有何区别？有何影响？热负荷：变化的值设计热负荷：定值建筑物或房间的得、失热量的确定失热量：•1．围护结构传热耗热量Q1；•2．冷风渗透耗热量Q2（加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量）；•3．冷风侵入耗热量Q3（加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量）•4．水分蒸发的耗热量Q4；•5．加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量Q5；•6．通风耗热量（通风系统将空气从室内排到室外所需要带走的热量)围护结构传热耗热量冷风侵入耗热量冷风渗透耗热量得热量：•7．生产车间最小负荷班的工艺设备散热量Q7；•8．非供暖通风系统的其它管道和热表面的散热量Q8，•9．热物料散热量Q9；•10．太阳辐射热量Q10•通过其它途径散失或获得的热量Q11。注：•（1）不经常的散热量，可不计入；经常而不稳定的散热量，应采用小时平均值。•（2）对于民用建筑以及产热量很少的工业建筑，热负荷主要考虑围护结构传热耗热量，冷风渗透耗热量，冷风侵入耗热量，太阳辐射得热量。注：•（3）对于集中供暖分户热计量供暖系统，在确定户内采暖设备容量和计算户内管道时，还应考虑间歇供暖和分室调节引起的隔墙或楼板间的传热，也称户间传热负荷。户间传热负荷不统计在供暖系统的总热负荷内。•（4）对户内供暖系统，其供暖系统的设计热负荷，应为围护结构传热耗热量、冷风侵入耗热量与户间传热负荷之和。供暖系统的设计热负荷在工程设计中，对于没有设置通风系统、不考虑人体散热量、照明散热量等，设计热负荷可表示为''''''sh12310'dQQQQQQQ带有“’”上标符号都是表示在设计工况下的各种参数•保持房间及工作区在给定温度的热平衡供暖热量Q’＝失热量ΣQ’1-6–得热量ΣQ’7-10-Q’3+Q’10-Q’4-Q’5-Q’6-Q’1''''''12310'shdQQQQQQQ住宅、办公楼等民用建筑--Q’2建筑物或房间的得、失热量的确定围护结构传热耗热量Q’1冷风渗透耗热量Q’2（加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量）；冷风侵入耗热量Q’3（加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量）太阳辐射得热量Q’10'''''12310QQQQQ供暖系统的设计热负荷当室内温度高于室外温度时，通过围护结构向外传递的热量。基本耗热量Q’1j附加（修正）耗热量Q’1x围护结构耗热量Q’1供暖系统的设计热负荷基本耗热量：在设计条件下，通过房间各部分围护结构（门、窗、墙、地板、屋顶）从室内传到室外的稳定传热量的总和。附加（修正）耗热量：在围护结构的传热状况发生变化时对基本耗热量进行修正的耗热量。包括风力附加、高度附加和朝向修正等耗热量。计算围护结构附加（修正）耗热量时，太阳辐射得热量可用减去一部分基本耗热量的方法列入。'''''12310QQQQQ'1,jQ'1,xQ基本耗热量附加耗热量'''''1,1,23jxQQQQQ围护结构基本耗热量围护结构附加耗热量冷风渗透耗热量冷风侵入耗热量前两项表示通过围护结构的计算耗热量，后两项表示室内通风换气所耗的热量。•注：对具有供暖及通风系统的建筑，供暖及通风系统的设计热负荷，需要根据生产工艺设备或建筑物的使用情况，通过得失热量的热平衡和通风的空气量平衡综合考虑才能确定。第一节供暖系统的设计热负荷小结'''''''''''sh123101123djxQQQQQQQQQQQAD多选题D第二节围护结构的基本耗热量墙体的传热过程①室内侧由壁面与邻近空气和其它表面温差引起的自然对流和辐射换热；②内表面向外表面的导热过程；③外表面由温差和风力作用引起的强迫对流•围护结构是指外门﹑外墙﹑外窗﹑地板﹑屋顶等。Buildingenvelope传热特征室内空气温度及围护结构内部温度，由于室内散热设备的散热不稳定及室外空气温度和其他因素发生变化而不断变化；室外空气温度也随着季节和昼夜的变化不断波动。因此，通过围护结构的传热量也随时间而变化，是不稳定传热过程。Q0xtQtntwQnw围护结构传热过程分析•围护结构不稳定传热过程的计算比较复杂，对于室内温度允许有一定波动幅度的一般建筑物，可采用稳定传热过程，由此简化了计算方法，并基本满足要求。稳定传热是指在计算时间内，室内外空气温度和其它传热过程参数都不随时间而改变的传热过程。围护结构基本耗热量计算公式''nwqKFtt22n'w'WW/mCmCCqKFtt—围护结构的基本耗热量，；围护结构的传热系数，；围护结构的面积，；冬季室内计算温度，；供暖室外计算温度，；围护结构的温差修正系数。注意：•该式适用于每部分外围护结构的计算，参数取法不同。•对于一侧不与室外直接接触的内墙，当温差≥5℃时，应计算该围护结构的传热耗热量。•整个房间的基本耗热量Q1.j′等于它的围护结构各部分基本耗热量q′的总和，即'nw'()qKFtt'1,nw''()jQqKFtt一、室内计算温度tn室内计算温度是指距地面2m以内人们活动地区的平均空气温度。室内空气温度的选定，应满足人们生活和生产工艺的要求。•生产要求的室温,一般由工艺设计人员提出。•生活用房间的温度，主要决定于人体的生理热平衡。冬季室内温度标准•根据国内有关卫生部门的研究结果认为：当人体衣着适宜，保暖量充分且处于安静状况时，室内温度20℃比较舒适。18℃无冷感，15℃是产生明显冷感的温度界限。《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)规定民用建筑供暖室内计算温度（GB50736-2012）序号房间名称室内温度(℃)序号房间名称室内温度(℃)一．住宅、宿舍三．餐饮1住宅、宿舍的卧室与起居室18-201餐厅、饮食、小吃、办公182住宅的厨房152洗碗间、制作间、洗手间、配餐间163住宅、宿舍的走廊14-163厨房、热加工间104住宅、宿舍的厕所16-184干菜、饮料库85住宅、宿舍的浴室25四．影剧院6集体宿舍的盥洗室181门厅、走道14二办公楼2观众厅、放映室、洗手间161门厅、楼（电）梯163休息厅、吸烟室182办公室204化妆203会议、接待18五．交通4多功能厅181民航候机厅205走道、洗手间、公共食堂162候车厅、售票厅166车库53公共卫生间16《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)规定•生产厂房的工作地点轻作业：18~21℃，中作业：16~18℃,重作业：14~16℃,过重作业：12~14℃；工业企业设计卫生标准（GBZ1）WBGT指数(wetbulbglobetemperatureindex)：又称湿球黑球温度，是综合评价人体接触作业环境热负荷的一个基本参量，单位为℃本地区室外通风设计温度≥30℃的地区，表8中规定的WBGT指数相应增加1℃。《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）规定•生产厂房的工作地点轻作业：18~21℃，中作业：16~18℃,重作业：14~16℃,过重作业：12~14℃；工业企业设计卫生标准（GBZ1）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010）高大的工业厂房（顶﹑底﹑墙﹑窗分别计算）。•高大厂房温度分布特点：室内温度分布不均匀，影响围护结构传热。由于对流作用，使顶部空气温度高于底部空气温度，通过上部围护结构的传热量增加。由于温度梯度的存在，tn的取法不一。，当层高超过4m的建筑物或房间，tn按下列规定采用：•计算地面的耗热量时，应采用工作地点的温度，tg；•计算屋顶和天窗耗热量时，应采用屋顶下的温度，td；•计算门、窗和墙的耗热量时，应采用室内平均温度tnp。g2dnpttt屋顶下的空气温度td受车间性质、设备的布置和供暖方式等影响，确定较为复杂，最好是按已有的类似厂房进行实测确定；在一些散热比较均匀的车间，用温度梯度法确定，即：td=tg+△tH(H-2)℃式中:H—屋顶距地面的高度，m；△tH—温度梯度，℃/m。应根据车间散热设备的散热情况定，通常取△tH=0.3~1.5℃/m对于散热量小于23W/m2的生产厂房，当其温度梯度值不能确定时，可用工作地点温度计算围护结构耗热量，但应按后面讲述的高度附加的方法进行修正，增大计算耗热量。对于低温热水地板辐射供暖，由于它是以地板作为散热面以热辐射和对流两种方式向房间供暖，形成较合理的室内温度场和热辐射作用，人的实感温度相对较高，可有2～3℃的等热舒适度效应。全面辐射供暖的耗热量，应将室内计算温度取值降低2℃，或按常规计算热负荷乘以0.9～0.95的修正系数。二、供暖室外计算温度tw'供暖室外计算温度的确定，对供暖系统设计有很关键性的影响。•如采用过低的tw’值，使供暖系统的造价增加；•如采用值过高，则不能保证供暖效果。目前国内外选定供暖室外计算温度的方法，可以归纳为两种：•一是根据围护结构的热惰性原理；•二是根据不保证天数的原则来确定。'nw'()qKFtt采用热惰性原理•规定供暖室外计算温度要按50年中最冷的八个冬季最冷的连续5天的日平均温度的平均值确定•根据热惰性原理确定供暖室外计算温度，规定值比较低采用不保证天数方法的原则•人为允许有几天时间可以低于规定的供暖室外计算温度值，亦即容许这几天室内温度可能稍低于室内计算温度值。•不保证天数根据各国规定而有所不同，有规定1天、3天、5天等。我国供暖室外计算温度值的确定原则•《规范》规定；•“供暖室外计算温度，应采用历年平均不保证5天的日平均温度”。•《民规2012》，是指1971年1月1日至2000年12月31日30年的气象统计资料里，不得有多于150天的实际日平均温度低于所选定的室外计算温度值。（《暖规》采取的是1951-1980的数据）•我国北方一些城市的供暖室外计算温度值，详见《规范》附录。3、温差修正系数α值•对供暖房间围护结构外侧不是与室外空气直接接触，而中间隔着不供暖房间或空间的场合，一般非供暖房间的温度未知，仍采用供暖室外计算温度tw’，需要通过热平衡确定。由此产生的误差引入围护结构的温差修正系数α。•推导过程如下：1、供暖房间2、非供暖房间1、供暖房间2、非供暖房间hn'ttKFqnh'nwtttt'q•F—供暖房间所计算的围护结构表面积，m2；•K—供暖房间所计算的围护结构的传热系数，W/m