第一章 供暖系统设计热负荷1

2020/3/41第一章供暖系统设计热负荷2222020/3/42上篇：供暖工程掌握完成建筑物室内供暖系统设计所必备的基本知识。主要目的：主要内容：供暖系统设计热负荷室内供暖系统末端装置（散热器）室内热水供暖系统室内供暖系统的水力计算地板辐射采暖3332020/3/43§1-1供暖系统设计热负荷一、供暖系统设计热负荷Q'（p10）在设计室外温度下，为维持室内要求的温度，供暖系统在单位时间内向房间或建筑物供给的热量。Q(系统供热）QshQd冬季维持室内温度供暖系统热负荷4442020/3/44二、供暖系统设计热负荷的计算（p10）对于民用住宅、办公楼等：Q'd:太阳辐射得热量（Q'10）围护结构传热耗热量（Q'1=Q'1j+Q'1x)Q'sh冷风渗透耗热量（Q'2）冷风侵入耗热量（Q'3）Q'=Q'1j+Q'1x+Q'2+Q'3工程上：§1-1供暖系统设计热负荷Q'=Q'sh-Q'd围护结构基本耗热量附加（修正）耗热量5552020/3/45§1-2围护结构的基本耗热量围护结构基本耗热量——按稳定传热过程计算出的围护结构向外传热量。（p10）室内计算温度供暖室外计算温度传热系数温差修正系数传热面积)tt(Fkqwnj1（W）一个围护结构的基本耗热量：一个房间的基本耗热量：iwnii)tt(FKj11jqQ（W）6662020/3/46室内计算温度tn（℃）tn=16-24℃民用建筑主要房间：距地面2m以内人们活动地区的平均空气温度。不同用途的房间室内计算温度见《暖通规范》（03）§1-2围护结构的基本耗热量层高高于4m的厂房（散热量23W/m2)时地面基本耗热量采用室内计算温度（tn);屋顶、天窗采用屋顶下的温度（td);墙、门窗采用平均温度：tpj=（tn+td)/2t)2H(ttnd)m/C5.1~3.0t(7772020/3/47§1-2围护结构的基本耗热量供暖室外计算温度t'w（℃）确定方法：不保证天数法、热惰性原理法我国采用不保证天数法(不保证5天），气象资料是51年-80年的)北京地区：t'w=-9（℃）冬季采用空调取暖时，平均不保证1天北京：t'w=-12（℃）8882020/3/48围护结构传热系数k（W/m2℃）wiinwiin111RR1K多层均质材料组成的围护结构§1-2围护结构的基本耗热量内表面换热系数外表面换热系数材料层的导热系数常用围护结构传热系数可查相关手册9992020/3/49围护结构传热系数k（W/m2℃）§1-2围护结构的基本耗热量双向非均质材料组成的围护结构材料层的平均传热阻：)](AA[Rn1wnioiipjRRRwpjnRRRK1修正系数1010102020/3/410空气间层的传热系数查相关资料围护结构传热系数k（W/m2℃）§1-2围护结构的基本耗热量间层换热强度与间层厚度、间层设置方向、形状、密封性等有关相同厚度时，热流由上向下热阻最大，反之最小，间层竖向时热阻居中间层厚度大于4mm，热阻不再随厚度增加空气间层形式：双层玻璃、空心砖、封闭空气层1111112020/3/411围护结构传热系数k（W/m2℃）§1-2围护结构的基本耗热量地面传热系数按地带确定：第一地带第二地带第三地带第四地带最多可划分四个地带1212122020/3/412围护结构传热系数k（W/m2℃）地面传热系数按地带确定：§1-2围护结构的基本耗热量不保温地面各地带传热系数(K0）可直接查手册保温地面各地带传热系数（K'0）应加入保温材料热阻0000R1KRRii铺设在地垄墙上的各地带传热系数（）001811KR.K1313132020/3/413相邻两个房间温差大于或等于5℃或隔墙传热量大于房间负荷10%时需计算通过隔墙或楼板的传热量。温差修正系数α)tt(Fkqwnj1)tt(Fkqnnj1统一：)tt(Fkqwnj1wt为什么引入温差修正系数？ntnt§1-2围护结构的基本耗热量1414142020/3/414围护结构的传热面积F（m2）墙墙墙窗窗窗门窗地、顶墙地、顶地、顶墙墙窗墙门§1-2围护结构的基本耗热量门窗地、顶墙地、顶地、顶墙墙窗墙门墙墙墙窗窗窗1515152020/3/415外墙高度方向：中间层：从本层地面到上层地面顶层：从本层地面到屋顶外表面（斜屋顶：从本层地面到闷顶保温层）底层：从地板下表面到上层表面水平方向：(外廓尺寸)外墙从外表面量起内墙从中心线量起门、窗：按外墙外表面净尺寸§1-2围护结构的基本耗热量1616162020/3/416闷顶和地面平屋顶顶棚面积按外廓尺寸。闷顶和地面的面积按外墙的内廓尺寸计算。实际计算时，地面面积按地带分别计算,第Ⅰ地带两外墙拐角处的正方形面积计算两次。第一地带第二地带第三地带第四地带§1-2围护结构的基本耗热量1717172020/3/417地下室的地下部分按地面处理室外室内§1-2围护结构的基本耗热量1818182020/3/418包括：朝向修正、风力附加、高度附加一、朝向修正耗热量（p18）考虑到太阳辐射对围护结构基本耗热量的修正北、东北、西北：0%~10%东、西：-5%东南、西南：-10%~-15%南：-15%~-20%§1-3围护结构修正（附加）耗热量各朝向的附加率（xch）：日照率低于35%的地区：东、西向不修正东南、西南和南向：-10%~01919192020/3/419考虑风速变化而对围护结构基本耗热量的附加一般可以忽略，只对于河边、海岸等地方的建筑以及城镇、厂区特别高出的建筑，在垂直的围护结构基本耗热量基础上附加5%-10%。二、风力附加耗热量（p19）)tt(Fkqwnj1wiinwiin111RR1K§1-3围护结构修正（附加）耗热量与风速有关，表中数值对应于4m/s（平均风速）2020202020/3/420民用房间和散热量小的工业厂房高于4米时，每高出1米附加2%，但总附加率不应大于15%。楼梯间不需附加。考虑房屋高度对围护结构耗热量影响而附加的耗热量三、高度附加耗热量（p19))qqq(xQfchggj1ntntt)tt(Fkqwnj1对于屋顶，实际值大于计算值()ntt§1-3围护结构修正（附加）耗热量附加量：2121212020/3/421四、房间围护结构传热耗热量的计算§1-3围护结构修正（附加）耗热量)xx)(tt(KF)x(QQQQchfwngxj111111高度附加率风力附加率朝向修正率2222222020/3/422§1-4冷风渗透耗热量（p19）凡暴露于室外的可开启的门、窗等均应计算其冷风渗透耗热量。冷风渗透的动力来自两方面：风压、热压冷风渗透耗热量的计算方法：缝隙法（相对准确，用于设计计算）换气次数法（较粗糙，用于民建概算）百分数法（最粗糙，用于工建概算）2323232020/3/423§1-4冷风渗透耗热量室内室外wpnpp中性面室外室内热压的形成hz2424242020/3/424L：每米缝隙的理论渗透空气量，m3/(m.h)；m：冷风渗透压差综合修正系数；b：门、窗缝隙渗风指数，b=0.56~0.78，无资料时取b=0.67;l：门、窗缝隙长度，m；缝隙法（03规范规定）)tt(cV.Qwnpw27802（W）§1-4冷风渗透耗热量blLVm（m3/h）2525252020/3/425§1-4冷风渗透耗热量b)VρaL20w2（V0:基准高度（10m）冬季最多风向的平均风速（查规范）a:门、窗缝隙渗风系数，（无实测资料时，根据外窗气密性等级，查规范）blLVm（m3/h）节能设计标准（95）规定：1~6层建筑不低于3级7~30层建筑不低于2级2626262020/3/426)Cn(ccmbrfh1c§1-4冷风渗透耗热量nwn.fztttVhc)hh(C273702040b.h)h.(c4030风压差系数（可取0.7）热压系数朝向修正系数高度修正系数有效热压差与风压差比查手册blLVm（m3/h）竖井内温度门窗中心线标高注：h0.4中的h小于10m时，应按10m计算2727272020/3/427§1-4冷风渗透耗热量表D.0.2-1外门窗缝隙渗风系数下限值2828282020/3/428计算时应注意：若计算得C≦-1，则所计算楼层所有朝向门窗的冷风渗透耗热量为零。若计算得C-1，m≦0，则所计算楼层该朝向门窗的冷风渗透耗热量为零。若计算得C-1，m0,需采用上述公式计算各门窗的冷风渗透耗热量。§1-4冷风渗透耗热量2929292020/3/429换气次数法V'：房间的体积，m3；k:换气次数，次/h。(查手册）§1-4冷风渗透耗热量百分数法根据高度和玻璃窗的层数直接查手册)tt(cV.Qwnpw27802（W）VkV（m3/h）3030302020/3/430§1-5冷风侵入耗热量(p21)对于有可开启的外门的房间需计算该部分耗热量。对于短时间开启的门：NQm,j,13Q外门附加率（见手册）对于长时间开启的门:应先按工业通风计算冷风侵入量，再计算其耗热量对于阳台门，不需考虑冷风侵入耗热量外门基本耗热量3131312020/3/431§1-5冷风侵入耗热量(p21)关于冷风侵入耗热量的说明：《规范》（03）将冷风侵入耗热量归到围护结构附加耗热量内计算(称为外门附加耗热量)，计算方法相同。但外门附加耗热量应计入高度附加耗热量的基数内。)xxx)(tt(KF)x(QQQQmchfwng111213232322020/3/432§1-6分户计量采暖系统设计热负荷（加）比较认可的看法是计量采暖系统的设计室温宜比现行标准提高2℃。一、分户计量采暖系统室内计算温度二、分户计量采暖系统房间的设计热负荷户间热负荷——由于分室调温而出现的温差引起的向临户的传热量。分户计量房间热负荷常规采暖房间热负荷户间热负荷户间热负荷不统计在采暖系统的总负荷内。3333332020/3/433户间热负荷的计算：（不同的地区方法不同）北京市《新建集中采暖住宅分户热计量设计技术规程》给定的原则：对于集中采暖，不采用地板采暖时，取6℃温差计算楼板或隔墙传热量，采用地板采暖时，取8℃温差计算楼板或隔墙传热量；对于采用分户独立热源采暖的热用户，户间传热负荷温差宜按10℃计算；以各户间传热量总和的适当比例做为户间总传热负荷，一般取50%；顶层或底层可取70~80%；户间传热量不宜大于房间基本采暖热负荷的80%。§1-6分户计量采暖系统设计热负荷3434342020/3/434§1-7低温热水地板辐射采暖热负荷方法1：按前述方法计算，然后将计算结果乘0.9~0.95方法2：按前述计算方法计算，但室内计算温度比标准低2゜C注意：1、可不考虑高度附加2、对于敷设加热管的地面，不应计算地面的传热损失3、对于分户计量系统应考虑户间传热。4、局部辐射采暖应按规范中规定的方法进行折算3535352020/3/435——围护结构内表面温度过低会使围护结构内表面结露和使人体感到不舒服，为此限定的围护结构热阻。一、围护结构最小传热阻nywenRtttR)(min0△ty：允许的最大温差（查手册）twe：冬季围护结构室外计算温度（按热惰性指标查手册）Rn：围护结构内表面换热阻（查手册）§1-8围护结构最小传热阻和经济传热阻(p25)3636362020/3/436二、围护结构经济传热阻1、热阻对建筑物能耗和造价的影响？R0↑→材料保温性能好→造价↑，能耗↓（运行费用↓）R0↓→材料保温性能差→造价↓，能耗↑（运行费用↑）使建设费用和运行费用之和最小的围护