室內(nèi)供暖系統(tǒng)的設計熱負荷

第一章室內(nèi)供暖系統(tǒng)的設計熱負荷概述

供暖系統(tǒng)設計熱負荷是供暖設計中最基本的數(shù)據(jù)。它直接影響供暖系統(tǒng)方案的選擇,供暖管道管徑和散熱器等設備的確定，關系到供暖系統(tǒng)的使用和經(jīng)濟效果。

第一節(jié)供暖系統(tǒng)設計熱負荷供暖系統(tǒng)的設計熱負荷：指在設計室外溫度下，為達到要求的室內(nèi)溫度，供暖系統(tǒng)在單位時間內(nèi)向建筑物供給的熱量。對沒有裝置機械通風系統(tǒng)的建筑物，供暖系統(tǒng)的設計熱負荷可用下式表示：

在工程設計中，供暖系統(tǒng)的設計熱負荷，一般可分為以下幾部分進行計算。圍護結構的基本耗熱量圍護結構的附加耗熱量冷風滲透耗熱量冷風侵入耗熱量第二節(jié)圍護結構基本耗熱量供暖控制對象：室內(nèi)溫度（干球溫度）空調(diào)控制對象：溫度、相對適度、風速、潔凈度圍護結構的基本耗熱量，計算公式：式中

——圍護結構的傳熱系數(shù)，W/m2·℃；

——圍護結構的面積，㎡；

——冬季室內(nèi)計算溫度，℃；——供暖室外計算溫度，℃

；

——溫度修正系數(shù)；

一、室內(nèi)計算溫度室內(nèi)計算溫度：指距地面2m以內(nèi)人們活動地區(qū)的平均溫度。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℃比較舒服，18℃無冷感，15℃為明顯冷感溫度界限。

二、供暖室外計算溫度

圍護結構的熱惰性原理不保證天數(shù)的原則

三、溫差修正系數(shù)計算與大氣不直接接觸的外圍護結構的基本耗熱量

式中：F——供暖房間所計算的圍護結構表面積，㎡

K——供暖房間所計算的維護結構的傳熱系數(shù)W/㎡·℃th——不供暖房間或空間的空氣溫度，℃a——溫差修正系數(shù)。四、圍護結構的傳熱系數(shù)K值

1.均質(zhì)多層材料的傳熱系數(shù)K值，一般建筑物的外墻和屋頂都屬于均質(zhì)多層材料的平壁結構。

2.由兩種以上材料組成的、兩向非均質(zhì)圍護結構的傳熱系數(shù)K值，比如從節(jié)能的角度出發(fā)，采用各種形式的空心砌塊，或保溫材料。計算溫差修正系數(shù)的示意圖

1-供暖房間；2-非供暖房間

3.空氣間層傳熱系數(shù)K值。

4.地面的傳熱系數(shù)。(劃分地帶法）2.由兩種以上材料組成的、兩向非勻質(zhì)圍護結構的傳熱系數(shù)K值。首先求出圍護結構的平均傳熱阻

序號

/

或12340.09~0.190.20~0.390.40~0.690.70~0.990.860.930.960.98修正系數(shù)數(shù)兩向非勻質(zhì)圍圍護結構傳熱熱系數(shù)K值，再用下式式確定：W/m2·℃劃分地帶法地帶（㎡·℃／W）（W／㎡·℃）第一地帶第二地帶第三地帶第四地帶2.154.308.6014.20.470.230.120.07非保溫地面的的傳熱系數(shù)和和熱阻地面?zhèn)鳠岬貛У膭澐郑?）貼土保溫地地面(組成地面的各各層材料中，，有導熱系數(shù)數(shù)小于1.16W/m·℃的保溫層)各地帶的熱阻阻值，可按下下式計算m2·℃/W（1-11）式中——貼土保溫地面面的熱阻，m2·℃/W；——非保溫地面的的熱阻，m2·℃/W（見表1-5）；——保溫層的厚度度，m；——保溫材料的導導熱系數(shù)，W/m·℃℃（3）鋪設在地壟壟墻上的保溫溫地面各地帶帶的換熱阻值值，可按下式式計算m2·℃/W五維護結構構傳熱面積的的丈量圍護結構傳熱熱面積的尺寸寸丈量規(guī)則地下室面積的的丈量第三節(jié)圍圍護結結構的附加耗耗熱量圍護結構的附加耗熱量朝向修正耗熱量風力附加耗熱量高度附加耗熱量第三節(jié)圍圍護結結構的附加耗耗熱量朝向修正耗熱量產(chǎn)生原因室內(nèi)因陽光射入而得到的熱量向陽面圍護結構外表面溫度升高。失熱量減少向陽面圍護結構，K值較小一朝朝向修正耗熱熱量第三節(jié)圍圍護結結構的附加耗耗熱量一朝向向修正耗熱量量按圍護結構的的不同朝向，，選擇不同的的朝向修正率率風力附加耗熱熱量：考慮室室外風速變化化而對耗熱量量的修正。風力附加耗熱熱量第三節(jié)圍圍護結結構的附加耗耗熱量綜上所述：通通過外圍護結結構的總耗熱熱量可表示為為高度附加耗熱熱量：考慮建建筑物高度對對耗熱量的影影響。三高度度附加耗熱量量高度附加率朝向附加率風力附加率第四節(jié)冷風滲透耗熱熱量一、縫隙法確定門、窗縫縫隙滲入空氣氣量V后，冷風滲透透耗熱量式中——門、窗縫隙滲滲入總空氣量量，m3/h——供暖室外溫度度下的空氣密密度，kg/m3——冷空氣的定壓壓比熱，——單位換算系數(shù)數(shù)，1kJ/h=0.278W第四節(jié)冷風風滲透耗熱量量三、百分數(shù)法法用于工業(yè)建筑筑的概算法。。二、換氣次數(shù)數(shù)法用于民用建筑筑的概算法，，冷風滲透耗耗熱量式中——房間內(nèi)部體積積，m3——房間換氣次數(shù)數(shù)，次/h第五節(jié)冷風風侵入耗熱量量冷風侵入耗熱熱量：在冬冬季受風壓和和熱壓作用下下，冷空氣由由開啟的外門門侵入室內(nèi)，，這部分冷空空氣加熱到室室內(nèi)溫度所消消耗的熱量。。式中——流入的冷空氣氣量，m3/h第六節(jié)供暖暖設計熱負荷荷計算例題【例題1-1】圖1-7所示為北京市市一民用辦公公建筑的平面面圖和剖面圖圖，計算其中中會議室(101號房間)的供暖設計熱熱負荷。例題1-1圖鑄鐵散熱器的的散熱方式：：第七節(jié)輻輻射供暖系統(tǒng)統(tǒng)熱負荷計算算自然對流與熱熱輻射熱輻射是處于于一定溫度下下的物體所發(fā)發(fā)射的能量輻射供暖低溫輻射供暖暖（≤60℃）中溫輻射供暖暖（80~200℃）輻射設備的構構造不同單體式輻射板板（帶狀或塊塊狀輻射板、、紅外輻射器器等）建筑構造相結結合的輻射板板（天棚式、、墻壁式、地地板式等）一、低溫輻射射供暖負荷的的計算低溫輻射采暖暖的熱負荷應應計算確定。。熱負荷分為為全面輻射采采暖的熱負荷荷與局部輻射射采暖的熱負負荷兩類。全面輻射采暖暖的熱負荷，，應按照第二二節(jié)~第五節(jié)的方法法進行計算，，并對計算出出的熱負荷乘乘以0.9~0.95的修正系數(shù)或或將室內(nèi)計算算溫度取值降降低2℃。建筑物地板板敷設加熱管管時，采暖負負荷中不計算算地面的熱損損失，并可不不考慮高度附附加。局部輻輻射采暖的熱熱負荷，可按按整個房間全全面輻射采暖暖的熱負荷乘乘以該區(qū)的建建筑面積與所所在房間的面面積的比值和和表1-11所規(guī)定的附加加系數(shù)確定采暖區(qū)域面積與房間總面積比值0.550.400.25附加系數(shù)1.301.351.50局部輻射采暖暖熱負荷附加加系數(shù)第八節(jié)圍護護結構的最小小傳熱阻與經(jīng)經(jīng)濟傳熱阻最小傳熱阻：室內(nèi)舒適性要要求圍護結構內(nèi)表表面不結露結露會導致耗耗熱量增大，，圍護結構易易損壞圍護結構內(nèi)表表面溫度過低低，人體向外外輻射熱過多多，產(chǎn)正不舒舒適感。最小傳熱阻計計算公式在穩(wěn)定傳熱條條件下，圍護護結構傳熱阻阻、室內(nèi)、外外空氣溫度、、圍護結構內(nèi)內(nèi)表面溫度之之間的關系式式為：式中——各層材料的傳傳熱阻，㎡·℃/W；——各層材料的蓄蓄熱系數(shù)，W/㎡·℃。材料的蓄熱系系數(shù)值，可由由下式求出W/㎡·℃式中c——材料的比熱，，J/kg·℃℃；——材料的密度，kg/m3；——材料的導熱系系數(shù)，W/m·℃；Z——溫度波動周期期，s（一般取24h=86400s計算）。外墻圍護結構構的實際傳熱熱熱阻應大于于最小傳熱熱熱阻（例題1-1）但選用多大的的傳熱熱阻才才算經(jīng)濟呢？？由此我們引引出經(jīng)濟傳熱熱熱阻。經(jīng)濟傳熱熱阻阻：使建筑物的的建造費用和和經(jīng)營費用之之和最小的圍圍護結構的傳傳熱阻。建筑圍護結構構平均傳熱系系數(shù)，可按下下式計算式中——參與傳熱的各各圍護結構的的傳熱系數(shù)，，W/㎡·℃——相應的圍護結結構面積，㎡㎡；F0——參與傳熱的各各圍護結構面面積的總和，，㎡；Km——建筑物圍護結結構的平均傳傳熱系數(shù)，W/㎡·℃二、熱水吊頂頂輻射供暖負負荷的計算熱水吊頂輻射射采暖板采暖暖，可應用于于高度3~30m建筑物的采暖暖。供暖負荷荷計算同上所所述。熱水吊吊頂輻射板采采暖的供水溫溫度，宜采用用40~140℃的熱水，并應應滿足產(chǎn)品對對水質(zhì)的要求求，在非采暖暖季節(jié)應充水水保養(yǎng)。三、燃氣紅外外線輻射供暖暖負荷的計算算燃氣紅外線輻輻射采暖，可可用于建筑物物室內(nèi)采暖或或室外工作地地點的采暖。。采暖的燃料料，可采用天天然氣、人工工煤氣、液化化石油氣等。。燃氣質(zhì)量、、燃氣輸配系系統(tǒng)應符合國國家現(xiàn)行的《城鎮(zhèn)燃氣設計計規(guī)范》的要求。采用用燃氣紅外線線輻射采暖時時，必須采取取相應的防火火、防爆和通通風換氣等安安全措施，并并符合國家的的現(xiàn)行有關安安全、防火規(guī)規(guī)范的要求。。燃氣紅外線采采暖器用于全全面采暖時，，建筑圍護結結構的耗熱量量應按照第二二節(jié)~第五節(jié)的方方法進行計算算，可不計算算高度附加，，并在此基礎礎上再乘以0.8~0.9的修正系數(shù)。。輻射器安裝裝過高時，應應對總耗熱量量進行必要的的高度修正。。局部采暖時，，其負荷可按按照表1-11的規(guī)定計算。。第九節(jié)高層層建筑供暖設設計熱負荷計計算簡介1—樓梯間及豎井井熱壓分布線線2—各層外窗熱壓壓分布線理論熱壓式中——理論熱壓，Pa一、熱壓作用用熱壓作用原理理圖曲線1—樓梯間及及豎井熱熱壓分布布線；曲線2—各層外窗窗熱壓分分布線冬季建筑筑物的內(nèi)內(nèi)、外溫溫度不同同，由于于空氣的的密度差差，室外外空氣在在底層一一些樓層層的門窗窗縫隙進進入，通通過建筑筑物內(nèi)部部樓梯間間等豎直直貫通通通道上升升，然后后在頂層層一些樓樓層的門門窗縫隙隙排出。。這種引引起空氣氣流動的的壓力稱稱為熱壓壓。假設沿建建筑物各各層完全全暢通，，熱壓主主要由室室外空氣氣與樓梯梯間等豎豎直貫通通通道空空氣之間間的密度度差造成成。建筑筑物內(nèi)、、外空氣氣密度差差和高度度差形成成的理論論熱壓，，可按下下式計算算Pr——理論熱壓壓——供暖室外外計算溫溫度下的的空氣密密度——形成熱壓壓的室內(nèi)內(nèi)空氣柱柱密度h——計算高度度hz——中和面標標高，m；指室內(nèi)內(nèi)外壓差差為零的的界面。。通常在純純熱壓作作用下，，可近似似取建筑筑物高度的一半半。有效熱壓壓差可按按下式計計算熱壓系數(shù)數(shù)值與建筑物物內(nèi)部隔隔斷及上上下通風風等狀況況有關，，即與空空氣從底底層部分分滲入而而從頂層層部分滲滲出的流流通路程程的阻力力狀況有有關。國國內(nèi)一些些研究資資料認為為，熱壓壓差系數(shù)數(shù)的大致致范圍為為=0.2~0.5。二、風壓壓作用二、風壓壓作用高層建筑筑遇到的的特殊問問題之一一，是需需要考慮慮風速隨隨高度的的變化。。風速隨隨高度增增加的變變化規(guī)律律，可用用下式表表示：式中——高度度h處的風速，，m/s；——高度度處的風速，，m/s；——冪指指數(shù)，與與地面的的粗糙度度有關，，可取=0.2。按照我國國氣象部部門規(guī)定定，風觀觀測的基基準高度度為10m。因此，，目前規(guī)規(guī)范給出出各城市市的冬季季平均風風速是對應基基準高度度=10m的數(shù)值。。對于不不同高度度處的室外風風速可改寫為為下式三、風壓壓與熱壓壓共同作作用實際作用用的冷風風滲透現(xiàn)現(xiàn)象，都都是風壓壓與熱壓壓共同作作用的結結果。理理論推導導在風壓壓與熱壓壓共同作作用下，，建筑物物各層各各朝向的的門窗冷冷風滲透透量時，，考慮了了下列幾幾個假設設條件1.建筑物各各層門窗窗兩側的的有效作作用熱壓壓差僅僅與該該層所在在的高度度位置、、建筑物物內(nèi)部豎豎井空氣氣溫度和和室外溫溫度所形形成的密密度差、、以及熱熱壓差系系數(shù)Cr值大小有有關，而而與門窗窗所處的的朝向無無關。2.建筑物各各層不同同朝向的的門窗，，由于風風壓作用用所產(chǎn)生生的計算算冷風滲滲透量是是不相等等的，需需要考慮慮滲透空空氣量的的朝向修修正系數(shù)數(shù)（見附附錄1-5的n值）。第十節(jié)建建筑筑節(jié)能及及措施我國是社社會主義義國家，，能源的的獲取一一方面依依靠自己己生產(chǎn)，，另一方方面是通通過等價價交換，，必須節(jié)節(jié)約使用用。我國國近些年年用于建建筑供暖暖、通風風及空調(diào)調(diào)等（包包括用電電）的建建筑能耗耗占總能能耗的1/5~1/4，建筑的的能耗指指標是發(fā)發(fā)達國家家的1.5倍。特別別是在我我國的““三北””地區(qū)，，供暖的的能耗又又占建筑筑能耗的的一半以以上，是是建筑能能耗的主主要部分分，通常常在這一一部分的的浪費最最多，節(jié)節(jié)能的潛潛力與效效果也最最大?？煽梢?，建建筑的供供暖能耗耗在建筑筑節(jié)能工工作中占占有重要要地位。。一、節(jié)能能建筑的的相關節(jié)節(jié)能指標標在民用建建筑節(jié)能能設計標標準中的的判定建建筑是否否節(jié)能，，主要是是以建筑筑的耗熱熱指標與與采暖的的耗煤指指標作為為判據(jù)的的。不同同地區(qū)采采暖住宅宅建筑耗耗熱量指指標和采采暖耗煤煤量指標標不應超超過節(jié)能能標準規(guī)規(guī)定的數(shù)數(shù)值。1.建筑的耗耗熱指標標與采暖暖設計熱熱負荷建筑物耗耗熱量指指標指在在采暖期期室外平平均溫度度條件下下，為保保持室內(nèi)內(nèi)計算溫溫度，單單位建筑筑面積在在單位時時間內(nèi)消消耗的、、需由室室內(nèi)采暖暖設備供供給的熱熱量，其其單位是是W/m2。它是用用來評價價建筑物物能耗水水平的一一個重要要指標，，節(jié)能標標準給出出了不同同地區(qū)采采暖住宅宅建筑耗耗熱量指指標。2.采暖的耗耗煤量指指標采暖耗煤煤量指標標系指在在采暖期期室外平平均溫度度條件下下，為保保持室內(nèi)內(nèi)計算溫溫度，單單位建筑筑面積在在一個采采暖期消消耗的標標準煤量量，其單單位是kg/m2。它是用用來評價價建筑物物和采暖暖系統(tǒng)組組成的綜綜合體的的能耗水水平的一一個重要要指標，，不同地地區(qū)住宅宅建筑的的采暖耗耗煤量指指標也已已在節(jié)能能標準中中給出。。二、建筑筑節(jié)能的的方法及及設計步步驟（一）建建筑節(jié)能能的方法法減小供暖暖熱負荷荷的方法法一方面面是，最最大限度度地減少少失熱，，另一方方面，最最大限度度地爭取取得熱。。本書主要要研究的的是前者者，方法法是改進進墻體、、門窗、、屋面等等圍護結結構，降降低其基基本耗熱熱量，同同時減少少冷風滲滲透耗熱熱量。1.墻體降耗耗發(fā)展高效效保溫節(jié)節(jié)能的墻墻體是墻墻體節(jié)能能的根本本途徑。。外墻按按其保溫溫層所在在的位置置分類，，目前主主要有：：單一保保溫外墻墻、外保保溫外墻墻、內(nèi)保保溫外墻墻和夾心心保溫外外墻4種類型。。2.門窗降耗耗在建筑外外圍護結結構中，，門窗的的保溫隔隔熱能力力較差，，門窗縫縫隙是冷冷風滲透透的主要要通道。。改善門門窗的保保溫隔熱熱性能是是節(jié)能及及提高熱熱舒適性性的一個個重點。。（1）采用適適當?shù)拇按皦γ娣e積比（2）改善窗窗戶的保保溫性能能（3）提高門門窗的氣氣密性，，減少冷冷風滲透透（4）戶門、、陽臺門門的保溫溫性能3.屋頂和地地面降耗耗（1）平屋面面為加強屋屋頂保溫溫，采用用厚度為為50~100mm的加氣混混凝土塊塊或架空空設置的的加氣混混凝土塊塊；采用用散鋪浮浮石砂作作保溫層層；在架架空層填填充袋裝裝膨脹珍珍珠巖、、巖棉或或礦棉等等效果更更好；還還可采用用防水層層在下、、聚苯板板在上的的倒鋪