01第一章-热负荷计算PPT课件.ppt

第一章供暖系统的设计热负荷 1 内容框架 1 1供暖系统设计热负荷1 2围护结构基本耗热量 1 3围护结构附加耗热量1 4冷风渗透耗热量1 5冷风侵入耗热量1 6辐射供暖系统热负荷计算1 7围护结构的最小传热阻与经济传热阻1 8供暖设计热负荷计算例题1 9高层建筑供暖设计热负荷计算方法简介1 10建筑节能及措施 Page2 重点 室内供暖系统热负荷的组成及计算 主要是围护结构基本耗热量的计算及修正耗热量的计算 理解 围护结构最小热阻与经济热阻的意义 节能建筑的采暖能耗指标 难点 供暖设计热负荷与热负荷的区别 围护结构热工性能 大纲要求 3 第一节供暖系统设计热负荷 人们为了生产和生活 要求室内保证一定的温度 一个建筑物或者房间可能有各种得热和散失热量的途径 当建筑物或者房间的失热量大于得热量时 为了保持室内在要求温度下的热平衡 需要由供暖通风系统补进热量 以保证室内要求的温度 供暖系统通常利用散热器向房间散热 通风系统送入高于室内要求温度的空气 一方面向房间不断地补充新鲜空气 另一方面也为房间提供热量 4 供暖系统热负荷的意义 1 物理意义是指冬季供暖房间所需要的热量 即供暖房间的散热器在一定时间内散出的热量 2 实际意义是供暖设计的主要依据 它决定着供暖系统的规模和散热设备的多少 5 供暖系统热负荷与设计热负荷 供暖系统的热负荷是指某一室外温度tw下 为了达到要求的室内温度tn 供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量 它随着建筑物得失热量的变化而变化 供暖系统的设计热负荷是指在设计室外温度tw 下 为达到要求的室内温度tn 系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q 它是设计供暖系统的最基本依据 tw tw 有何区别 有何影响 6 tw tw 有何区别 有何影响 热负荷 变化的值 设计热负荷 定值 7 建筑物或房间的得 失热量的确定 失热量 1 围护结构传热耗热量Q1 2 冷风渗透耗热量Q2 加热由门 窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量 3 冷风侵入耗热量Q3 加热由门 孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量 4 水分蒸发的耗热量Q4 5 加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量Q5 6 通风耗热量 通风系统将空气从室内排到室外所需要带走的热量 8 围护结构传热耗热量 冷风侵入耗热量 冷风渗透耗热量 9 得热量 7 生产车间最小负荷班的工艺设备散热量Q7 8 非供暖通风系统的其它管道和热表面的散热量Q8 9 热物料散热量Q9 10 太阳辐射热量Q10通过其它途径散失或获得的热量Q11 10 注 1 不经常的散热量 可不计入 经常而不稳定的散热量 应采用小时平均值 2 对于民用建筑以及产热量很少的工业建筑 热负荷主要考虑围护结构传热耗热量 冷风渗透耗热量 冷风侵入耗热量 太阳辐射得热量 11 注 3 对于集中供暖分户热计量供暖系统 在确定户内采暖设备容量和计算户内管道时 还应考虑间歇供暖和分室调节引起的隔墙或楼板间的传热 也称户间传热负荷 户间传热负荷不统计在供暖系统的总热负荷内 4 对户内供暖系统 其供暖系统的设计热负荷 应为围护结构传热耗热量 冷风侵入耗热量与户间传热负荷之和 12 供暖系统的设计热负荷 在工程设计中 对于没有设置通风系统 不考虑人体散热量 照明散热量等 设计热负荷可表示为 带有 上标符号都是表示在设计工况下的各种参数 保持房间及工作区在给定温度的热平衡供暖热量Q 失热量 Q 1 6 得热量 Q 7 10 13 Q 2 14 建筑物或房间的得 失热量的确定 围护结构传热耗热量Q 1冷风渗透耗热量Q 2 加热由门 窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量 冷风侵入耗热量Q 3 加热由门 孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量 太阳辐射得热量Q 10 15 供暖系统的设计热负荷 当室内温度高于室外温度时 通过围护结构向外传递的热量 基本耗热量Q 1j 附加 修正 耗热量Q 1x 围护结构耗热量Q 1 16 供暖系统的设计热负荷 基本耗热量 在设计条件下 通过房间各部分围护结构 门 窗 墙 地板 屋顶 从室内传到室外的稳定传热量的总和 附加 修正 耗热量 在围护结构的传热状况发生变化时对基本耗热量进行修正的耗热量 包括风力附加 高度附加和朝向修正等耗热量 17 计算围护结构附加 修正 耗热量时 太阳辐射得热量可用减去一部分基本耗热量的方法列入 前两项表示通过围护结构的计算耗热量 后两项表示室内通风换气所耗的热量 18 注 对具有供暖及通风系统的建筑 供暖及通风系统的设计热负荷 需要根据生产工艺设备或建筑物的使用情况 通过得失热量的热平衡和通风的空气量平衡综合考虑才能确定 19 第一节供暖系统的设计热负荷 小结 20 AD 多选题 21 D 22 第二节围护结构的基本耗热量 墙体的传热过程室内侧由壁面与邻近空气和其它表面温差引起的自然对流和辐射换热 内表面向外表面的导热过程 外表面由温差和风力作用引起的强迫对流 围护结构是指外门 外墙 外窗 地板 屋顶等 Buildingenvelope 23 传热特征室内空气温度及围护结构内部温度 由于室内散热设备的散热不稳定及室外空气温度和其他因素发生变化而不断变化 室外空气温度也随着季节和昼夜的变化不断波动 因此 通过围护结构的传热量也随时间而变化 是不稳定传热过程 围护结构传热过程分析 24 围护结构不稳定传热过程的计算比较复杂 对于室内温度允许有一定波动幅度的一般建筑物 可采用稳定传热过程 由此简化了计算方法 并基本满足要求 稳定传热是指在计算时间内 室内外空气温度和其它传热过程参数都不随时间而改变的传热过程 25 围护结构基本耗热量计算公式 26 注意 该式适用于每部分外围护结构的计算 参数取法不同 对于一侧不与室外直接接触的内墙 当温差 5 时 应计算该围护结构的传热耗热量 整个房间的基本耗热量Q1 j 等于它的围护结构各部分基本耗热量q 的总和 即 27 一 室内计算温度tn 室内计算温度是指距地面2m以内人们活动地区的平均空气温度 室内空气温度的选定 应满足人们生活和生产工艺的要求 生产要求的室温 一般由工艺设计人员提出 生活用房间的温度 主要决定于人体的生理热平衡 28 冬季室内温度标准 根据国内有关卫生部门的研究结果认为 当人体衣着适宜 保暖量充分且处于安静状况时 室内温度20 比较舒适 18 无冷感 15 是产生明显冷感的温度界限 29 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB50736 2012 规定 30 民用建筑供暖室内计算温度 GB50736 2012 Page31 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019 2003 规定 生产厂房的工作地点轻作业 18 21 中作业 16 18 重作业 14 16 过重作业 12 14 工业企业设计卫生标准 GBZ1 32 WBGT指数 wetbulbglobetemperatureindex 又称湿球黑球温度 是综合评价人体接触作业环境热负荷的一个基本参量 单位为 本地区室外通风设计温度 30 的地区 表8中规定的WBGT指数相应增加1 33 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019 2003 规定 生产厂房的工作地点轻作业 18 21 中作业 16 18 重作业 14 16 过重作业 12 14 工业企业设计卫生标准 GBZ1 34 工业企业设计卫生标准 GBZ1 2010 35 高大的工业厂房 顶 底 墙 窗分别计算 高大厂房温度分布特点 室内温度分布不均匀 影响围护结构传热 由于对流作用 使顶部空气温度高于底部空气温度 通过上部围护结构的传热量增加 由于温度梯度的存在 tn的取法不一 当层高超过4m的建筑物或房间 tn按下列规定采用 计算地面的耗热量时 应采用工作地点的温度 tg 计算屋顶和天窗耗热量时 应采用屋顶下的温度 td 计算门 窗和墙的耗热量时 应采用室内平均温度tnp 36 屋顶下的空气温度td受车间性质 设备的布置和供暖方式等影响 确定较为复杂 最好是按已有的类似厂房进行实测确定 在一些散热比较均匀的车间 用温度梯度法确定 即 td tg tH H 2 式中 H 屋顶距地面的高度 m tH 温度梯度 m 应根据车间散热设备的散热情况定 通常取 tH 0 3 1 5 m对于散热量小于23W m2的生产厂房 当其温度梯度值不能确定时 可用工作地点温度计算围护结构耗热量 但应按后面讲述的高度附加的方法进行修正 增大计算耗热量 37 对于低温热水地板辐射供暖 由于它是以地板作为散热面以热辐射和对流两种方式向房间供暖 形成较合理的室内温度场和热辐射作用 人的实感温度相对较高 可有2 3 的等热舒适度效应 全面辐射供暖的耗热量 应将室内计算温度取值降低2 或按常规计算热负荷乘以0 9 0 95的修正系数 38 二 供暖室外计算温度tw 供暖室外计算温度的确定 对供暖系统设计有很关键性的影响 如采用过低的tw 值 使供暖系统的造价增加 如采用值过高 则不能保证供暖效果 目前国内外选定供暖室外计算温度的方法 可以归纳为两种 一是根据围护结构的热惰性原理 二是根据不保证天数的原则来确定 39 采用热惰性原理 规定供暖室外计算温度要按50年中最冷的八个冬季最冷的连续5天的日平均温度的平均值确定根据热惰性原理确定供暖室外计算温度 规定值比较低 40 采用不保证天数方法的原则 人为允许有几天时间可以低于规定的供暖室外计算温度值 亦即容许这几天室内温度可能稍低于室内计算温度值 不保证天数根据各国规定而有所不同 有规定1天 3天 5天等 41 我国供暖室外计算温度值的确定原则 规范 规定 供暖室外计算温度 应采用历年平均不保证5天的日平均温度 民规2012 是指1971年1月1日至2000年12月31日30年的气象统计资料里 不得有多于150天的实际日平均温度低于所选定的室外计算温度值 暖规 采取的是1951 1980的数据 我国北方一些城市的供暖室外计算温度值 详见 规范 附录 42 43 44 3 温差修正系数 值 对供暖房间围护结构外侧不是与室外空气直接接触 而中间隔着不供暖房间或空间的场合 一般非供暖房间的温度未知 仍采用供暖室外计算温度tw 需要通过热平衡确定 由此产生的误差引入围护结构的温差修正系数 推导过程如下 1 供暖房间2 非供暖房间 45 1 供暖房间2 非供暖房间 F 供暖房间所计算的围护结构表面积 m2 K 供暖房间所计算的围护结构的传热系数 W m2 a 围护结构温差修正系数 th 传热达到热平衡时 不供暖房间或空间的温度 非供暖房间内墙的基本耗热量 供暖房间内墙的基本耗热量 46 此值大小取决于非供暖房间或空间的保温性能和透气状况 对于保温性能差和易于室外空气流通的情况 不供暖房间或空间的空气温度更接近于室外空气温度 则此值接近于1 具体见附录1 2 47 温差修正系数 值 1 值仅适用于不与室外直接相连的围护结构 且tn th 5 时 2 计算外墙时 1 3 值的取法与围护结构的特征有关 根据经验得出的各种不同情况的a值见附录1 2 4 与相邻房间的温差大于或等于5 时 应计算通过隔墙或楼板的传热量 与相邻房间的温差小于5 时 且通过隔墙或楼板的传热量大于该房间热负荷的10 时 应计算其传热量 48 Page49 Page50 封闭阳台温差修正系数 南向 0 5北向 0 7东西向 0 6 Page51 封闭阳台温差修正系数 摘自 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准 Page52 四 围护结构的传热系数K值 一般建筑物的外墙和屋顶都属于均质多层材料的平壁结构 其传热过程如图 53 围护结构表面换热过程是对流和辐射的总和过程 围护结构内表面换热是壁面与临近空气和其他壁面由于温差引起的自然对流和辐射换热作用 而在围护结构外表面主要是由于风力作用产生的强迫对流换热 辐射换热占的比例较小 54 1 匀质多层材料 平壁 的传热系数K值 一般建筑物的外墙和屋顶都属于匀质多层材料的平壁结构 其传热过程如图所示 传热系数K值可用下式计算 55 56 一些常用建筑材料的导热系数 值见附录表1 3 常用围护结构的传热阻R及传热系数K值可直接从附录1 4中查得 注意 围护结构内表面换热是壁面与邻近空气和其它壁面由于温差引起的自然对流和辐射换热作用 围护结构外表面换热主要是由于风力作用产生的强迫对流换热 辐射换热占的比例较小 因此 围护结构外表面的换热系数和室外风速有关 内 外表面换热系数与换热阻见表1 1 表1 2 57 表1 1内表面换热系数 n与热阻Rn 注 h 肋高 s 肋间净距 58 表1 2外表面换热系数 w与热阻Rw 59 附录1 3 60 附录1 4 61 2 两向非匀质围护结构的传热系数值 传统的实心砖墙 传热系数值较高 从节能角度出发 采用各种形式的空心砌块 或填充保温材料的墙体二维传热 62 2 由两种以上材料组成的 两向非匀质围护结构的传热系数K值 传统的实心砖墙的传热系数值较高 从节能角度出发 采用各种形式的空心砌块 或填充保温材料的墙体等日益增多 63 1 传热特征无论是在垂直于热流方向 还是在平行于热流方向 其材料都是不同的 如图所示 这种非匀质材料围护结构的传热过程 除了在热流方向存在有传热外 同时在垂直于热流方向的不同材料的接触面之间也会进行传热 64 2 计算方法这种墙体属于由两种以上材料组成的 非匀质围护结构 属于二维传热过程 通常采用近似计算方法或实验数据 常用平均传热阻的方法 分两个计算单元 各单元按匀质传热计算 然后引进纵向传热修正系数 假设垂直方向用绝热平板隔离 忽略传热 65 传热面积为F的总传热量应等于 两部分 F1 F2 传热量之和 墙体材料层的平均传热阻 66 67 非匀质材料围护结构传热系数K的计算公式为 68 3 空气间层传热系数K值 空气间层传热系数作用原理间层中的空气导热系数比组成围护结构的其它材料的导热系数小 增加了围护结构传热阻 空气间层传热同样是辐射与对流换热的综合过程 在间层壁面涂覆辐射系数小的反射材料 如铝箔等 可以有效地增大空气间层的换热阻 69 对流换热强度 与间层的厚度 间层设置的方向和形状 以及密封性等因素有关 当厚度相同时 热流朝下的空气间层热阻最大 竖壁次之 而热流朝上的空气间层热阻最小 在达到一定厚度后 反而易于对流换热 热阻的大小几乎不随厚度增加而变化了 空气间层的热阻难以计算 设计中查表 应用场合 严寒地区 一些高级民用建筑 70 71 常用的形式 双层玻璃 复合墙体的空气间层 间层中的空气导热系数比组成围护结构的其他材料的导热系数小 增加了围护结构传热阻 空气间层传热同样是辐射与对流换热的综合过程 在间层壁面涂覆辐射系数小的反射材料 如铝箔等 可有效增大困难过期间层的换热阻 72 4 地面的传热系数 1 地面的传热特征室内热量通过地下土壤传至室外空气 从图可见 室内靠近外墙的地面下土壤传到室外大气所经过的路程短 热阻小 通过远离外墙的地面下土壤传到室外大气的路程长 热阻相对大些 73 74 室内地面的传热系数随着离外墙的远近而有变化 但在离外墙约8m以远的地面 传热量基本不变 在工程上一般采用近似方法计算 把地面沿外墙的方向分成四个计算地带进行计算 从外墙起 每2m为一个地带 地面传热地带的划分图 75 2m 2m 2m 2m 2m 2m 第一地带 第二地带 第三地带 第四地带 地面传热地带的划分 Page76 Notice 地带划分是沿建筑物外墙轮廓自外墙内表面起 而不是每个房间的隔墙 第一地带墙角处的面积需计算两次 拐角三维散热 Page77 贴土非保温地面 组成地面的各层材料导热系数都大于1 16W m 贴土保温地面 组成地面的各层材料中 有导热系数于1 16W m 的保温层 铺设在地垄墙上的保温地面 分类 78 贴土非保温地面 工程计算中 也有采用对整个建筑物或房间地面以平均传热系数进行计算的简易方法 可详见 供热空调设计手册 79 80 贴土保温地面 贴土保温地面各地带的热阻值 可按下式计算 81 铺设在地垄墙上的保温地面 地垄墙 在框架独立柱基础结构中 有的地梁位于一层地面以下 而且一层没有楼板 为了防止一层地面下沉 我们通常处理办法是在地梁上砌砖墙到一层地面底 这个墙则称为 地垄墙 不过现在的设计一层一般都用楼板了 所以少见了 82 铺设在地垄墙上的保温地面 铺设在地垄墙上的保温地面各地带的换热阻值可按下式计算 83 注意事项 手册有常见新型节能建筑的围护结构 窗户 外墙 屋顶 的传热系数 可直接查取 资料中的外墙传热系数是考虑热桥 Thermalbridge 后的平均传热系数 可直接应用 当房间地面沿外墙有供暖管道地沟时 该房间可不计算地面耗热量 Page84 冷桥 热桥是南北方对同一事物现象的不同叫法 主要是指在建筑物外围护结构与外界进行热量传导时 由于围护结构中的某些部位的传热系数明显大于其他部位 使得热量集中地从这些部位快速传递 从而增大了建筑物的空调 采暖负荷及能耗 现在一般统称热桥 Page85 五 围护结构传热面积的丈量 门 窗的面积 按外墙外面上的净空尺寸计算 外墙面积的丈量 高度从本层地面算到上层的地面 底层除外 对平屋顶的建筑物 最顶层的丈量是从最顶层的地面到平屋顶的外表面的高度 对有闷顶的斜屋面 算到闷顶内的保温层表面 平面尺寸应按建筑物外廓尺寸计算 两相邻房间以内墙中线为分界线 86 闷顶和地面的面积 应从建筑物外墙内表面算至内墙中心线或按两内墙中心线之间的距离计算 对平屋顶 顶棚面积按建筑物轮廓尺寸计算 地下室面积的丈量 位于室外地面以下的外墙 其耗热量计算方法与地面的计算相同 但传热地带的划分 应从室外地面相平的墙面算起 以及把地下室外墙在室外地面以下的部分 看作是地下室地面的延伸 87 门 门 墙 窗 窗 墙 墙 地 顶 围护结构传热面积的尺寸丈量方法 地 顶 地 顶 墙 墙 墙 窗 窗 窗 88 89 总结 室内计算温度tn室外计算温度tw 温差修正系数 围护结构传热系数K围护结构传热面积F 要求 理解各参数的意义合理选择各个参数值 90 第三节围护结构的附加 修正 耗热量 围护结构的基本耗热量 是在稳定条件下 按公式计算得出的 实际耗热量会受到气象条件以及建筑物情况等各种因素影响而有所增减 由于这些因素影响 需要对围护结构基本耗热量进行修正 91 通常按基本耗热量的百分率进行修正 主要包括以下修正值 朝向修正耗热量风力附加耗热量外门附加耗热量高度附加率其他附加 92 一 朝向修正耗热量 朝向修正耗热量 是考虑建筑物受太阳照射影响而对围护结构基本耗热量的修正 计算方法 需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构 门 窗 外墙及屋顶的垂直部分 的基本耗热量乘以相应的朝向修正率 93 朝向修正率xch 94 朝向修正率xch 注意 选用上面朝向修正率时 应考虑当地冬季日照率 太阳辐射强度 建筑物使用和被遮挡等情况 对于冬季日照率小于35 的地区 东南 西南和南向修正率 宜采用 10 0 东 西向可不修正 主要是夏热冬冷地区如湖北 湖南 江西 四川 贵州 浙江等地的部分地区 95 A 单选题 96 二 风力附加耗热量 风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的影响 在计算围护结构基本耗热量时 围护结构外表面换热系数xw是在一定的室外风速条件下的计算值 我国大部分地区冬季平均风速不大 一般为2 3m s 因此 暖通规范 规定 在一般情况下 不必考虑风力附加 只对建在不避风的高地 河边 海岸 旷野上的建筑物 以及城镇 厂区内特别高出的建筑物 才考虑垂直外围护结构附加5 10 97 三 高度附加耗热量 高度附加耗热量是考虑房屋高度对围护结构耗热量的影响而附加的耗热量 计算方法 1 民用建筑和工业辅助建筑物 楼梯间除外 的高度附加率 当房间高度大于4m时 高出1m应附加2 但总的附加率不应大于15 2 应注意 高度附加率 应附加于房间各围护结构基本耗热量和其它附加 修正 耗热量的总和上 98 如何考虑室内竖向温度梯度对Q的影响 摘自暖通规范条文说明 Way1 对房间各部分围护结构采用同一室内温度计算耗热量 当房间高于4m时计入高度附加 Way2 对房间各部分围护结构采用不同的室内温度计算耗热量 即使房间高于4m时也不计高度附加 特点 简单 不能根据建筑物不同性质区别对待 适用于室内散热量较小 上部空间温度增高不显著的建筑 民用建筑及辅助建筑 特点 繁琐 但适用各种性质的建筑物 尤其是室内散热量较大 上部空间温度明显升高的工业建筑 Page99 多选题 ABC 100 多选题 ABCD 101 四 其他附加 窗墙比附加 窗墙比超过0 5时 对窗的基本耗热量附加10 窗墙比是指窗户洞口面积与房间立面单元面积的比值 房间立面单元面积是指房间层高与开间定位线围成的面积 对采暖居住建筑 不同朝向的窗墙比不应超过下表中的数值 不同朝向的窗墙比 102 四 其他附加 间歇附加 当建筑物不要求全天维持设计室温 而允许定时降低室温时 供暖系统可按间歇供暖设计 此时除上述各项附加外 将耗热量的总和上附加以下百分数 仅白天供暖时 例如办公楼 教学楼 20 不经常使用时 例如礼堂等 30 103 通过围护结构的总耗热量 建筑物或房间在室外供暖计算温度下 通过围护结构的总耗热量 可用下式综合表示 104 第四节冷风渗透耗热量 在风力和热压造成的室内外压差作用下 室外的冷空气通过门 窗等缝隙渗入室内 被加热后逸出 把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量 称为冷风渗透耗热量 冷风渗透耗热量在供暖设计热负荷中占有不小的份额 105 热压作用冬季建筑物内 外的空气温度不同 由于空气的密度差 室外冷空气从低层房间的门 窗缝隙进入 通过建筑物内部的竖直贯通通道 如楼梯间 电梯井等 上升 然后从高层房间的门窗缝隙排出 这种引起空气流动的压力称为热压 106 风压作用当风吹过建筑物时 空气从迎风面门窗缝隙渗入 和室内空气进行热交换后 又从背风面门窗缝隙渗出 冷空气的渗入量取决于门窗两侧的风压差 107 影响冷风渗透耗热量的因素 影响冷风渗透耗热量的因素很多 如门窗构造 门窗朝向 室外风向和风速 室内外空气温差 建筑物高低以及建筑物内部通道状况等 总的来说 对于多层 六层及六层以下 的建筑物 由于房屋高度不高 在工程设计中 冷风渗透耗热量主要考虑风压的作用 可忽略热压的影响 对于高层建筑 则应考虑风压与热压综合作用的结果 108 计算冷风渗透耗热量的常用方法 常用方法 缝隙法 换气次数法 百分数法 109 一 缝隙法 缝隙法的概念对多层建筑 可通过计算不同朝向的门 窗缝隙长度以及从每米长缝隙渗入的冷空气量 确定其冷风渗透耗热量 这种方法称为缝隙法 每米长缝隙渗入的空气量L的确定 可采用表1 6的实验数据 110 表1 6不同类型的门窗在不同风速下每米长缝隙渗入的空气量 m3 m h 注 每m外门的缝隙渗入的空气量 为同类型窗外窗的两倍 当有密封条时 表中数据乘以0 5 0 6的系数 111 门 窗缝隙的计算长度 当房间仅有一面或相邻两面外墙时 全部计入其外门窗的缝隙 当房间有相对两面外墙时 仅计入风量较大一面外墙的门窗缝隙 当房间有三面外墙时 仅计入风量较大的两面外墙的门窗缝隙 当房间有四面外墙时 则计入较多风向的1 2外围护结构范围内的外门窗缝隙 112 暖通规范 明确规定 建筑物门窗缝隙的长度分别按各朝向所有可开启的外门 窗缝隙丈量 仅计算不同朝向的冷风渗透空气量时 引进一个渗透空气量的朝向修正系数n V L0 lnm3 h L0 每米门 窗缝隙渗入室内的空气量 按当地冬季室外平均风速 采用下表的数据 m3 h m l 门 窗缝隙的计算长度 m n 渗透空气量的朝向修正系数 附录表1 5 113 渗透空气量的朝向修正系数n 114 V L0 ln L0 每米门 窗缝隙渗入室内的空气量 m3 h m l 门 窗缝隙的计算长度 m n 渗透空气量的朝向修正系数 w 供暖室外计算温度下的空气密度 kg m3 cp 冷空气的定压比热 cp 1kJ kg 115 多选题 ABC 116 二 换气次数法 用于民用建筑的概算法 在工程设计中 按房间换气次数来估算该房间的冷风渗透耗热量 Vn 房间的内部体积 m3 nk 房间的换气次数 次 h 可按表1 7选用 117 概算换气次数 118 缝隙法与换气次数法的比较 119 三 百分数法 用于工业建筑的概算法 由于工业建筑房屋较高 室内外温差产生的热压较大 冷风渗透量可根据建筑物的高度及玻璃窗的层数 按表1 8列出的百分数进行估算 表1 8渗透耗热量占围护结构总耗热量的百分率 120 C 121 单选 某办公室 采用散热器采暖 层高3 6m 南外墙热负荷243W 外窗热负荷为490W 窗缝渗入205W 南方向修正为 15 求该房间散热器耗热量 920 940W890 910W860 880W810 830W Q 243 490 1 15 205 828W D 122 案例 某六层办公楼层高均为3 3m 其中位于二层的一个办公室开间 进深和窗的尺寸见附图 该房间的南外墙基本耗热量142W 南外窗的基本耗热量为545W 南外窗缝隙渗透入室内的冷空气耗热量为205W 该办公室选用散热器时 采用的耗热量应为下列哪一个选项值 南向修正率 15 740 790W800 850W860 910W920 960W 因窗墙比 3 9 2 1 3 3 4 8 0 517 0 5 Q 142 545 1 1 1 15 205 843 5kW B 123 第五节冷风侵入耗热量 冬季由于建筑物外门频繁开启 在风压和热压的作用下 冷空气由开启的外门侵入室内 把这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量 外门附加耗热量可采用外门的基本耗热量乘以表1 9中附加率N来计算 124 外门附加率N 125 注意事项 外门附加率 只适用于短时间开启的 无热风幕的外门 此处所指的外门是建筑物底层入口的门 而不是各层每户的外门 对于开启时间长的外门 冷风侵入量Vw可根据 工业通风 等原理进行计算 或根据经验公式或图表确定并按公式 1 15 计算冷风侵入耗热量 对建筑物的阳台门不必考虑冷风侵入耗热量 126 单选 下列哪一项采暖建筑的热负荷计算方法是错误的 风力附加只对不避风的垂直外围护结构基本耗热量上做附加工业建筑渗透冷空气耗热量附加率是指占全部围护结构基本耗热量的百分比多层建筑的渗透冷空气耗热量 当无相关数据时 可按规定的换气次数计算外门附加率只适应于短时间开启的 无热风幕的外门 B 127 第六节供暖设计热负荷计算例题 128 注意问题 一般情况下 地面在计算底层围护结构传热量时计算 屋顶在计算最顶层围护结构传热量时计算 最顶层外墙的面积 室内地面的面积 屋顶的面积如何计算地面地带的面积如何划分 一面外墙 相邻两面外墙 129 例题1 1 如图所示为北京市一民用办公建筑的平面图和剖面图 试计算其中会议室 101号房间 的供暖设计热负荷 130 已知围护结构条件 外墙 一砖半厚 370mm 内面抹灰砖墙 K 1 57W 外窗 单层木框玻璃窗 尺寸 宽 高 为1 5 2 0m 窗型为带上亮 高0 5m 三扇两开窗 可开启部分的缝隙总长为13 0m 外门 单层木门 尺寸 宽 高 为1 5 2 0m 门型为无上亮的双扇门 可开启部分的缝隙总长度为9 0m 顶棚 厚25mm的木屑板 上铺50mm防腐木屑 K 0 93W 131 已知条件 地面 不保温地面 K值按划分地带计算 北京市室外气象资料 供暖室外计算温度tw 9 累年 1951年一1980年 最低日平均温度为 17 1 冬季室外平均风速vp j 2 8m s 132 已知信息 可获信息 1 地点 北京 3 土建资料 外墙构造 K顶棚做法 K外窗 外门的类型 K 尺寸 l地面类型 2 房间功能 会议室 Page133 Q1 的计算 P23房间耗热量计算表 Q2 的计算 Q3 的计算 Q3 Qm j N Page134 门窗缝隙 外窗 单层木框玻璃窗 宽 高 1 5 2 0m 带上亮 高0 5m 三扇两开窗 Page135 外门 单层木门 宽 高 1 5 2 0m 无上亮的双扇门 门窗缝隙 Page136 1 围护结构传热耗热量Q1 计算全部计算列于表中 围护结构总传热耗热量Q1 25268W 2 冷风渗透耗热量Q2 的计算 北京市的冷风朝向修正系数 东向n 0 15 西向n 0 40 对有相对两面外墙的房间 按最不利的一面外墙 西向 计算冷风渗透耗热量 在冬季室外平均风速vpj 2 8m s下 单层木窗的每米缝隙的冷风渗透量L 2 88m3 m h 西向六个窗的缝隙总长度为6 13 78m 总的冷风渗透量V等于 供暖设计热负荷 137 外门冷风侵入耗热量Q3 的计算可按开启时间不长的一道门考虑 外门冷风侵入耗热量为外门基本耗热量乘65 即 冷风渗透耗热量Q2 等于 138 101房间供暖设计热负荷总计为 139 散热器的散热方式 第七节辐射供暖系统热负荷计算 自然对流与热辐射 热辐射是处于一定温度下的物体所发射的能量 辐射供暖的分类 140 按表面温度 低温 中温 高温 60 低温热水 60 200 高温热水 110 或高压蒸汽 200kPa 200 按构造 埋管式 组合式 将加热管埋设在建筑围护结构表面内 将围护结构表面作为散热面的形式 将金属板焊接于金属管组成散热面 141 按热媒种类 热水 蒸汽 热风 低温 常用埋管式 中温 常用组合式 中温 电热 燃气燃烧 高温 低温 高温 红外辐射器 按辐射板面位置 顶面式 地面式 墙面式 142 143 辐射供暖的应用 中温辐射供暖的散热设备为钢制辐射板 以高温水或蒸汽为热媒 主要用于工业建筑 用于高大的工业厂房中效果更好 也可用于商场 体育馆 展览厅 车站等对美观与装饰要求不太高的大空间公共建筑中 目前较多采用的辐射供暖主要有低温热水地面辐射供暖 发热电缆地面辐射供暖 顶棚电热膜辐射供暖 热水吊顶辐射供暖 燃气红外线辐射供暖 144 低温热水地板辐射供暖的特点 热舒适度高 地面温度均匀 垂直温度分布合理 室温相同条件下 通常距地面0 05 0 15m内空气温度比对流供暖约高8 10 与对流供暖方式相比 空气对流减弱 空气洁净度较高 145 146 节约能源 在相同的室内温度下 由于人体辐射热损失减少而实感温度高 可将室内设计温度降低2 3 热负荷减少到90 95 从而可节约能源 降低运行费用 由于通常热水温度不宜高于60 因此 是特别适合于高效利用低品位热能的一种供暖方式 低温热水地板辐射供暖增加构造层的厚度 减少了房间净高 同时增加了楼板荷载约120kg m2 地面下系统维修困难 对施工要求严格 仅适合于建筑热工条件较佳的节能住宅 否则地板表面温度会超标 热媒温差较小 相应流量较大 热媒输送管道断面和输送能耗较散热器供暖大 147 不占据室内地面有效空间 便于装饰 布置家具 不影响室内美观 房间热稳定性好 对于埋管地面构造 地面层和混凝土层蓄热能力强 即使在间歇运行条件下 室温波动小 便于实现分户热计量 只需要在每户的分水器前安装热量表 有利于隔声和降低楼板撞击声 148 一 地板辐射供暖热负荷确定 全面辐射供暖的热负荷 计算如第1章所述 室内计算温度降低2 或者取对流采暖辐射的90 95 局部辐射供暖的热负荷 按照 民规2012 局部辐射供暖系统的热负荷按全面辐射供暖的热负荷乘以表5 2 11的计算系数 149 暖规2003 建筑物地板敷设加热管时 采暖负荷中不计算地面的热损失 并可不考虑高度附加 民规2012 地面辐射供暖的房间高度大于4m时 每高出1m宜附加1 但总附加率不宜大于8 条文说明 实际工程中的高大空间 尤其是间歇供暖时 常存在房间升温时间过长甚至是供热量不足等问题 分析原因主要是 同样面积时 高大空间外墙等外围护结构比一般房间多 蓄冷量 较大 供暖初期升温相对需热量较多 地面供暖向房间散热有将近一半仍依靠对流形式 房间高度方向也存在一些温度梯度 因此规范建议地面供暖时 也要考虑高度附加 其附加值约按一般散热器供暖计算值50 取值 150 民规2012 5 4 1热水地面辐射供暖系统供水温度宜采用35 45 不应大于60 供回水温差不宜大于10 且不宜小于5 为保证舒适度 辐射体的表面平均温度宜符合表5 4 2的规定 151 二 热水吊顶辐射板供暖负荷的计算 民规2012 5 4 11热水吊顶辐射板供暖 可用于层高为3m 30m建筑物的供暖 5 4 12热水吊顶辐射板的供水温度宜采用40 95 的热水 其水质应满足产品要求 在非供暖季节供暖系统应充水保养 5 4 13当采用热水吊顶辐射板供暖 屋顶耗热量大于房间总耗热量的30 时 应加强屋顶保温措施 152 5 4 15热水吊顶辐射板的安装高度 应根据人体的舒适度确定 辐射板的最高平均水温应根据辐射板安装高度和其面积占顶棚面积的比例按表5 4 15确定 153 三 燃气红外线辐射供暖负荷的计算 民规2012 5 6 1采用燃气红外线辐射供暖时 必须采取相应的防火和通风换气等安全措施 并符合国家现行有关燃气 防火规范的要求 5 6 2燃气红外线辐射供暖的燃料 可采用天然气 人工煤气 液化石油气等 燃气质量 燃气输配系统应符合现行国家标准 城镇燃气设计规范 GB50028的有关规定 154 三 燃气红外线辐射供暖负荷的计算 5 6 3燃气红外线辐射器的安装高度不宜低于3m 5 6 4燃气红外线辐射器用于局部工作地点供暖时 其数量不应少于两个 且应安装在人体不同方向的侧上方 5 6 5布置全面辐射供暖系统时 沿四周外墙 外门处的辐射器散热量不宜少于总热负荷的60 155 第八节围护结构的最小传热阻与经济传热阻 建筑物在冬季正常供暖时 应满足使用 卫生和经济要求 应具有一定的保温性能 这就需要用围护结构的最小传热阻和经济热阻来评价 156 最小传热阻 室内舒适性要求 围护结构内表面不结露 结露会导致耗热量增大 围护结构易损坏 围护结构内表面温度过低 人体向外辐射热过多 产正不舒适感 一 围护结构的最小传热阻 满足节能规范的要求 不同节能标准对不同类型的建筑围护结构的传热系数有限制 157 158 159 160 161 最小传热阻的计算在稳定传热条件下 围护结构热阻 室内外温度 围护结构内表面温度之间的关系式为 工程设计中 规定了在不同类型建筑物内 冬季室内计算温度与外围护结构内表面的允许温度差值 162 R0min 围护结构的最小传热阻 W m2 ty 供暖室内计算温度与围护结构内表面温度的允许温差 ty tn n 查附录表1 6 tw e 冬季围护结构室外计算温度 163 室内空气与围护结构内表面之间的允许温差 ty 164 注 表中tn tl分别为室内空气温度和在室内计算温度和相对湿度状况下的露点温度 对于直接接触室外空气的楼板和不采暖地下室上面的模板 当有人长期停留时 取 ty 2 5 当无人长期停留时 取 ty 5 0 165 单选 D 166 冬季围护结构室外计算温度tw e 按围护结构热惰性指标D值分成四个等级来确定 167 当采用D 6的围护结构 所谓重质墙 时 采用供暖室外计算温度tw 作为校验围护结构最小传热阻的冬季室外计算温度 当采用D 6的中型和轻型围护结构时 为了能保证与重质墙围护结构相当的内表面温度波动幅度 就得采用比供暖室外计算温度更低的温度 作为检验轻型或中型围护结构最小传热阻的冬季空外计算温度 亦即要求更大一些的围护结构最小传热阻值 168 暖通规范 规定 集中供暖地区的建筑物非透明部分围护结构的传热阻 在任何情况下不应小于最小传热阻 即R0 R0 min 砖石墙体的传热阻 可比上式的计算值小5 外门 阳台门除外 的最小传热阻 不应小于按供暖室外计算温度所确定的外墙最小传热阻的60 当相邻房间的温差大于10 时 内围护结构的最小传热阻 亦应通过计算确定 169 热惰性指标 目前居住建筑节能设计标准中评价外墙和屋面隔热性能的一个设计指标 它是表征在夏季周期传热条件下 外围护结构抵抗室外温度波和热流波动能力的一个无量纲指标 以符号D表示 D值越大 温度波与热流波的衰减程度也越大 热稳定性越好 170 围护结构热惰性指标D值的计算 a 单一材料围护结构或单一材料层的D值D Rs式中 R 材料层的传热阻 m2 K W S 材料的蓄热系数 W m2 K 171 b 匀质多层材料组成的平壁围护结构的D值 式中 Di 各层材料的热惰性指标 Ri 各层材料的传热阻 m2 K W Si 各层材料的蓄热系数 W m2 K 172 材料的蓄热系数 式中 c 材料的比热 J kg 材料的密度 kg m3 材料的导热系数 W m2 Z 温度波动周期 s 一般取24h 86400s计算 173 例 现以长春地区490mm厚粘土实心砖墙为例 计算它的传热阻和热隋性指标D值 已知 Ri 0 11Re 0 04 1 0 02 1 0 87 2 0 49 2 0 81 3 0 02 3 0 93S1 10 75S2 10 63S3 11 37解 Ro Ri R1 R2 R3 ReR 0 11 0 02 0 87 0 49 0 81 0 02 0 93 0 04 0 11 0 023 0 605 0 022 0 04 0 80D R1S1 R2S2 R3S3 0 023 10 75 0 605 10 63 0 022 11 37 0 247 6 431 0 25 6 928 174 例题 哈尔滨市一住宅建筑 外墙为二砖墙 49墙 内表面抹灰 20mm 试计算其传热系数值 并与应采用的最小传热阻相对比 175 解 1 传热系数的计算哈尔滨市供暖室外计算温度 tw 26 由附录查出 砖墙的导热系数为 0 81W m 内表面抹灰砂浆的导热系数为 0 87W m 176 2 确定围护结构的最小传热阻首先确定其热惰性指标