《供热工程》第1章 室内供暖系统的设计热负荷

第1章室内供暖系统的设计热负荷是指，在某个室外温度tw下，为了达到所要求的室内温度tn，供暖系统在单位时间内供给建筑物的热量q、供暖系统的热负荷根据建筑物的损失热量的变化而变化，供暖系统的设计热负荷是设计供暖系统的最基本依据，是一定值， 在设计室外温度下，为了达到所要求的室内温度，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量、热量Qsh :供暖系统的热负荷的决定、1 .包围构造的传热消耗热量q 1、3 .冷风侵入消耗热量q 3、4 .水分蒸发的消耗热量q 4、5 .从外部搬入的冷热和输送机构的消耗热量q5， 6 .通风消耗热量Q6(换气系统从室内向室外排出空气所需的热量)2.冷风渗透热量Q2(加热从门、窗的间隙渗透到室内的冷气的热量)为热量Qd :11 .通过其他方法散热或获得的热量q11、7 .生产现场最小负荷级工艺设备的散热量q7， 8 .非加热通风系统的其他管道和热表面散热量q8、9 .热材料散热量q9、10 .日照热量Q10计算加热系统设计热负荷公式3354、3354围结构的基本消耗热量、3354围结构的附加消耗热量、围结构的附加消耗热量(修改)时，从太阳辐射热量中减去基本消耗热量的一部分风力和高度的影响通过增加一部分基本消耗热量的方法来附加。 前两个表示在围墙结构的计算中消耗热量，后两个表示在室内通风中消耗的热量。 基本消耗热量Q1.j、消耗热量Q1.x、围栏结构消耗热量Q1、计算方法：一般在一维稳定传热过程中计算. 传热特点：在瞬态传热过程中，1 .基本上是消耗热量的Q1.j，通过房间各部分的围墙结构(门、窗、墙、地板、屋顶)从室内传到室外的总传热量。 公式：(w )，(w )，整个建筑物或整个房间的基本消耗热量：室内计算温度tn，定义：距离地面2米以内的人工活动地区的平均空气温度。 关于普通民间建筑，可以用房间冷热源没有影响的几何中心的温度来代表。 生产要求的室温，一般由工艺设计师提出。 生活用房的温度主要取决于人体的生理热平衡。按照采暖通风与空气调节设计规范 (GB50019-2003 )的规定计算集中供暖冬季室内温度tn，采用如下规定：1.民用建筑的主要房间应采用16-24，注意：工业建筑工作场所的温度下限和劳动强度等级标准由工业企业设计卫生标准 (GBZ1)制定并执行。 2 .工业建筑的作业场所轻作业： 18-21中作业： 16-18重作业： 14-16重作业： 12-14，(1)计算地面的消耗热量时，使用作业场所的温度tg(2)计算屋顶和天窗的消耗热量时，屋顶下的温度td、td=tg (H-2)t、h为屋顶距地面的高度，m； t是温度梯度，/m(3)是计算门、窗和墙的消耗热量时，在室内平均温度tp、tp.j=(tg td)/2,3、3、3 .辅助建筑物和辅助用室的冬季室内计算温度值，参照附录1-1。 4 .楼高超过4m的建筑物和房间采用以下规定：注意：在散热量小于23w/m2的生产现场，温度梯度值不能确定的情况下，可以根据工作场所温度计算围栏结构的消耗热量，但必须采用高度附加的方法进行修正。 根据采暖室外的计算温度，1 .围栏结构的热惰性原理，规定采暖室外的计算温度由50年中最冷的8个冬天最冷的连续5天的日平均温度的平均值决定，根据热惰性原理决定采暖室外的计算温度，规定值比较低，允许人为地在数天内低于规定的采暖室外的计算温度值，即2、根据不保证天数的原则决定，不保证天数因各国的规定而异，规定有1天、3天、5天等。中国暖通规范规定，在暖气室外计算温度时，应采用往年平均不保证5天的日均温度。 对于许多城市来说，这是指1951年至1980年30年间的气象统计资料。 150天以上的实际日平均温度不得低于选定的室外计算温度值。 详细地说，参照附录暖通规范，在暖房结构的外侧不是与外部空气直接接触，而是隔开不暖房和空间的情况下，在该暖房结构的传热量的计算中采用暖房结构的温度差校正系数。 当温度差校正系数的数值、传热达到热平衡时，非供暖的房间和空间的温度只能适用于各种状况的具体附录1-2，1 ) a的值不与室外直接连接的包围构造，在计算tn-th5的情况下2 )外壁的情况下，a=1 3)a值的取值方法是从与包围构造的特征有关的经验中得到的4 )与相邻房间的温度差在5以上时，计算通过隔壁或地板的传热量。 如果与相邻房间的温度差小于5，并且通过隔墙或地板的热量超过该房间热负荷的10%，请计算其传热量。 注意：围护结构传热系数k值在围护结构外表面主要是风力作用下的强制对流换热，辐射换热所占比例小。 传热特征：围护结构表面的热交换过程是对流和辐射的总和过程，围护结构内表面的热交换是壁面与空气和其它壁面的温度差引起的自然对流和辐射的热交换作用，1 .均质多层材料(平壁)的传热系数k值，2.2种以上的双向非均质围护结构的传热系数k值，3 .空气层的传热系数k值， 应用：寒冷地区一些高级民用建筑常用的结构形式：双层玻璃、复合墙体的空气层等传热特征，k值难以用理论公式确定。 在工程设计中，表1-4(P16 )、4 .地面的传热系数在距外壁约8m以内，室内地面的传热系数(热阻)随着距外壁的距离变长而变小(变大)。 室内地面的传热系数(热阻)是距离外壁约8m的地面，传热量几乎没有变化。 地面热传递系数(热阻)的特征： (1)构成地面的各层材料的热传递系数均为1.16W/m.)、K0(R0)值表1-5(P16 )、第一地带的角部附近的地面面积需要进行两次计算. 工程计算还采用了用平均传热系数计算整个建筑物和房间地板的简单方法，详情请参照供暖通风设计手册。 注意： (2)在构成地板的各层的材料中，有热传导系数小于1.16w/m.)、(3)铺设地板脊壁的保温地板、地板脊壁是指房屋底空的地板下的承重墙、地板脊壁、包围构造的传热面积的测量、门、窗的面积通过外壁外的空间尺寸计算，外壁面积的测量：从高度开始外壁的平面尺寸通过建筑以相邻两个房间中墙壁的中心线为界线，根据建筑物外壁内侧的轮廓尺寸计算屋顶和地面的面积。 对于平屋顶，天花板面积按建筑物轮廓尺寸计算。 地下室面积测量：修正消耗热量增加风力消耗热量，另一方面，修正消耗热量，修正消耗热量：考虑到建筑物受太阳辐射的影响，修正围栏结构的基本消耗热量，计算方法：需要修正的消耗热量乘以垂直围栏结构(门、窗、外墙及屋顶的垂直部分)的基本消耗热量相应的方向修正率暖通规范规定选择不同方向的修正率：北、东北、西北：010%东南、西南：-10%-15%东、西：-5%南：-15%-30%，注意：在冬季日照率不足35%的地区，东南、西南、南方向的修正率为-10%0% 二、风力附加消耗热量、风力附加消耗热量是考虑了室外风速变化的围栏结构的基本消耗热量的修正。暖通规范规定，一般情况下不需要考虑风力附加。 只有在不避风的高地、河边、海岸、荒野上建造的建筑物和镇子、工厂内特别突出的建筑物，垂直周边构造可能会增加5%10%。 三、高度增加消耗热量，高度增加消耗热量是考虑住宅高度对围栏结构消耗热量的影响而增加的消耗热量，暖通规范是民用建筑和工业辅助建筑物(楼梯之间除外)的高度增加率，房间高度大于4m时，高于1m时必须增加2%，总增加率注意：高附加率必须加在房间各围栏结构的基本消耗热量和其他附加(修改)消耗热量的总和上。 围栏结构的总消耗热量，一是冷风消耗热量，在风力和热压引起的室内外差压下，室外冷气通过门窗等间隙进入室内，被加热后逃逸。 将该部分的冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量称为冷空气的渗透热量，影响冷空气的渗透热量的主要原因是门窗的构造、门窗的朝向、室外风向和风速、室内外空气的温度差、建筑物的高低、建筑物内部的通路状况等。 综上所述，由于多层(六层和六层以下)建筑物高度不高，工程设计中冷风渗透热主要考虑风压的作用，热压的影响可忽略不计。 计算冷风渗透热量的常用方法、常用方法、狭缝法、换气次数法、百分比法、1 .狭缝法、狭缝法的概念：在多层建筑中，通过计算从不同方向的门、窗的狭缝长度和米长度的狭缝渗透的冷气量，可以决定冷风的渗透热量。 这种方法称为狭缝法。确定侵入1米长间隙的空气量l :可使用表1-6(P20 )的实验数据。 关于通过门、窗的间隙进入室内的总空气量，V=Lln(m3/h )，关于门、窗的间隙的计算长度，只有房间一面或相邻两面的外壁存在相对的两面的外壁，计算为该门、开窗部分的间隙长度时， 只计算风量大的一方的间隙的房间有三面的外壁的情况，只计算风量大的两面的间隙的房间有四面的外壁的情况，计算多个风向的1/2的外侧包围构造的范围内的外侧和窗的间隙。 冷风渗透热、冷风渗透热、2 .通风次数法民用建筑概况算法，在工程设计中，根据房间的通风次数来估计该房间的冷风渗透热。 用于概算换气次数的3 .百分比法工业建筑概算法的工业建筑师高，室内外温差引起的热压大，冷风的渗透量可根据建筑物的高度和窗玻璃的层数，按表1-9所示的百分比来估计。 渗透消耗热量占围栏结构总消耗热量的比例，二是冷风侵入消耗热量，冬天受风压和热压，冷空气从开放的外门进入室内。 将该部分的冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为冷空气的侵入消耗热量。 冷风侵入消耗热量可通过以下公式计算，冷风侵入消耗热量的经验计算法、冷风侵入消耗热量可通过外门的基本消耗热量乘以表l10的百分比的简便方法计算：注意表110的外门附加率，仅适用于短时间内没有开放的热风帘的外门。 在开放时间长的门中，冷风的侵入量Vw可以通过工业通风等原理计算，或者根据经验式和图表决定，通过式(120 )计算。 另外，没有必要考虑冷风侵入建筑物的阳台门来消耗热量，围墙构造的条件是外壁：砖的半厚度(370mm )，内部涂灰的砖墙是众所周知的。 K=1.57W/，D=5.06外窗：单层木框玻璃窗。 尺寸(宽x高)为1.5*2.0m。 窗型带亮(高0.5m )，三扇窗开着。 开放部分的狭缝全长为13.0m。 外门：单层木门。 尺寸(宽x高)为1.5x2.0m。 门型是无与伦比的明亮双门。 开放部分的间隙总长为9.0m。 天花板：厚25mm的银屑板，铺50mm的防腐木屑。 K=0.93W/，D=1.53。 地面：不保温地面。 k值按区域计算。北京市室外气象资料：暖房室外计算温度tw=-9； 累年(1951年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 . (1)包围构造的传热消耗热量q 1的计算全部表示。 包围结构总传热消耗热量q1=25268w . (2)冷风渗透热量Q2 的计算。 北京市冷风方向校正系数：东向n=0.15，西向n=0.40。 对于相反侧的外壁所在的房间，从最不利的一个外壁(西向)计算冷风的渗透热量。 冬季的室外平均风速Vpj=2.8m/s时，单层木窗每米的冷气透过量L=2.88m3/(mh )。 西起六个窗缝的总长度为613=78m。 总冷风渗透量v为：采暖设计热负荷，热负荷分为全面辐射采暖热负荷和局部辐射采暖热负荷。 另一方面，低温辐射供暖负荷的计算，全面辐射供暖的热负荷：用第24节的方法计算，计算出的热负荷乘以0.90.95的修正系数，或者使室内的计算温度下降2。 在建筑物地板上铺设加热管时，加热负荷不计算地板的热损失，不考虑高度附加。 局部辐射采暖热负荷：可以通过将整个房间的辐射采暖热负荷乘以该区域的建筑面积与房间面积之比和表1-11中规定的附加系数来确定，在采暖期间，围护结构应满足使用要求、卫生要求和经济要求，并且应利用“围护结构最小传热阻力”或“经济传热阻力”的概念。 室内空气温度与围护结构内表面温度的温差满足卫生要求。 除浴室等相对湿度高的房间以外，内面不要结露。 根据上述要求确定的外围保护结构的传热组称为最小传热阻力，外围结构的最小传热阻力的确定是在冬季外围结构的室外计算温度，室内计算温度与外围结构的内表面温度的允许温度差，根据外围结构的热惰性指标d的值分为四个等级来确定(参照表1-13 )。 冬季围护结构的室外计算温度的确定，在采用D6的围护结构(所谓重质壁)的情况下，采用暖房室外计算温度tw作为检查围护结构的最小传热阻力的冬季室外计算温度。 采用DR0.min，满足要求. 经济传热阻力：在一定年限内，建筑物建设费用与经营费用之和最小的维护结构的传热阻力，其特征在于高层建筑采暖设计的热负荷计算方法与以往不同，其原因是由于高层建筑风压与热压的综合作用，影响了门窗间隙的冷风渗透，但不计多层建筑热压的影响。 热压作用风压作用风压与热压的综合作用，一是节能建筑节能指标，一是建筑热耗指标，建筑物热耗指标为采暖期室外平均温度条件下，单位建