《供熱工程》第一課熱負荷計算ppt課件

能源與安全工程學院成劍林 第一章供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷 1 供暖設(shè)計熱負荷的計算 主要是圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量的計算及修正耗熱量的計算 2 供暖設(shè)計熱負荷與熱負荷的區(qū)別 本章重點及難點 第一節(jié)供暖系統(tǒng)設(shè)計熱負荷 人們?yōu)榱松a(chǎn)和生活 要求室內(nèi)保證一定的溫度 一個建筑物或者房間可能有各種得熱和散失熱量的途徑 當建筑物或者房間的失熱量大于得熱量時 為了保持室內(nèi)在要求溫度下的熱平衡 需要由供暖通風系統(tǒng)補進熱量 以保證室內(nèi)要求的溫度 供暖系統(tǒng)通常利用散熱器向房間散熱 通風系統(tǒng)送入高于室內(nèi)要求溫度的空氣 一方面向房間不斷地補充新鮮空氣 另一方面也為房間提供熱量 供暖系統(tǒng)熱負荷的意義 1 物理意義是指冬季供暖房間所需要的熱量 即供暖房間的散熱器在一定時間內(nèi)散出的熱量 2 實際意義是供暖設(shè)計的主要依據(jù) 它決定著供暖系統(tǒng)的規(guī)模和散熱設(shè)備的多少 教材書上沒有 請記筆記 第一節(jié)供暖系統(tǒng)設(shè)計熱負荷 供暖系統(tǒng)的熱負荷是指某一室外溫度tw下 為了達到要求的室內(nèi)溫度tn 供暖系統(tǒng)在單位時間內(nèi)向建筑物供給的熱量 它隨著建筑物得失熱量的變化而變化 供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷是指在設(shè)計室外溫度tw 下 為達到要求的室內(nèi)溫度tn 系統(tǒng)在單位時間內(nèi)向建筑物供給的熱量Q 它是設(shè)計供暖系統(tǒng)的最基本依據(jù) tw tw 有何區(qū)別 有何影響 第一節(jié)供暖系統(tǒng)設(shè)計熱負荷 tw tw 有何區(qū)別 有何影響 第一節(jié)供暖系統(tǒng)設(shè)計熱負荷 供暖系統(tǒng)的熱負荷是指某一室外溫度tw下 為了達到要求的室內(nèi)溫度tn 供暖系統(tǒng)在單位時間內(nèi)向建筑物供給的熱量 它隨著建筑物得失熱量的變化而變化 供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷是指在設(shè)計室外溫度tw 下 為達到要求的室內(nèi)溫度tn 系統(tǒng)在單位時間內(nèi)向建筑物供給的熱量Q 它是設(shè)計供暖系統(tǒng)的最基本依據(jù) 熱負荷 變化的值 設(shè)計熱負荷 定值 建筑物或房間的得 失熱量的確定 失熱量 1 圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量Q1 2 冷風滲透耗熱量Q2 加熱由門 窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量 3 冷風侵入耗熱量Q3 加熱由門 孔洞及相鄰房間侵入的冷空氣的耗熱量 4 水分蒸發(fā)的耗熱量Q4 5 加熱由外部運入的冷物料和運輸工具的耗熱量Q5 6 通風耗熱量 通風系統(tǒng)將空氣從室內(nèi)排到室外所需要帶走的熱量 得熱量 7 生產(chǎn)車間最小負荷班的工藝設(shè)備散熱量Q7 8 非供暖通風系統(tǒng)的其它管道和熱表面的散熱量Q8 9 熱物料散熱量Q9 10 太陽輻射熱量Q10通過其它途徑散失或獲得的熱量Q11 注 1 不經(jīng)常的散熱量 可不計入 經(jīng)常而不穩(wěn)定的散熱量 應采用小時平均值 2 對于民用建筑以及產(chǎn)熱量很少的工業(yè)建筑 熱負荷主要考慮圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量 冷風滲透耗熱量 冷風侵入耗熱量 太陽輻射得熱量 注 3 對于集中供暖分戶熱計量供暖系統(tǒng) 在確定戶內(nèi)采暖設(shè)備容量和計算戶內(nèi)管道時 還應考慮間歇供暖和分室調(diào)節(jié)引起的隔墻或樓板間的傳熱 也稱戶間傳熱負荷 戶間傳熱負荷不統(tǒng)計在供暖系統(tǒng)的總熱負荷內(nèi) 4 對戶內(nèi)供暖系統(tǒng) 其供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷 應為圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量 冷風侵入耗熱量與戶間傳熱負荷之和 教材書上沒有 請記筆記 供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷 在工程設(shè)計中 對于沒有設(shè)置通風系統(tǒng) 不考慮太陽輻射 人體散熱量 照明散熱量等 設(shè)計熱負荷可表示為 帶有 上標符號都是表示在設(shè)計工況下的各種參數(shù) 建筑物或房間的得 失熱量的確定 圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量Q1冷風滲透耗熱量Q2 加熱由門 窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量 冷風侵入耗熱量Q3 加熱由門 孔洞及相鄰房間侵入的冷空氣的耗熱量 太陽輻射熱量Q10 供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷 當室內(nèi)溫度高于室外溫度時 通過圍護結(jié)構(gòu)向外傳遞的熱量 基本耗熱量Q1j 附加 修正 耗熱量Q1x 圍護結(jié)構(gòu)耗熱量Q1 供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷 基本耗熱量 在設(shè)計條件下 通過房間各部分圍護結(jié)構(gòu) 門 窗 墻 地板 窗頂 從室內(nèi)傳到室外的穩(wěn)定傳熱量的總和 附加 修正 耗熱量包括風力附加 高度附加和朝向修正等耗熱量 供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷 在工程設(shè)計中 供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷 一般可分為幾部分進行計算 圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量 圍護結(jié)構(gòu)的附加 修正耗熱量 供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷 計算圍護結(jié)構(gòu)附加 修正 耗熱量時 太陽輻射得熱量可用減去一部分基本耗熱量的方法列入 風力和高度影響用增加一部分基本耗熱量的方法進行附加 前兩項表示通過圍護結(jié)構(gòu)的計算耗熱量 后兩項表示室內(nèi)通風換氣所耗的熱量 注 對具有供暖及通風系統(tǒng)的建筑 供暖及通風系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷 需要根據(jù)生產(chǎn)工藝設(shè)備或建筑物的使用情況 通過得失熱量的熱平衡和通風的空氣量平衡綜合考慮才能確定 第一節(jié)供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷 小結(jié) 第二節(jié)圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量 在工程設(shè)計中 圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量是按一維穩(wěn)定傳熱過程進行計算的 實際上 室內(nèi)散熱設(shè)備散熱不穩(wěn)定 室外空氣溫度隨季節(jié)和晝夜變化不斷波動 這是一個不穩(wěn)定傳熱過程 圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量計算公式 圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) 圍護結(jié)構(gòu)的面積 冬季室內(nèi)計算溫度 供暖室外計算溫度 圍護結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù) 圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量計算公式 整個建筑物或房間的基本耗熱量 一 室內(nèi)計算溫度tn 室內(nèi)計算溫度是指距地面2米以內(nèi)人們活動地區(qū)的平均空氣溫度 室內(nèi)空氣溫度的選定 應滿足人們生活和生產(chǎn)工藝的要求 生產(chǎn)要求的室溫 一般由工藝設(shè)計人員提出 生活用房間的溫度 主要決定于人體的生理熱平衡 冬季室內(nèi)溫度標準 根據(jù)國內(nèi)有關(guān)衛(wèi)生部門的研究結(jié)果認為 當人體衣著適宜 保暖量充分且處于安靜狀況時 室內(nèi)溫度20 比較舒適 18 無冷感 15 是產(chǎn)生明顯冷感的溫度界限 采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范 GB50019 2003 規(guī)定 集中供暖冬季室內(nèi)計算溫度 按下列規(guī)定采用 1 民用建筑的主要房間 宜采用16 24 2 生產(chǎn)廠房的工作地點輕作業(yè) 18 21 中作業(yè) 16 18 重作業(yè) 14 16 過重作業(yè) 12 14 工業(yè)企業(yè)設(shè)計衛(wèi)生標準 GBZ1 室內(nèi)空氣質(zhì)量標準 GB T18883 采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范 GB50019 2003 規(guī)定 對于高度較高的生產(chǎn)廠房 通過上部圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量增加 層高超過4m的建筑物或房間 冬季室內(nèi)計算溫度tn 應按下列規(guī)定采用 1 計算地面的耗熱量時 應采用工作地點的溫度 tg 2 計算屋頂和天窗耗熱量時 應采用屋頂下的溫度 td 3 計算門 窗和墻的耗熱量時 應采用室內(nèi)平均溫度tp j tg td 2 采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范 規(guī)定 屋頂下的空氣溫度td確定公式td tg H 2 t對于散熱量小于23w m2的生產(chǎn)廠房 其溫度梯度值不能確定時 可用工作地點溫度計算圍護結(jié)構(gòu)耗熱量 但應按高度附加的方法進行修正 二 供暖室外計算溫度tw 供暖室外計算溫度的確定 對供暖系統(tǒng)設(shè)計有很關(guān)鍵性的影響 如采用過低的tw 值 使供暖系統(tǒng)的造價增加 如采用值過高 則不能保證供暖效果 目前國內(nèi)外選定供暖室外計算溫度的方法 可以歸納為兩種 是根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)的熱惰性原理 二是根據(jù)不保證天數(shù)的原則來確定 采用熱惰性原理 規(guī)定供暖室外計算溫度要按50年中最冷的八個冬季最冷的連續(xù)5天的日平均溫度的平均值確定根據(jù)熱惰性原理確定供暖室外計算溫度 規(guī)定值比較低 采用不保證天數(shù)方法的原則 人為允許有幾天時間可以低于規(guī)定的供暖室外計算溫度值 亦即容許這幾天室內(nèi)溫度可能稍低于室內(nèi)計算溫度值 不保證天數(shù)根據(jù)各國規(guī)定而有所不同 有規(guī)定1天 3天 5天等 我國供暖室外計算溫度值的確定原則 暖通規(guī)范 規(guī)定 供暖室外計算溫度 應采用歷年平均不保證5天的日平均溫度 對大多數(shù)城市來說 是指1951一1980年共30年的氣象統(tǒng)計資料里 不得有多于150天的實際日平均溫度低于所選定的室外計算溫度值我國北方一些城市的供暖室外計算溫度值 詳見 暖通規(guī)范 附錄 暖通規(guī)范 附錄 暖通規(guī)范 附錄 三 溫差修正系數(shù)a值 溫差修正系數(shù)a值 對供暖房間圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)不是與室外空氣直接接觸 而中間隔著不供暖房間或空間的場合 通過該圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量的計算采用了圍護結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù) 1 供暖房間2 非供暖房間 三 溫差修正系數(shù)a值 傳熱達到熱平衡時 非供暖房間或空間的溫度 此值大小取決于非供暖房間或空間的保溫性能和透氣狀況 對于保溫性能差和易于室外空氣流通的情況 不供暖房間或空間的空氣溫度更接近于室外空氣溫度 則此值接近于1 具體見附錄1 2 溫差修正系數(shù) 值 1 a值僅適用于不與室外直接相連的圍護結(jié)構(gòu) 且tn th 5 時 2 計算外墻時 a 1 3 a值的取法與圍護結(jié)構(gòu)的特征有關(guān) 根據(jù)經(jīng)驗得出的各種不同情況的a值見附錄1 2 與相鄰房間的溫差大于或等于5 時 應計算通過隔墻或樓板的傳熱量 與相鄰房間的溫差小于5 時 且通過隔墻或樓板的傳熱量大于該房間熱負荷的10 時 應計算其傳熱量 溫差修正系數(shù) 值 四 圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)K值 一般建筑物的外企和屋頂都屬于均質(zhì)多層材料的平壁結(jié)構(gòu) 其傳熱過程如圖 四 圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)K值 圍護結(jié)構(gòu)表面換熱過程是對流和輻射的總和過程 圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱是壁面與臨近空氣和其他壁面由于溫差引起的自然對流和輻射換熱作用 而在圍護結(jié)構(gòu)外表面主要是由于風力作用產(chǎn)生的強迫對流換熱 輻射換熱占的比例較小 1 勻質(zhì)多層材料 平壁 的傳熱系數(shù)K值 四 圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)K值 圍護結(jié)構(gòu)傳熱阻 內(nèi)表面換熱系數(shù) 外表面換熱系數(shù) 各層材料導熱系數(shù) 各層的厚度 附錄1 3 附錄1 4 2 兩向非勻質(zhì)圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)值 傳統(tǒng)的實心磚墻 傳熱系數(shù)值較高 從節(jié)能角度出發(fā) 采用各種形式的空心砌塊 或填充保溫材料的墻體二維傳熱 2 兩向非勻質(zhì)圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)值 自學內(nèi)容 3 空氣間層傳熱系數(shù)K值 應用場合嚴寒地區(qū) 一些高級民用建筑 常用的形式 雙層玻璃 復合墻體的空氣間層 間層中的空氣導熱系數(shù)比組成圍護結(jié)構(gòu)的其他材料的導熱系數(shù)小 增加了圍護結(jié)構(gòu)傳熱阻 空氣間層傳熱同樣是輻射與對流換熱的綜合過程 在間層壁面涂覆輻射系數(shù)小的反射材料 如鋁箔等 可有效增大困難過期間層的換熱阻 3 空氣間層傳熱系數(shù)K值 對流換熱強度 與間層的強度 間層設(shè)置的方向和形狀 以及密封性等因素有關(guān) 當厚度相同時 熱流朝下的空氣間層熱阻最大 豎壁次之 而熱流朝上的空氣間層熱阻最小 同時 在達到一定厚度后 反而易于對流換熱 熱阻的大小幾乎不隨厚度增加而變化了 3 空氣間層傳熱系數(shù)K值 具體詳見手冊P25表3 1 11 4 地面的傳熱系數(shù) 室內(nèi)地面的傳熱系數(shù)隨著離外墻的遠近而變化 在冬季室內(nèi)熱量通過靠近外墻地面?zhèn)鞯绞彝獾穆烦梯^短 熱阻較小 而通過遠離外墻地面?zhèn)鞯绞彝獾穆烦梯^長 熱阻增大 因此 室內(nèi)地面的傳熱系數(shù) 熱阻 隨著離外墻的遠近而有變化 但在離外墻約8m以遠的地面 傳熱量基本不變 4 地面的傳熱系數(shù)的近似計算方法 1 貼土非保溫地面 組成地面的各層材料導熱系數(shù)都大于1 16W m 2 貼土保溫地面 組成地面的各層材料中 有導熱系數(shù)小于1 16w m 的保溫層 3 鋪設(shè)在地壟墻上的保溫地面 貼土非保溫地面 第一地帶靠近墻角的地面面積需要計算兩次 工程計算中 也有采用對整個建筑物或房間地面以平均傳熱系數(shù)進行計算的簡易方法 可詳見 供暖通風設(shè)計手冊 地面?zhèn)鳠岬貛У膭澐?非保溫地面的傳熱系數(shù)和換熱阻 貼土保溫地面 貼土保溫地面各地帶的熱阻值 可按下式計算 鋪設(shè)在地壟墻上的保溫地面 鋪設(shè)在地壟墻上的保溫地面各地帶的換熱阻值可按下式計算 五 圍護結(jié)構(gòu)傳熱面積的丈量 外墻面積的丈量 高度從本層地面算到上層的地面 對平屋頂?shù)慕ㄖ?最頂層的丈量是從最頂層的地面到平屋頂?shù)耐獗砻娴母叨?而對有悶頂?shù)男蔽菝?算到悶頂內(nèi)的保溫層表面 平面尺寸應按建筑物外廓尺寸計算 兩相鄰房間以內(nèi)墻中線為分界線 五 圍護結(jié)構(gòu)傳熱面積的丈量 門 窗的面積按外墻外面上的凈空尺寸計算 悶頂和地面的面積 應按建筑物外墻以內(nèi)的內(nèi)廓尺寸計算 對平屋頂 頂棚面積按建筑物輪廓尺寸計算 五 圍護結(jié)構(gòu)傳熱面積的丈量 地下室面積的丈量 位于室外地面以下的外墻 其耗熱量計算方法與地面的計算相同 但傳熱地帶的劃分 應從室外地面相平的墻面算起 以及把地下室外墻在室外地面以下的部分 看作是地下室地面的延伸 回顧 室內(nèi)計算溫度tn室外計算溫度tw 溫差修正系數(shù)a圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)K圍護結(jié)構(gòu)傳熱面積F 要求 理解各參數(shù)的意義合理選擇各個參數(shù)值 第三節(jié)圍護結(jié)構(gòu)的附加 修正 耗熱量 附加 修正 耗熱量有 朝向修正耗熱量風力附加耗熱量高度附加耗熱量 一 朝向修正耗熱量 朝向修正耗熱量 是考慮建筑物受太陽照射影響而對圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量的修正 計算方法 需要修正的耗熱量等于垂直的外圍護結(jié)構(gòu) 門 窗 外墻及屋頂?shù)拇怪辈糠?的基本耗熱量乘以相應的朝向修正率 一 朝向修正耗熱量 朝向修正耗熱量 是考慮建筑物受太陽照射影響而對圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量的修正 一 朝向修正耗熱量 暖通規(guī)范 規(guī)定 按下列規(guī)定的數(shù)值 選用不同朝向的修正率 北 東北 西北0 10 東南 西南 10 一 15 東 西 5 南 15 一 30 一 朝向修正耗熱量 選用上面朝向修正率時 應考慮當?shù)囟救照章?建筑物使用和被遮擋等情況 對于冬季日照率小于35 的地區(qū) 東南 西南和南向修正率 宜采用 10 一0 東 西向可不修正 二 風力附加耗熱量 風力附加耗熱量是考慮室外風速變化而對圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量的修正 計算方法 在一般情況下 不必考慮風力附加 只對建在不避風的高地 河邊 海岸 曠野上的建筑物 以及城鎮(zhèn) 廠區(qū)內(nèi)特別突出的建筑物 才考慮垂直外圍結(jié)構(gòu)附加5 一10 三 高度附加耗熱量 高度附加耗熱量是考慮房屋高度對圍護結(jié)構(gòu)耗熱量的影響而附加的耗熱量 計算方法 暖通規(guī)范 規(guī)定 民用建筑筑和工業(yè)輔助建筑物 樓梯間除外 的高度附加率 當房間高度大于4m時 高出1m應附加2 但總的附加率不應大于15 應注意 高度附加率 應附加于房間各圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量和其它附加 修正 耗熱量的總和上 通過圍護結(jié)構(gòu)的總耗熱量 建筑物或房間在室外供暖計算溫度下 通過圍護結(jié)構(gòu)的總耗熱量 可用下式綜合表示 第四節(jié)圍護結(jié)構(gòu)的最小傳熱阻與經(jīng)濟傳熱阻 在供暖期間 圍護結(jié)構(gòu)應滿足使用要求 衛(wèi)生要求和經(jīng)濟要求 需要利用 圍護結(jié)構(gòu)最小傳熱阻 或 經(jīng)濟傳熱阻 的概念 第四節(jié)圍護結(jié)構(gòu)的最小傳熱阻與經(jīng)濟傳熱阻 確定圍護結(jié)構(gòu)傳熱阻時 圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度是一個最主要的約束條件 除了浴室等相對濕度很高的房間以外 應滿足內(nèi)表面不結(jié)露的要求 內(nèi)表面結(jié)露可能會導致耗熱量增大和使圍護結(jié)構(gòu)易于損壞 第四節(jié)圍護結(jié)構(gòu)的最小傳熱阻與經(jīng)濟傳熱阻 室內(nèi)空氣溫度與圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度的溫度差還要滿足衛(wèi)生要求 當內(nèi)表面溫度過低 人體向外輻射熱過多 會產(chǎn)生不舒適感 圍護結(jié)構(gòu)的最小傳熱阻的確定 在穩(wěn)定傳熱條件下 圍護結(jié)構(gòu)傳熱阻 內(nèi)表面?zhèn)鳠嶙?室內(nèi)外空氣溫度 圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度之間關(guān)系如下 圍護結(jié)構(gòu)的最小傳熱阻的確定 工程設(shè)計中 規(guī)定了在不同類型建筑物內(nèi) 冬季室內(nèi)計算溫度與外圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的允許溫度差值 圍護結(jié)構(gòu)的最小傳熱阻的確定 第八節(jié)圍護結(jié)構(gòu)的最小傳熱阻與經(jīng)濟傳熱阻 冬季圍護結(jié)構(gòu)室外計算溫度tw e 按圍護結(jié)構(gòu)熱惰性指標D值分成四個等級來確定 見表l 6 第八節(jié)圍護結(jié)構(gòu)的最小傳熱阻與經(jīng)濟傳熱阻 當采用D 6的圍護結(jié)構(gòu) 所謂重質(zhì)墻 時 采用供暖室外計算溫度tw 作為校驗圍護結(jié)構(gòu)最小傳熱阻的冬季室外計算溫度 當采用D 6的中型和輕型圍護結(jié)構(gòu)時 為了能保證與重質(zhì)墻圍護結(jié)構(gòu)相當?shù)膬?nèi)表面溫度波動幅度 就得采用比供暖室外計算溫度更低的溫度 作為檢驗輕型或中型圍護結(jié)構(gòu)最小傳熱阻的冬季空外計算溫度 勻質(zhì)多層材料組成的平壁圍護結(jié)構(gòu)的D值計算 例題1 1 哈爾濱市 住宅建筑 外墻為2磚墻 內(nèi)抹灰 20mm 試計算其傳熱系數(shù)值 并與應采用的最小傳熱阻相對比 例題1 1 解 1 哈爾濱市供暖室外計算溫度 tw 26 由附錄1 2查出 磚墻的導熱系數(shù) 0 81W m 內(nèi)表面抹灰砂漿的導熱系數(shù) 0 87W m 根據(jù)公式 1 8 表 1 1 和表 1 2 得R 0 786m2 WK 1 R 1 27W m2 例題1 1 2 確定圍護結(jié)構(gòu)的最小傳熱阻首先確定圍護結(jié)構(gòu)的熱惰性指標D值 6 383 0 244 6 627 6根據(jù)表1 6規(guī)定 該圍護結(jié)構(gòu)屬重型結(jié)構(gòu) 類型I 冬季室外計算溫度tw e tw 26 根據(jù)公式 1 15 并查附錄 1 5 ty 6 R min a tn tw e tyRn 0 843w m2 例題1 1 通過計算可見 該外墻圍護結(jié)構(gòu)的實際傳熱阻R 小于最小傳熱阻R min值 不滿足 暖通規(guī)范 規(guī)定 故外墻應加厚到兩磚半 620mm 或采用保溫墻體結(jié)構(gòu)型式 建筑圍護結(jié)構(gòu)平均傳熱系數(shù)的計算 第四節(jié)冷風滲透耗熱量 在風力和熱壓造成的室內(nèi)外壓差作用下 室外的冷空氣通過門 窗等縫隙滲入室內(nèi) 被加熱后逸出 把這部分冷空氣從室外溫度加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量 稱為冷風滲透耗熱量 影響冷風滲透耗熱量的因素 影響冷風滲透耗熱量的因素很多 如門窗構(gòu)造 門窗朝向 室外風向和風速 室內(nèi)外空氣溫差 建筑物高低以及建筑物內(nèi)部通道狀況等 總的來說 對于多層 六層及六層以下 的建筑物 由于房屋高度不高 在工程設(shè)計中 冷風滲透耗熱量主要考慮風壓的作用 可忽略熱壓的影響 計算冷風滲透耗熱量的常用方法 常用方法 縫隙法 換氣次數(shù)法 百分數(shù)法 一 按縫隙法計算多層建筑的冷風滲透耗熱量 縫隙法的概念 對多層建筑 可通過計算不同朝向的門 窗縫隙長度以及從每米長縫隙滲入的冷空氣量 確定其冷風滲透耗熱量 這種方法稱為縫隙法 每米長縫隙滲入的空氣量L的確定 可采用表1 7的實驗數(shù)據(jù) 每米門窗縫隙滲入的空氣量L m3 m h 經(jīng)門 窗縫隙滲入室內(nèi)的總空氣量 V Llnm3 h 滲透空氣量的朝向修正系數(shù)n 門 窗縫隙的計算長度 當房間僅有一面或相鄰兩面外墻全部計入其門 窗可開啟部分的縫隙長度 當房間有相對兩面外墻時 僅計入風量較大一面的縫隙 當房間有三面外墻時 僅計入風量較大的兩面的縫隙 當房間有四面外墻時 則計入較多風向的1 2外圍護結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的外門窗縫隙 冷風滲透耗熱量Q2 二 用換氣次數(shù)法計算冷風滲透耗熱量 用于民用建筑的概算法 在工程設(shè)計中 按房間換氣次數(shù)來估算該房間的冷風滲透耗熱量 概算換氣次數(shù) 縫隙法與換氣次數(shù)法的比較 三 用百分數(shù)法計算冷風滲透耗熱量 用于工業(yè)建筑的概算法 由于工業(yè)建筑房屋較高 室內(nèi)外溫差產(chǎn)生的熱壓較大 冷風滲透量可根據(jù)建筑物的高度及玻璃窗的層數(shù) 按表1 9列出的百分數(shù)進行估算 滲透耗熱量占圍護結(jié)構(gòu)總耗熱量的百分率 第五節(jié)冷風侵入耗熱量 在冬季受風壓和熱壓作用下 冷空氣從開啟的外門侵入室內(nèi) 把這部分冷空氣加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量稱為冷風侵入耗熱量 冷風侵入耗熱量 可按下式計算 冷風侵入耗熱量的經(jīng)驗計算法 冷風侵入耗熱量可采用外門基本耗熱量乘以表l 10的百分數(shù)的簡便方法進行計算 亦即 注意事項 表1 10的外門附加率 只適用于短時間開啟的 無熱風幕的外門 對于開啟時間長的外門 冷風侵入量Vw可根據(jù) 工業(yè)通風 等原理進行計算 或根據(jù)經(jīng)驗公式或圖表確定并按公式 1 20 計算冷風侵入耗熱量 此外 對建筑物的陽臺門不必考慮冷風侵入耗熱量 第六節(jié)供暖設(shè)計熱負荷計算例題 例題1 1 圖1 8所示為北京市一民用辦公建筑的平面圖和剖面圖 試校核其外圍結(jié)構(gòu)的最小傳熱阻 并計算其中會議室 101號房間 的供暖設(shè)計熱負荷 已知條件 已知圍護結(jié)構(gòu)條件 外墻 一磚半厚 370mm 內(nèi)面抹灰磚墻 K 1 57W D 5 06外窗 單層木框玻璃窗 尺寸 寬x高 為1 5 2 0m 窗型為帶上亮 高0 5m 三扇兩開窗 可開啟部分的縫隙總長為13 0m 外門 單層木門 尺寸 寬x高 為1 5x2 0m 門型為無上亮的雙扇門 可開啟部分的縫隙總長度為9 0m 頂棚 厚25mm的木屑板 上鋪50mm防腐木屑 K 0 93W D 1 53 已知條件 地面 不保溫地面 K值按劃分地帶計算 北京市室外氣象資料 供暖室外計算溫度tw 9 累年 1951年一1980年 最低日平均溫度為 17 1 冬季室外平均風速vp j 2 8m s 計算步驟 一 校核圍護結(jié)構(gòu)傳熱阻是否滿足最小傳熱阻的要求該外墻屬于 型圍護結(jié)構(gòu) 表1 6 圍護結(jié)構(gòu)冬季室外計算溫度tw e等于 式1 15有 計算步驟 根據(jù)已知條件即查得數(shù)據(jù) 以tn 18 tw e 12 ty 6 R0 0 115代入得 外墻實際傳熱阻 R0 1 K 1 1 57 0 637m2 W R0 R0 min 滿足要求 校核頂棚傳熱阻 該圍護結(jié)構(gòu)屬于 型 圍護結(jié)構(gòu)冬季室外計算溫度應采用 根據(jù)已知條件及查得數(shù)據(jù)值 tn 18 tw e 15 a 0 9 ty 4 5 R0 0 115得 根據(jù)已知條件及查得數(shù)據(jù)值 tn 18 tw e 15 a 0 9 ty 4 5 R0 0 115得 計算步驟 頂棚實際傳熱阻為 滿足要求 1 圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量Q1 計算全部計算列于表中 圍護結(jié)構(gòu)總傳熱耗熱量Q1 25268W 2 冷風滲透耗熱量Q2 的計算 北京市的冷風朝向修正系數(shù) 東向n 0 15 西向n 0 40 對有相對兩面外墻的房間 按最不利的一面外墻 西向 計算冷風滲透耗熱量 在冬季室外平均風速vpj 2 8m s下 單層木窗的每米縫隙的冷風滲透量L 2 88m3 m h 西向六個窗的縫隙總長度為6 13 78m 總的冷風滲透量V等于 供暖設(shè)計熱負荷 外門冷風侵入耗熱量Q3 的計算可按開啟時間不長的一道門考慮 外門冷風侵入耗熱量為外門基本耗熱量乘65 即 冷風滲透耗熱量Q2 等于 101房間供暖設(shè)計熱負荷總計為 第九節(jié)高層建筑供暖系統(tǒng)設(shè)計熱負荷 高層建筑供暖設(shè)計熱負荷的計算特點主要是冷風滲透耗熱量的計算方法與前有所不同 其原因是高層建筑風壓和熱壓綜合作用的結(jié)果 對門 窗縫隙的冷風滲透有影響 而多層建筑熱壓的影響不計入 熱壓作用風壓作用自學風壓與熱壓綜合作用 第十節(jié)建筑熱工 1 建筑熱工設(shè)計分區(qū)及設(shè)計要求2 建筑物圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計 1 建筑熱工設(shè)計分區(qū)及設(shè)計要求 為使建筑物適應各地不同的氣候條件 滿足我國現(xiàn)階段建筑節(jié)能的要求 建筑熱工設(shè)計應根據(jù)建筑物所處的建筑氣候分區(qū) 確定建筑圍護結(jié)構(gòu)合理的熱工性能參數(shù) 建筑氣候分區(qū)與熱工設(shè)計要求 2 建筑物圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計 體形系數(shù)窗墻比圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計 建筑物圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計 體形系數(shù)體形系數(shù)是指建筑物與室外大氣接觸的外表面積與其所包圍的體積的比值 外表面積不包括地面 樓梯間隔墻及戶門面積 建筑節(jié)能標準要求 住宅建筑體形系數(shù)易控制在0 3及0 3以下 若體形系數(shù)大于0 3時 則屋頂和外墻應加保溫 其傳熱系數(shù)必須符合節(jié)能標準要求 窗墻比 窗墻比是指窗戶洞口面積與房間立面單元面積的比值 房間立面單元面積是指房間層高與開間定位線圍成的面積 對采暖居住建筑 不同朝向的窗墻比不應超過下表中的數(shù)值 圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計 根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)形式 計算出的各部分圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) 必須滿足有關(guān)建筑節(jié)能標準規(guī)定的圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)限制值 若超過限制值 應調(diào)整圍護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造 根據(jù) 公共建筑節(jié)能標準 對圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù) 按氣候分區(qū)分別作了規(guī)定圍護結(jié)構(gòu)熱工性能必須符合建筑熱工設(shè)計規(guī)范 公共建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工節(jié)能設(shè)計方法有兩種 一種為規(guī)定性方法 建筑設(shè)計符合標準中對體形系數(shù) 窗墻比 窗戶的保溫性能等參數(shù)的規(guī)定 另一種為性能化方法 如果建筑設(shè)計不滿足上述對體形系數(shù) 窗墻比等參數(shù)的規(guī)定 必須使用權(quán)衡判斷法來判定圍護結(jié)構(gòu)的總體熱工性能是否符合節(jié)能要求 鑄鐵散熱器的散熱方式 第七節(jié)輻射供暖系統(tǒng)熱負荷計算 自然對流與熱輻射 熱輻射是處于一定溫度下的物體所發(fā)射的能量 輻射供暖 低溫輻射供暖 60 中溫輻射供暖 80 200 輻射設(shè)備的構(gòu)造不同 單體式輻射板 帶狀或塊狀輻射板 紅外輻射器等 建筑構(gòu)造相結(jié)合的輻射板 天棚式 墻壁式 地板式等 一 低溫輻射供暖負荷的計算 低溫輻射采暖的熱負荷應計算確定 熱負荷分為全面輻射采暖的熱負荷與局部輻射采暖的熱負荷兩類 全面輻射采暖的熱負荷 應按照第二節(jié) 第五節(jié)的方法進行計算 并對計算出的熱負荷乘以0 9 0 95的修正系數(shù)或?qū)⑹覂?nèi)計算溫度取值降低2 建筑物地板敷設(shè)加熱管時 采暖負荷中不計算地面的熱損失 并可不考慮高度附加 局部輻射采暖的熱負荷 可按整個房間全面輻射采暖的熱負荷乘以該區(qū)的建筑面積與所在房間的面積的比值和表1 11所規(guī)定的附加系數(shù)確定 局部輻射采暖熱負荷附加系數(shù) 第八節(jié)圍護結(jié)構(gòu)的最小傳熱阻與經(jīng)濟傳熱阻 最小傳熱阻 室內(nèi)舒適性要求 圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面不結(jié)露 結(jié)露會導致耗熱量增大 圍護結(jié)構(gòu)易損壞 圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度過低 人體向外輻射熱過多 產(chǎn)正不舒適感 最小傳熱阻計算公式 在穩(wěn)定傳熱條件下 圍護結(jié)構(gòu)傳熱阻 室內(nèi) 外空氣溫度 圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度之間的關(guān)系式為 式中 各層材料的傳熱阻 W 各層材料的蓄熱系數(shù) W 材料的蓄熱系數(shù)值 可由下式求出W 式中c 材料的比熱 J kg 材料的密度 kg m3 材料的導熱系數(shù) W m Z 溫度波動周期 s 一般取24h 86400s計算 外墻圍護結(jié)構(gòu)的實際傳熱熱阻應大于最小傳熱熱阻 例題1 1 但選用多大的傳熱熱阻才算經(jīng)濟呢 由此我們引出經(jīng)濟傳熱熱阻 經(jīng)濟傳熱熱阻 使建筑物的建造費用和經(jīng)營費用之和最小的圍護結(jié)構(gòu)的傳熱阻 建筑圍護結(jié)構(gòu)平均傳熱系數(shù) 可按下式計算 式中 參與傳熱的各圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) W 相應的圍護結(jié)構(gòu)面積 F0 參與傳熱的各圍護結(jié)構(gòu)面積的總和 Km 建筑物圍護結(jié)構(gòu)的平均傳熱系數(shù) W 二 熱水吊頂輻射供暖負荷的計算 熱水吊頂輻射采暖板采暖 可應用于高度3 30m建筑物的采暖 供暖負荷計算同上所述 熱水吊頂輻射板采暖的供水溫度 宜采用40 140 的熱水 并應滿足產(chǎn)品對水質(zhì)的要求 在非采暖季節(jié)應充水保養(yǎng) 三 燃氣紅外線輻射供暖負荷的計算 燃氣紅外線輻射采暖 可用于建筑物室內(nèi)采暖或室外工作地點的采暖 采暖的燃料 可采用天然氣 人工煤氣 液化石油氣等 燃氣質(zhì)量 燃氣輸配系統(tǒng)應符合國家現(xiàn)行的 城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范 的要求 采用燃氣紅外線輻射采暖時 必須采取相應的防火 防爆和通風換氣等安全措施 并符合國家的現(xiàn)行有關(guān)安全 防火規(guī)范的要求 燃氣紅外線采暖器用于全面采暖時 建筑圍護結(jié)構(gòu)的耗熱量應按照第二節(jié) 第五節(jié)的方法進行計算 可不計算高度附加 并在此基礎(chǔ)上再乘以0 8 0 9的修正系數(shù) 輻射器安裝過高時 應對總耗熱量進行必要的高度修正 局部采暖時 其負荷可按照表1 11的規(guī)定計算 第九節(jié)高層建筑供暖設(shè)計熱負荷計算簡介 1 樓梯間及豎井熱壓分布線2 各層外窗熱壓分布線理論熱壓式中 理論熱壓 Pa 一 熱壓作用 熱壓作用原理圖 曲線1 樓梯間及豎井熱壓分布線 曲線2 各層外窗熱壓分布線 冬季建筑物的內(nèi) 外溫度不同 由于空氣的密度差 室外空氣在底層一些樓層的門窗縫隙進入 通過建筑物內(nèi)部樓梯間等豎直貫通通道上升 然后在頂層一些樓層的門窗縫隙排出 這種引起空氣流動的壓力稱為熱壓 假設(shè)沿建筑物各層完全暢通 熱壓主要由室外空氣與樓梯間等豎直貫通通道空氣之間的密度差造成 建筑物內(nèi) 外空氣密度差和高度差形成的理論熱壓 可按下式計算 Pr 理論熱壓 供暖室外計算溫度下的空氣密度 形成熱壓的室內(nèi)空氣柱密度h 計算高度hz 中和面標高 m 指室內(nèi)外壓差為零的界面 通常在純熱壓作用下 可近似取建筑物高度的一半 有效熱壓差可按下式計算 熱壓系數(shù)值與建筑物內(nèi)部隔斷及上下通風等狀況有關(guān) 即與空氣從底層部分滲入而從頂層部分滲出的流通路程的阻力狀況有關(guān) 國內(nèi)一些研究資料認為 熱壓差系數(shù)的大致范圍為 0 2 0 5 二 風壓作用 二 風壓作用 高層建筑遇到的特殊問題之一 是需要考慮風速隨高度的變化 風速隨高度增加的變化規(guī)律 可用下式表示 式中 高度h處的風速 m s 高度處的風速 m s 冪指數(shù) 與地面的粗糙度有關(guān) 可取 0 2 按照我國氣象部門規(guī)定 風觀測的基準高度為10m 因此 目前規(guī)范給出各城市的冬季平均風速是對應基準高度 10m的數(shù)值 對于不同高度處的室外風速可改寫為下式 三 風壓與熱壓共同作用 實際作用的冷風滲透現(xiàn)象 都是風壓與熱壓共同作用的結(jié)果 理論推導在風壓與熱壓共同作用下 建筑物各層各朝向的門窗冷風滲透量時 考慮了下列幾個假設(shè)條件1 建筑物各層門窗兩側(cè)的有效作用熱壓差僅與該層所在的高度位置 建筑物內(nèi)部豎井空氣溫度和室外溫度所形成的密度差 以及熱壓差系數(shù)Cr值大小有關(guān) 而與門窗所處的朝向無關(guān) 2 建筑物各層不同朝向的門窗 由于風壓作用所產(chǎn)生的計算冷風滲透量是不相等的 需要考慮滲透空氣量的朝向修正系數(shù) 見附錄1 5的n值 第十節(jié)建筑節(jié)能及措施 我國是社會主義國家 能源的獲取一方面依靠自己生產(chǎn) 另一方面是通過等價交換 必須節(jié)約使用 我國近些年用于建筑供暖 通風及空調(diào)等 包括用電 的建筑能耗占總能耗的1 5 1 4 建筑的能耗指標是發(fā)達國家的1 5倍 特別是在我國的 三北 地區(qū) 供暖的能耗又占建筑能耗的一半以上 是建筑能耗的主要部分 通常在這一部分的浪費最多 節(jié)能的潛力與效果也最大 可見 建筑的供暖能耗在建筑節(jié)能工作中占有重要地位 一 節(jié)能建筑的相關(guān)節(jié)能指標 在民用建筑節(jié)能設(shè)計標準中的判定建筑是否節(jié)能 主要是以建筑的耗熱指標與采暖的耗煤指標作為判據(jù)的 不同地區(qū)采暖住宅建筑耗熱量指標和采暖耗煤量指標不應超過節(jié)能標準規(guī)定的數(shù)值 1 建筑的耗熱指標與采暖設(shè)計熱負荷 建筑物耗熱量