《室內(nèi)采暖》第五講

第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介

高層建筑由于高度的增加,使它受到風(fēng)壓和熱壓的綜合作用,因而采用相應(yīng)不同的冷風(fēng)滲透耗熱量計算方法.一、熱壓作用:

熱壓作用即通常講的“煙囪”作用.1、空氣的流通情況分析:

冬季室內(nèi)空氣高于室外空氣,則室外空氣密度大于室內(nèi)空氣密度,由于空氣的密度差,室外空氣不斷進入,通過建筑物內(nèi)部樓梯間、電梯間等垂直貫通通道上升,形成一股上升的熱氣流,而后排出.

第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介一、熱壓作用:1、空氣的流通情況分析:

較低樓層----室外空氣壓力大于室內(nèi)空氣壓力,

冷空氣通過外門、窗等縫隙滲入.

較高樓層----室內(nèi)空氣壓力大于室外空氣壓力,

熱空氣由貫通通道通過內(nèi)門、窗等縫隙滲出室外.

中和面-----滲入與滲出的空氣量相等,在高層與低層之間必然有一內(nèi)外壓差為零的界面.

熱壓------引起空氣下進上出的流動壓力稱為熱壓.第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介一、熱壓作用:2、熱壓作用原理圖建筑剖面熱壓室外壓力中和面垂直通道壓力高度壓力(+)第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介一、熱壓作用:3、有效熱壓計算:

若以中和面的室外空氣自然氣流靜壓力為零作基準(zhǔn),則在計算高度h上:

①室外壓力:prw＝(hz－h(huán))ρwgPa

②建筑物內(nèi)貫通通道內(nèi)壓力:pn＝(hz－h(huán))ρngPa

第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介③則室外與建筑物內(nèi)的理論熱壓差為:

△pr′＝(hz－h(huán))(ρw

－ρn)gPa△pr′-----計算高度上建筑物外部與內(nèi)部的理論熱壓差,h-----計算高度,m

hz

-----中和面高度,m

ρw-----室外空氣密度,kg/m3

ρn

-----室內(nèi)空氣密度,kg/m3注:熱壓差為正值時,室外壓力＞室內(nèi)壓力,冷風(fēng)由室外滲入室內(nèi);

熱壓差為負(fù)值時,室外壓力＜室內(nèi)壓力,熱風(fēng)由室內(nèi)滲出室外.第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介一、熱壓作用:

4、熱壓差的影響因素:①與建筑物內(nèi)部貫通通道的布置形式,②與建筑物內(nèi)部貫通通道的通氣狀況,

③與門窗縫隙的密封性能.

即與空氣由滲入到滲出的阻力有關(guān).5、有效熱壓的定義:

外圍護結(jié)構(gòu)的門、窗縫隙兩側(cè)的熱壓差稱為有效熱壓.

第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介一、熱壓作用:

5、有效熱壓的公式:△pr

＝Cr△pr′＝Cr

(hz－h(huán))(ρw

－ρn)gPa

Cr-------熱壓系數(shù),

按照我國實際情況,可取0.2~0.5二、風(fēng)力作用:1、室外風(fēng)速的變化規(guī)律:

從地面到上空是逐漸增大的.2、室外風(fēng)速VW的測得位置:

指地面以上基準(zhǔn)高度(一般用10m)測得的風(fēng)速.第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介二、風(fēng)力作用:3、風(fēng)壓作用原理圖高度迎風(fēng)面0壓力(+)0壓力(+)背風(fēng)面室外風(fēng)壓高度第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介二、風(fēng)力作用:4、室外風(fēng)速Vh的計算公式:

Vh

/V0＝(h/h0)m

V0------基準(zhǔn)高度的計算風(fēng)速,m/s

Vh

------計算高度的計算風(fēng)速,m/sh0------基準(zhǔn)高度,mh------計算高度,mm------指數(shù):①空曠及沿海地區(qū)m=1/6;②城郊區(qū)m=1/4～1/5;

③建筑群多的市區(qū)m=1/3;

④一般可取0.2第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介二、風(fēng)力作用:5、基準(zhǔn)條件下室外風(fēng)速Vh的計算公式:

當(dāng)h0＝10m,m＝0.2時;

不同高度h處的Vh的計算式為:

Vh

＝(h/10)0.2V0＝0.631h0.2V0m/s6、有效風(fēng)壓差計算公式:

△pf＝0.5CfρwVh

2Pa

Cf

------風(fēng)壓差系數(shù),常取0.3～0.7

（當(dāng)風(fēng)垂直吹到墻面時，且建筑物內(nèi)部阻力很小時，風(fēng)壓差系數(shù)最大，

Cf=0.7;當(dāng)建筑物內(nèi)部阻力很大時，風(fēng)壓差系數(shù)降低至0.3~0.5。）

第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介三、風(fēng)壓與熱壓共同作用:

2、壓差比C:

指有效熱壓差與有效風(fēng)壓差的比值,C＝△pr/△pf

=50〔cr﹙hz–h﹚/cfh0.4v2〕x〔﹙tn′–tw﹚/﹙273＋tn′﹚〕

式中：cr----熱壓系數(shù)（0.2~~0.5）

cf

---風(fēng)壓系數(shù)（0.3~~0.5~~0.7）

hz

---中和面的高度（建筑物高度的一半）

h---計算樓層的窗中心線高度

v---冬季室外平均風(fēng)速

tn′–建筑物內(nèi)形成熱壓的空氣柱溫度，簡稱豎井溫度。第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介三、風(fēng)壓與熱壓共同作用:3、當(dāng)風(fēng)壓和熱壓共同作用下產(chǎn)生的單位長度縫隙的滲透風(fēng)量L0計算公式如下:L0＝L【Ch﹛n＋(1＋C)b－1﹜】

＝L·m

Ch-----計算門窗中心線標(biāo)高為h時的滲透空氣量對于基準(zhǔn)滲透量的高度修正系數(shù)Ch=(0.4h0.4)b,（當(dāng)h<10m時，按10m計算）；

L-----基準(zhǔn)風(fēng)速下單位長度縫隙的空氣滲透量，可查表1-11n-----朝向修正系數(shù)，可查表1-12b-----與門窗結(jié)構(gòu)有關(guān)的特性常數(shù)，木窗（0.58）、鋼窗（0.67）、鋁窗（0.78）、塑鋼（0.60）

c-----壓差比C＝△pr/△pf

m-----考慮計算門窗所處的高度、朝向和熱壓差的存在而引入的滲透風(fēng)量綜合修正系數(shù):m=【Ch﹛n＋(1＋C)b－1﹜】

第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介三、風(fēng)壓與熱壓共同作用:4、計算m值和C值時，應(yīng)注意下列事項：

⑴如計算得出C≤－1時，即（1+

C）≤0，則表示在計算層處，即使處于主導(dǎo)風(fēng)向朝向的門窗也無冷風(fēng)滲入，或已有室內(nèi)空氣滲出，此時，同一樓層所有朝向門窗冷風(fēng)滲透量，均取零值。⑵如計算得出C＞－1時，即（1+

C）＞0的條件下，按照

m=【Ch﹛n＋(1＋C)b－1﹜】

計算出m≤0時，則表示所計算的給定朝向的門窗已無冷空氣侵入，

此時，同一樓層所有朝向門窗冷風(fēng)滲透量，均取零值。⑶如計算得出m＞0時，該朝向的門窗的冷風(fēng)滲透耗熱量，可按式｛Q2′＝0.278CPL0

?(tn

－tw)ρw

｝計算確定，該公式下頁給出。第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介三、風(fēng)壓與熱壓共同作用:

5、當(dāng)風(fēng)壓和熱壓共同作用下產(chǎn)生的冷風(fēng)滲透耗熱量:

Q2′＝0.278CPL0

?(tn

－tw)ρw

w

＝0.278CPρw·

m

L

·?(tn

－tw)第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介三、風(fēng)壓與熱壓共同作用:【例2】北京地區(qū)一棟12層辦公樓，層高3.2m。室內(nèi)溫度tn

=18℃,

供暖室外計算溫度tw

=－9℃（ρw=1.34㎏∕m3)。樓內(nèi)樓梯間不供暖，走廊內(nèi)平均溫度tn

′=5℃.每間辦公室有一單層鋼窗，取b=0.67;縫隙長l=16m.北京市冬季室外平均風(fēng)速v=2.8m/s，相應(yīng)單位縫隙長基準(zhǔn)滲透量

L=2.4m3/m·h，由于房門頻繁開啟，取

cf=0.7，

cr=0.5。試計算北向底層、第8層?xùn)|南朝向、第10層?xùn)|北朝向和北向頂層的窗戶滲透空氣耗熱量。第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介三、風(fēng)壓與熱壓共同作用:

【例2解】1.計算北向首層窗戶滲透空氣耗熱量：設(shè)中和面標(biāo)高在整個建筑物高度的一半位置上，

hz=(3.2X12)/2=19.2m。設(shè)窗戶中心線在層高一半處，對首層，當(dāng)考慮熱壓時

h=1.6m；當(dāng)考慮風(fēng)壓時，h=10m計算。

⑴求壓差比C值：

C=50〔cr﹙hz–h﹚/cfh0.4v2〕x〔﹙tn

′–tw﹚/﹙273＋tn′﹚〕=50〔0.5﹙19.2–1.6﹚/0.7x100.42.82〕x〔﹙5–﹙－9﹚﹚/﹙273＋5﹚〕=1.61

第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介三、風(fēng)壓與熱壓共同作用:

【例2解】1.計算北向首層窗戶滲透空氣耗熱量：

⑵求Ch值：

Ch=(0.4h0.4)b,（當(dāng)h<10m時，按10m計算）

=(0.4X100.4)0.67=1.003

⑶求（m）值：北京北向的朝向修正系數(shù)n=1.0（主導(dǎo)風(fēng)向），

m=【Ch﹛n＋(1＋C)b－1﹜】=1.003﹛1＋(1＋1.61)0.67－1﹜】=1.91＞0

第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介三、風(fēng)壓與熱壓共同作用:

【例2解】1.計算北向首層窗戶滲透空氣耗熱量：

⑶求（m）值：北京北向的朝向修正系數(shù)n=1.0（主導(dǎo)風(fēng)向），

m=【Ch﹛n＋(1＋C)b－1﹜】=1.003﹛1＋(1＋1.61)0.67－1﹜】=1.91＞0

⑷求窗戶的冷風(fēng)滲透耗熱量Q2′：

Q2′=0.278CPρw·

m

L

·?(tn

－tw)=0.278X1X1.34X1.91X2.4X16(18

＋9)=738 W

第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介三、風(fēng)壓與熱壓共同作用:【例2解】2.計算第8層樓東南朝向窗戶冷風(fēng)滲透耗熱量：第8層樓的窗戶中心線標(biāo)高h(yuǎn)=(7X3.2)+1.6=24m.

北京市東南朝向的朝向修正系數(shù)n=0.10。

⑴求壓差比C值：

C=50〔cr﹙hz–h﹚/cfh0.4v2〕x〔﹙tn

′–tw﹚/﹙273＋tn′﹚〕=50〔0.5﹙19.2–24﹚/0.7X240.4X2.82

〕X〔﹙5–﹙－9﹚﹚/﹙273＋5﹚〕=-0.309＞-1

第六節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計算方法簡介三、風(fēng)壓與熱壓共同作用:【例2解】2.計算第8層樓東南朝向窗戶冷風(fēng)滲透耗熱量：

⑵求Ch值：

Ch=(0.4h0.4)b,（當(dāng)h<10m時，按10m計算）

=(0.4X24