室內供暖系統(tǒng)的設計熱負荷

室內供暖系統(tǒng)的設計熱負荷第一頁，共五十七頁，2022年，8月28日概述

供暖系統(tǒng)設計熱負荷是供暖設計中最基本的數(shù)據。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)的使用和經濟效果。第二頁，共五十七頁，2022年，8月28日

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，為達到要求的室內溫度，供暖系統(tǒng)在單位時間內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三頁，共五十七頁，2022年，8月28日第二節(jié)圍護結構基本耗熱量供暖控制對象：室內溫度（干球溫度）空調控制對象：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，㎡；

——冬季室內計算溫度，℃；第四頁，共五十七頁，2022年，8月28日

——供暖室外計算溫度，℃

；

——溫度修正系數(shù)；

一、室內計算溫度室內計算溫度：指距地面2m以內人們活動地區(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：室內溫度20℃比較舒服，18℃無冷感，15℃為明顯冷感溫度界限。第五頁，共五十七頁，2022年，8月28日

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

第六頁，共五十七頁，2022年，8月28日式中：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-非供暖房間第七頁，共五十七頁，2022年，8月28日

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）第八頁，共五十七頁，2022年，8月28日第九頁，共五十七頁，2022年，8月28日2.由兩種以上材料組成的、兩向非勻質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

第十頁，共五十七頁，2022年，8月28日序號

/

或12340.09~0.190.20~0.390.40~0.690.70~0.990.860.930.960.98修正系數(shù)兩向非勻質圍護結構傳熱系數(shù)K值，再用下式確定：

W/m2·℃第十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日劃分地帶法地帶（㎡·℃／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非保溫地面的傳熱系數(shù)和熱阻地面?zhèn)鳠岬貛У膭澐值谑摚参迨唔摚?022年，8月28日（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)各地帶的熱阻值，可按下式計算

m2·℃/W（1-11）式中——貼土保溫地面的熱阻，m2·℃/W；第十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日

——非保溫地面的熱阻，m2·℃/W（見表1-5）；

——保溫層的厚度，m；

——保溫材料的導熱系數(shù)，W/m·℃第十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日（3）鋪設在地壟墻上的保溫地面各地帶的換熱阻值，可按下式計算

m2·℃/W第十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日五維護結構傳熱面積的丈量圍護結構傳熱面積的尺寸丈量規(guī)則第十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日地下室面積的丈量第十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)圍護結構的附加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十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)圍護結構的附加耗熱量朝向修正耗熱量產生原因室內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值較小一朝向修正耗熱量第十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)圍護結構的附加耗熱量一朝向修正耗熱量按圍護結構的不同朝向，選擇不同的朝向修正率風力附加耗熱量：考慮室外風速變化而對耗熱量的修正。

風力附加耗熱量

第二十頁，共五十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)圍護結構的附加耗熱量綜上所述：通過外圍護結構的總耗熱量可表示為

高度附加耗熱量：考慮建筑物高度對耗熱量的影響。三高度附加耗熱量高度附加率朝向附加率風力附加率第二十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日第二十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日第四節(jié)冷風滲透耗熱量一、縫隙法確定門、窗縫隙滲入空氣量V后，冷風滲透耗熱量式中——門、窗縫隙滲入總空氣量，m3/h——供暖室外溫度下的空氣密度，kg/m3——冷空氣的定壓比熱，

——單位換算系數(shù)，1kJ/h=0.278W第二十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日第四節(jié)冷風滲透耗熱量三、百分數(shù)法用于工業(yè)建筑的概算法。二、換氣次數(shù)法用于民用建筑的概算法，冷風滲透耗熱量式中——房間內部體積，m3——房間換氣次數(shù)，次/h第二十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日第五節(jié)冷風侵入耗熱量冷風侵入耗熱量：在冬季受風壓和熱壓作用下，冷空氣由開啟的外門侵入室內，這部分冷空氣加熱到室內溫度所消耗的熱量。式中

——流入的冷空氣量，m3/h

第二十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日第六節(jié)供暖設計熱負荷計算例題【例題1-1】圖1-7所示為北京市一民用辦公建筑的平面圖和剖面圖，計算其中會議室(101號房間)的供暖設計熱負荷。第二十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日例題1-1圖第二十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日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℃）第二十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日輻射設備的構造不同單體式輻射板（帶狀或塊狀輻射板、紅外輻射器等）建筑構造相結合的輻射板（天棚式、墻壁式、地板式等）第二十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日一、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)或將室內計算溫度取值降低2℃。建筑物地板敷設加熱管時，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)確定第三十頁，共五十七頁，2022年，8月28日采暖區(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局部輻射采暖熱負荷附加系數(shù)第三十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日第八節(jié)圍護結構的最小傳熱阻與經濟傳熱阻最小傳熱阻：室內舒適性要求圍護結構內表面不結露結露會導致耗熱量增大，圍護結構易損壞圍護結構內表面溫度過低，人體向外輻射熱過多，產正不舒適感。最小傳熱阻計算公式第三十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日在穩(wěn)定傳熱條件下，圍護結構傳熱阻、室內、外空氣溫度、圍護結構內表面溫度之間的關系式為：第三十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日式中——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）。第三十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日外墻圍護結構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濟呢？由此我們引出經濟傳熱熱阻。

經濟傳熱熱阻：使建筑物的建造費用和經營費用之和最小的圍護結構的傳熱阻。第三十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日建筑圍護結構平均傳熱系數(shù)，可按下式計算式中

——參與傳熱的各圍護結構的傳熱系數(shù)，W/㎡·℃——相應的圍護結構面積，㎡；F0——參與傳熱的各圍護結構面積的總和，㎡；Km——建筑物圍護結構的平均傳熱系數(shù)，W/㎡·℃第三十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日二、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，并應滿足產品對水質的要求，在非采暖季節(jié)應充水保養(yǎng)。第三十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日三、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。燃氣質量、燃氣輸配系統(tǒng)應符合國家現(xiàn)行的《城鎮(zhèn)燃氣設計規(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，建筑圍護結構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。第三十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日第九節(jié)高層建筑供暖設計熱負荷計算簡介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第三十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日冬季建筑物的內、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、外空氣密度差和高度差形成的理論熱壓，可按下式計算第四十頁，共五十七頁，2022年，8月28日Pr——理論熱壓

——供暖室外計算溫度下的空氣密度

——形成熱壓的室內空氣柱密度

h——計算高度hz——中和面標高，m；指室內外壓差為零的界面。通常在純熱壓作用下，可近似取建筑物高度的一半。第四十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日有效熱壓差可按下式計算熱壓系數(shù)值與建筑物內部隔斷及上下通風等狀況有關，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。國內一些研究資料認為，熱壓差系數(shù)的大致范圍為=0.2~0.5。二、風壓作用第四十二頁，共五十七頁，2022年，8月28日二、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，可取=0.2。第四十三頁，共五十七頁，2022年，8月28日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第四十四頁，共五十七頁，2022年，8月28日三、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條件1.建筑物各層門窗兩側的有效作用熱壓差僅與該層所在的高度位置、建筑物內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，而與門窗所處的朝向無關。2.建筑物各層不同朝向的門窗，由于風壓作用所產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）。第四十五頁，共五十七頁，2022年，8月28日第十節(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，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?？梢?，建筑的供暖能耗在建筑節(jié)能工作中占有重要地位。第四十六頁，共五十七頁，2022年，8月28日一、節(jié)能建筑的相關節(jié)能指標在民用建筑節(jié)能設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。第四十七頁，共五十七頁，2022年，8月28日1.建筑的耗熱指標與采暖設計熱負荷建筑物耗熱量指標指在采暖期室外平均溫度條件下，為保持室內計算溫度，單位建筑面積在單位時間內消耗的、需由室內采暖設備供給的熱量，其單位是W/m2。它是用來評價建筑物能耗水平的一個重要指標，節(jié)能標準給出了不同地區(qū)采暖住宅建筑耗熱量指標。第四十八頁，共五十七頁，2022年，8月28日2.采暖的耗煤量指標采暖耗煤量指標系指在采暖期室外平均溫度條件下，為保持室內計算溫度，單位建筑面積在一個采暖期消耗的標準煤量，其單位是kg/m2。它是用來評價建筑物和采暖系統(tǒng)組成的綜合體的能耗水平的一個重要指標，不同地區(qū)住宅建筑的采暖耗煤量指標也已在節(jié)能標準中給出。第四十九頁，共五十七頁，2022年，8月28日二、建筑節(jié)能的方法及設計步驟（一）建筑節(jié)能的方法減小供暖熱負荷的方法一方面是，最大限度地減少失熱，另一方面，最大限度地爭取得熱。本書主要研究的是前者，方法是改進墻體、門窗、屋面等圍護結構，降低其基本耗熱量，同時減少冷風滲透耗熱量。第五十頁，共五十七頁，2022年，8月28日1.墻體降耗發(fā)展高效保溫節(jié)能的墻體是墻體節(jié)能的根本途徑。外墻按其保溫層所在的位置分類，目前主要有：單一保溫外墻、外保溫外墻、內保溫外墻和夾心保溫外墻4種類型。第五十一頁，共五十七頁，2022年，8月28日2.門窗降耗在建筑外圍護結構中，門窗的保溫隔熱能力較差，門窗縫隙是冷風滲透的主要通道。改善門窗的保溫隔熱性能是節(jié)能及提高熱舒適性的一個重點。（1）采用適當