1-4056750-供热工程单元1采暖系统设计热负荷详解

1、LOGOGONG RE GONG CHENG武汉理工大学出版社武汉理工大学出版社u知知 识识 目目 标：标：u 1、采暖系统设计热负荷；、采暖系统设计热负荷；u 2、围护结构的基本耗热量；、围护结构的基本耗热量；u 3、围护结构的附加（修正）耗热量、冷风渗透耗热量；、围护结构的附加（修正）耗热量、冷风渗透耗热量；u 4、围护结构的最小传热阻和经济传热阻。、围护结构的最小传热阻和经济传热阻。u能力目标：能力目标：u 1、能够掌握围护结构耗热量的计算方法；、能够掌握围护结构耗热量的计算方法；u 2、能够进行冷风渗透耗热量计算方法；、能够进行冷风渗透耗热量计算方法；u 3、能够进行围护结构最小传热阻

2、的确定与校核；、能够进行围护结构最小传热阻的确定与校核；u 4、能够进行一般建筑物采暖热负荷的计算。、能够进行一般建筑物采暖热负荷的计算。u人们为了保证正常的生产和生活，要求室内保持一定的温人们为了保证正常的生产和生活，要求室内保持一定的温度。一个建筑物或房间可有各种得热和散失热量的途径。度。一个建筑物或房间可有各种得热和散失热量的途径。当建筑物或房间的失热量大于得热量时，为了保持室内在当建筑物或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，需要由采暖通风系统补给热量，以要求温度下的热平衡，需要由采暖通风系统补给热量，以保证室内要求的温度。采暖系统通常利用散热器向房间散保证室内要

3、求的温度。采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，这样热，通风系统送入高于室内要求温度的空气，这样,一方面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。向房间不断地补充新鲜空气，另一方面也为房间提供热量。u采暖系统的热负荷采暖系统的热负荷是指在某一室外温度是指在某一室外温度 下，为了达到要下，为了达到要求的室内温度求的室内温度 ，采暖系统在单位时间内向建筑物供给的，采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。热量。它随着建筑物得失热量的变化而变化。u采暖系统的设计热负荷采暖系统的设计热负荷是指在设计室外温度下是指在设计室外

4、温度下 ，为了达，为了达到要求的室内温度到要求的室内温度 ，采暖系统在单位时间内向建筑物供，采暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。它是设计采暖系统的最基本依据。给的热量。它是设计采暖系统的最基本依据。u建筑物失热量：建筑物失热量：u（1）围护结构的耗热量；）围护结构的耗热量；u（2）加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，称）加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，称冷风渗透耗热量冷风渗透耗热量；u（3）加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量，）加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量，称冷风侵入耗热量；称冷风侵入耗热量；u（4）水分蒸发的耗热量；）水分蒸发的耗热量；u（5）加

5、热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量；）加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量；u（6）通风耗热量。通风系统将空气从室内排到室外所带）通风耗热量。通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量；走的热量；u（7）通过其它途径的耗热量。）通过其它途径的耗热量。u建筑物得热量建筑物得热量：u（1）生产车间最小负荷班的工艺设备散热量；）生产车间最小负荷班的工艺设备散热量；u（2）热管道及其他热表面的散热量；）热管道及其他热表面的散热量；u（3）热物料的散热量；）热物料的散热量；u（4）太阳辐射进入室内的热量。）太阳辐射进入室内的热量。u此外，还会有通过其它途径此外，还会有通过其它途径散失或获得散失或获

6、得的热量。的热量。u冬季采暖通风系统的热负荷，应根据建筑物或房间的得、冬季采暖通风系统的热负荷，应根据建筑物或房间的得、失热量确定。失热量确定。u对于没有由于生产工艺所带来得失热量而需设置通风系统对于没有由于生产工艺所带来得失热量而需设置通风系统的建筑物或房间的建筑物或房间(如一般的民用住宅建筑、办公楼等如一般的民用住宅建筑、办公楼等)，失，失热量只考虑上述的前三项耗热量。得热量只考虑太阳辐射热量只考虑上述的前三项耗热量。得热量只考虑太阳辐射进入室内的热量。至于住宅中其它途径的得热量，如人体进入室内的热量。至于住宅中其它途径的得热量，如人体散热量、炊事和照明散热量，一般散发量不大，且不稳定，散

7、热量、炊事和照明散热量，一般散发量不大，且不稳定，通常可不予计入。通常可不予计入。u对没有装置机械通风系统的建筑物，围护结构的耗热量是对没有装置机械通风系统的建筑物，围护结构的耗热量是指当室内温度高于室外温度时，通过围护结构向外传递的指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。在工程设计中，计算采暖系统的设计热负荷时，常热量。在工程设计中，计算采暖系统的设计热负荷时，常把它分成把它分成围护结构的基本耗热量和附加围护结构的基本耗热量和附加(修正修正)耗热量耗热量两部两部分进行计算。分进行计算。基本耗热量基本耗热量是指在设计条件下，通过房间各是指在设计条件下，通过房间各部分围护结构部分

8、围护结构(门、窗、墙、地板、屋顶等门、窗、墙、地板、屋顶等)从室内传到室从室内传到室外的稳定传热量的总和。附加外的稳定传热量的总和。附加(修正修正)耗热量是指围护结构耗热量是指围护结构的传热状况发生变化而对基本耗热量进行修正的耗热量。的传热状况发生变化而对基本耗热量进行修正的耗热量。附加附加(修正修正)耗热量包括朝向修正、风力附加、高度附加和耗热量包括朝向修正、风力附加、高度附加和外门附加等耗热量。外门附加等耗热量。u计算围护结构附加计算围护结构附加(修正修正)耗热量时，太阳辐射得热量可采耗热量时，太阳辐射得热量可采用对基本耗热量附加（减）的方法列入，而风力和高度影用对基本耗热量附加（减）的方

9、法列入，而风力和高度影响用增加一部分基本耗热量的方法进行附加。本单元主要响用增加一部分基本耗热量的方法进行附加。本单元主要阐述采暖系统设计热负荷的计算原则和方法。对具有采暖阐述采暖系统设计热负荷的计算原则和方法。对具有采暖及通风系统的建筑及通风系统的建筑(如工业厂房和公共建筑等如工业厂房和公共建筑等)，采暖及通，采暖及通风系统的设计热负荷，需要根据生产工艺设备使用或建筑风系统的设计热负荷，需要根据生产工艺设备使用或建筑物的使用情况，物的使用情况，通过得失热量的热平衡和通风的空气量平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。衡综合考虑才能确定。u围护结构的传热耗热量围护结构的传热耗

10、热量是指当室内温度高于室外温度时，是指当室内温度高于室外温度时，通过房间的墙、窗、门、屋顶、地面等围护结构由室内向通过房间的墙、窗、门、屋顶、地面等围护结构由室内向室外传递的热量。常分为两部分计算，即围护结构的基本室外传递的热量。常分为两部分计算，即围护结构的基本耗热量和附加耗热量。耗热量和附加耗热量。u基本耗热量基本耗热量是指在设计的室内、外温度条件下通过房间各是指在设计的室内、外温度条件下通过房间各围护结构稳定传热量的总和。围护结构稳定传热量的总和。u在工程设计中，围护结构的基本耗热量是按一维稳定传热在工程设计中，围护结构的基本耗热量是按一维稳定传热过程进行计算的，实际上，室内散热设备散热

11、不稳定，室过程进行计算的，实际上，室内散热设备散热不稳定，室外空气温度随季节和昼夜变化不断波动，这是一个不稳定外空气温度随季节和昼夜变化不断波动，这是一个不稳定传热过程。但不稳定传热计算复杂，所以传热过程。但不稳定传热计算复杂，所以对室内温度容许对室内温度容许有一定波动幅度的一般建筑物来说有一定波动幅度的一般建筑物来说，采用稳定传热计算可，采用稳定传热计算可以简化计算方法并能基本满足要求。但以简化计算方法并能基本满足要求。但对于室内温度要求对于室内温度要求严格，温度波动幅度要求很小的建筑物或房间严格，温度波动幅度要求很小的建筑物或房间，就需采用，就需采用不稳定传热原理进行围护结构耗热量计算，具

12、体计算参考不稳定传热原理进行围护结构耗热量计算，具体计算参考有关资料。有关资料。u围护结构稳定传热时，基本耗热量计算公式为：围护结构稳定传热时，基本耗热量计算公式为：u W (1-1)u 式中式中 Q 围护结构的基本耗热量，围护结构的基本耗热量，W；u K 围护结构的传热系数，围护结构的传热系数，W(m2)；u F 围护结构的传热面积，围护结构的传热面积，m2；u 采暖室内计算温度，采暖室内计算温度，；u 采暖室外计算温度，采暖室外计算温度，；u a 围护结构的温差修正系数。围护结构的温差修正系数。u整个建筑物或房间围护结构的基本耗热量等于它的围护结整个建筑物或房间围护结构的基本耗热量等于它的

13、围护结构各部分基本耗热量的总和。构各部分基本耗热量的总和。应该应该注意注意，在进行计算时一，在进行计算时一定要注意单位的统一，通常均要采用法定单位。法定计量定要注意单位的统一，通常均要采用法定单位。法定计量单位与习惯用非法定计量换算，见附录单位与习惯用非法定计量换算，见附录1-1。attKFQwnn)(u室内计算温度室内计算温度是指距地面是指距地面2m以内人们活动地区的平均空以内人们活动地区的平均空气温度。室内空气温度的选择，应满足人们生活和生产工气温度。室内空气温度的选择，应满足人们生活和生产工艺的要求。生产工艺要求的室温，一般由工艺设计人员提艺的要求。生产工艺要求的室温，一般由工艺设计人员

14、提出。生活用房间的温度，主要决定于人体的生理热平衡，出。生活用房间的温度，主要决定于人体的生理热平衡，它和许多因素有关，如与房间的用途、室内的潮湿状况和它和许多因素有关，如与房间的用途、室内的潮湿状况和散热强度、劳动强度以及生活习惯、生活水平等有关。散热强度、劳动强度以及生活习惯、生活水平等有关。u许多国家所规定的冬季室内温度标准，大致在许多国家所规定的冬季室内温度标准，大致在1622范围内。根据国内有关卫生部门的研究结果认为：当人体范围内。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，比较舒

15、适，18无冷感，无冷感，15是产生明显冷感的温度界是产生明显冷感的温度界限。限。u暖通规范规定，设计采暖系统时，冬季室内计算温度应根暖通规范规定，设计采暖系统时，冬季室内计算温度应根据建筑物用途，按下列规定采用：据建筑物用途，按下列规定采用：u（1）民用建筑的主要房间民用建筑的主要房间，宜采用，宜采用1624；见附录；见附录 1-2。u（2）工业建筑的工作地点工业建筑的工作地点，宜采用轻作业，宜采用轻作业1821；中作业中作业1618；重作业；重作业1416；过重作业；过重作业1214。u作业种类的划分，应按国家现行的作业种类的划分，应按国家现行的工业企业设计卫生标工业企业设计卫生标准准（GB

16、Z1）执行。当每名工人占用较大面积（）执行。当每名工人占用较大面积（50100m2）时，轻作业时可低至）时，轻作业时可低至10；中作业时可低至；中作业时可低至7；重作业时可低至；重作业时可低至5。u3.辅助建筑物及辅助用室辅助建筑物及辅助用室，不应低于下列数值：，不应低于下列数值：u浴室浴室25；更衣室；更衣室25；办公室、休息室；办公室、休息室18；食堂；食堂18；盥洗室、厕所；盥洗室、厕所12。u当工艺或使用条件有特殊要求时，各类建筑物的室内温度当工艺或使用条件有特殊要求时，各类建筑物的室内温度可按照国家现行有关专业标准、规范执行。可按照国家现行有关专业标准、规范执行。u对于高度较高的生产

17、厂房，由于对流作用，上部空气温度对于高度较高的生产厂房，由于对流作用，上部空气温度必然高于工作地区温度，通过上部围护结构的传热量增加。必然高于工作地区温度，通过上部围护结构的传热量增加。因此，当层高超过因此，当层高超过4 m的工业建筑，冬季室内计算温度的工业建筑，冬季室内计算温度tn，尚应符合下列规定：尚应符合下列规定：u(1)计算地面的耗热量时，应采用计算地面的耗热量时，应采用工作地点工作地点的温度，的温度，tg（）；）；u(2)计算屋顶和天窗耗热量时，应采用计算屋顶和天窗耗热量时，应采用屋顶下屋顶下的温度的温度，td（）；）；u(3)计算门、窗和墙的耗热量时，应采用计算门、窗和墙的耗热量时

18、，应采用室内平均室内平均温度。温度。u室内平均温度，应按下式计算：室内平均温度，应按下式计算： 2gdnpttt (1-2)u式中式中 室内平均温度，室内平均温度，； 屋顶下的温度，屋顶下的温度，； 工作地点的温度，工作地点的温度，。u屋顶下的空气温度屋顶下的空气温度td受诸多因素影响，难以用理受诸多因素影响，难以用理论方法确定。最好是按已有的类似厂房进行实测论方法确定。最好是按已有的类似厂房进行实测确定，或按经验数值用确定，或按经验数值用温度梯度法温度梯度法确定。即确定。即 （1-3）u式中式中 H 屋顶距地面的高度，屋顶距地面的高度，m； 温度梯度，温度梯度，m。nptdtgt)2(Htt

19、tHgdHu对于散热量对于散热量小于小于23Wm3的工业建筑，当其温度梯度值的工业建筑，当其温度梯度值不能确定时，可用工作地点的温度计算围护结构耗热量，不能确定时，可用工作地点的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。热量。u采暖室外计算温度采暖室外计算温度 如何确定，对采暖系统设计有关键如何确定，对采暖系统设计有关键性的影响。性的影响。如采用过低的如采用过低的 值值，在采暖运行期的绝大部，在采暖运行期的绝大部分时间里，使设备能力富裕过多，造成浪费；分时间里，使设备能力富裕过多，造成浪费；如采用值过如采用

20、值过高高，则在较长时间内不能保证采暖效果。因此，正确的确，则在较长时间内不能保证采暖效果。因此，正确的确定和合理的采用采暖室外计算温度是一个技术与经济统一定和合理的采用采暖室外计算温度是一个技术与经济统一的问题。的问题。u目前国内外选定采暖室外计算温度的方法，可以归纳为两目前国内外选定采暖室外计算温度的方法，可以归纳为两种：种：一是根据围护结构的热惰性原理，另一种是根据不保一是根据围护结构的热惰性原理，另一种是根据不保证天数的原则来确定。证天数的原则来确定。u原苏联建筑法规规定各个城市的采暖室外计算温度是按考原苏联建筑法规规定各个城市的采暖室外计算温度是按考虑围护结构热惰性原理来确定的。它规定

21、采暖室外计算温虑围护结构热惰性原理来确定的。它规定采暖室外计算温度要按度要按50年中最冷的八个冬季里最冷的连续年中最冷的八个冬季里最冷的连续5天的日平均天的日平均温度的平均值确定。通过围护结构热惰性原理分析得出：温度的平均值确定。通过围护结构热惰性原理分析得出：在采用在采用 砖实心墙情况下，即使昼夜间室外温度波幅为砖实心墙情况下，即使昼夜间室外温度波幅为18，外墙内表面的温度波幅也不会超过，外墙内表面的温度波幅也不会超过1，对人，对人的舒适感不受影响。根据热惰性原理确定采暖室外计算温的舒适感不受影响。根据热惰性原理确定采暖室外计算温度，规定值是比较低的。度，规定值是比较低的。u采用不保证天数方

22、法的采用不保证天数方法的原则原则是：人为允许有几天时间可以是：人为允许有几天时间可以低于规定的采暖室外计算温度值，亦即容许这几天室内温低于规定的采暖室外计算温度值，亦即容许这几天室内温度可能稍低于室内计算温度度可能稍低于室内计算温度 值。不保证天数根据各国规值。不保证天数根据各国规定而有所不同，有规定定而有所不同，有规定1天、天、3天、天、5天天等。等。u 我国结合国情和气候特点以及建筑物的热工情况等，制定了以日平均我国结合国情和气候特点以及建筑物的热工情况等，制定了以日平均温度为统计基础，按照历年室外实际出现的较低的日平均温度低于室温度为统计基础，按照历年室外实际出现的较低的日平均温度低于室

23、外计算温度的时间，平均每年不超过外计算温度的时间，平均每年不超过5天的原则，确定采暖室外计算天的原则，确定采暖室外计算温度的方法。实践证明，只要供热情况有保障，即采取连续采暖或间温度的方法。实践证明，只要供热情况有保障，即采取连续采暖或间歇时间不长的运行制度，对于一般建筑物来说，就不会因采用这样的歇时间不长的运行制度，对于一般建筑物来说，就不会因采用这样的室外计算温度而影响采暖效果。暖通规范规定：室外计算温度而影响采暖效果。暖通规范规定：“采暖室外计算温度，采暖室外计算温度，应采用历年平均不保证应采用历年平均不保证5天的日平均温度天的日平均温度”。对大多数城市来说，是。对大多数城市来说，是指指

24、19511980年共年共30年的气象统计资料里，不得有多于年的气象统计资料里，不得有多于150天的天的实际日平均温度低于所选定的室外计算温度值。例如在实际日平均温度低于所选定的室外计算温度值。例如在19511980年间，北京市室外日平均温度低于和等于年间，北京市室外日平均温度低于和等于-9.1共有共有134天，天，日平均温度低于和等于日平均温度低于和等于-8.1共有共有233天。取整数值后，确定北京市天。取整数值后，确定北京市的采暖室外计算温度为的采暖室外计算温度为-9。以前参照原苏联采用热惰性原理进行计。以前参照原苏联采用热惰性原理进行计算，曾规定过北京市的采暖室外计算温度为算，曾规定过北京

25、市的采暖室外计算温度为-12。通过对许多城市。通过对许多城市的气象资料统计分析，采用不保证的气象资料统计分析，采用不保证5天的方法确定天的方法确定 值，使我国大部值，使我国大部分城市的分城市的 值普遍提高了值普遍提高了14(与采用热惰性原理对比与采用热惰性原理对比)，从而降，从而降低了采暖系统的设计热负荷并节约了费用，而对人们居住条件则无甚低了采暖系统的设计热负荷并节约了费用，而对人们居住条件则无甚影响。我国北方一些主要城市的采暖室外计算温度影响。我国北方一些主要城市的采暖室外计算温度 值，见附录值，见附录1-3。其它地区的采暖室外计算温度可查有关资料。其它地区的采暖室外计算温度可查有关资料。

26、 u另外，对于不能查到的一些城市的采暖室外计算温度另外，对于不能查到的一些城市的采暖室外计算温度 值值可按下式估算：可按下式估算： （1-4）u式中式中 -冬季采暖室外计算温度，冬季采暖室外计算温度，； -累年最冷月平均温度，累年最冷月平均温度，； -累年最低日平均温度，累年最低日平均温度，。wntmin.43. 057. u计算与大气直接接触的外围护结构的基本耗热量时，所用计算与大气直接接触的外围护结构的基本耗热量时，所用公式是公式是 。但是，采暖房间的围护结构的外侧。但是，采暖房间的围护结构的外侧有时并不是室外，而中间隔着不采暖的房间或空间。此时有时并不是室外，而中间隔着不采暖的房间或空间

27、。此时通过该围护结构的传热量应为通过该围护结构的传热量应为 。式中传热达。式中传热达到平衡时非采暖房间温度。由于非采暖房间的温度到平衡时非采暖房间温度。由于非采暖房间的温度 较难较难确定，为了计算方便，工程中可用确定，为了计算方便，工程中可用 a代替代替 进进行计算。行计算。a值称为值称为围护结构温差修正系数围护结构温差修正系数。u围护结构温差修正系数围护结构温差修正系数a值的大小，取决于非采暖房间或值的大小，取决于非采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，不采暖房间或空间的空气温度空气流通的情况，不采暖房间

28、或空间的空气温度 更接近更接近于室外空气温度，则于室外空气温度，则a值更接近于值更接近于1。围护结构的温差修正。围护结构的温差修正系数见系数见表表1-1。 )(wnnttKFQ)(hnttKFQht)(wnntt )(hntt ht 围围 护护 结结 构构 特特 征征a外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等1.00闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等 0.90与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙(16层建筑层建筑)0.60与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙与有外门窗的不

29、采暖楼梯间相邻的隔墙(730层建筑层建筑)0.50非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时0.75非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时0.60非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时0.40与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.70与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.40伸缩缝墙、沉降缝墙伸缩缝墙、沉降缝墙0.30防震缝墙防震缝墙0.70温差修正系数（温差修正系数

30、（a） 表表1-1 u此外，当两个相邻房间的温差此外，当两个相邻房间的温差大于或等于大于或等于5时，应计算时，应计算通过隔墙或楼板等的传热量。与相邻房间的温差通过隔墙或楼板等的传热量。与相邻房间的温差小于小于5时，且通过隔墙或楼板等的时，且通过隔墙或楼板等的传热量大于该房间热负荷的传热量大于该房间热负荷的10%时时，尚应计算其传热量。，尚应计算其传热量。u2.1.4 围护结构的传热系数围护结构的传热系数K值值u（1）匀质多层材料（平壁）的传热系数）匀质多层材料（平壁）的传热系数K值值u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，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

31、过程如其传热过程如图图1-1所示。传热系数值可用下式计算：所示。传热系数值可用下式计算：wjnniwiinaKRRRR1111110 W/（m2） (1-5)图图1-1 通过围护结构的传热过程通过围护结构的传热过程 u式中式中K 围护结构的传热系数，围护结构的传热系数，W/（m2）；）； 围护结构的传热阻，围护结构的传热阻， m2/W； 、 围护结构内表面、外表面的换热系数，围护结构内表面、外表面的换热系数，W/（m2）；）； 、 围护结构内表面、外表面的换热阻，围护结构内表面、外表面的换热阻，m2/W； 围护结构各层材料的厚度，围护结构各层材料的厚度，m； 围护结构各层材料的导热系数，围护结

32、构各层材料的导热系数，W/（m）；）； 围护结构本体（包括单层或多层结构材料层及围护结构本体（包括单层或多层结构材料层及封闭的空气间层）的热阻，封闭的空气间层）的热阻，m2/W。u一些常用建筑材料的导热系数一些常用建筑材料的导热系数值，可见附录值，可见附录1-4。ORnwnRwRiijRu围护结构表面换热过程是对流和辐射的综合过程。围护结构表面换热过程是对流和辐射的综合过程。围护结围护结构内表面换热是壁面与邻近空气及其它壁面由于温差引起构内表面换热是壁面与邻近空气及其它壁面由于温差引起的自然对流和辐射换热的共同作用，而在围护结构外表面的自然对流和辐射换热的共同作用，而在围护结构外表面主要是由于

33、风力作用产生的强迫对流换热，辐射换热占的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。工程计算中采用的换热系数和换热阻值分别于比例较小。工程计算中采用的换热系数和换热阻值分别于列列表表1-2和和表表1-3。u常用围护结构的传热系数常用围护结构的传热系数K值可直接从有关资料中查得。值可直接从有关资料中查得。一些常用围护结构的传热系数一些常用围护结构的传热系数K值，可见附录值，可见附录1-5。 围围 护护 结结 构构 内内 表表 面面 特特 征征nRn W/（m2）m2/W墙、地面、表面平整或有肋状突出物的顶棚，当墙、地面、表面平整或有肋状突出物的顶棚，当h/s0.3时时8.70.1

34、15 有肋状突出物的顶棚，当有肋状突出物的顶棚，当h/s0.3时时7.60.132 注：表中注：表中h肋高肋高(m)；s肋间净距肋间净距(m)。内表面换热系数内表面换热系数n与换热阻与换热阻Rn 表表1-围围 护护 结结 构构 外外 表表 面面 特特 征征wRwW/m2m2/W外墙和屋顶外墙和屋顶230.04与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板170.06闷顶和外墙上有窗的非采暖地下室上面的楼板闷顶和外墙上有窗的非采暖地下室上面的楼板120.08外墙上无窗的非采暖地下室上面的楼板外墙上无窗的非采暖地下室上面的楼板60.17外表面换热系数外表面换热系数w与

35、换热阻与换热阻Rw 表表1-u（2）由）由两种以上材料组成的、两向非匀质围护结构两种以上材料组成的、两向非匀质围护结构的传的传热系数热系数K值值u从节能角度出发，采用各种形式的空心砌块或填充保温材从节能角度出发，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。这种墙体属于由两种以上材料组成料的墙体等日益增多。这种墙体属于由两种以上材料组成的、非匀质围护结构，属于两维传热过程。计算它的传热的、非匀质围护结构，属于两维传热过程。计算它的传热系数系数K值时，通常采用近似计算方法或实验数据。下面介值时，通常采用近似计算方法或实验数据。下面介绍中国建筑科学研究院建筑物理所推荐的一种方法。绍中国建筑

36、科学研究院建筑物理所推荐的一种方法。u首先求出围护结构的平均传热阻首先求出围护结构的平均传热阻)(1wnniiipjRFFRRRm2/W (1-6)u式中式中 平均传热阻，平均传热阻，m2/W； 垂直热流方向的总传热面积，垂直热流方向的总传热面积，m2(如如图图1-2)； 按平行热流方向划分的各个传热面积，按平行热流方向划分的各个传热面积，m2（如（如图图2-3）；）； 对应于传热面积对应于传热面积Fi上的总热阻，上的总热阻，m2/W； 、 内表面、外表面换热阻，内表面、外表面换热阻，m2/W； 平均传热阻修正系数，按平均传热阻修正系数，按表表1-4取值。取值。u两向非匀质围护结构传热系两向非

37、匀质围护结构传热系K值，再用下式确定：值，再用下式确定： pjRFiFiRnRwRwpjnORRRIRK1W/（ m2） (1-7)图图1-2 非匀质围护结构传热阻计算图非匀质围护结构传热阻计算图 序序 号号21或或(2+3)2110.090.190.8620.200.390.9330.400.690.9640.700.990.98注注:(1)当围护结构由两种材料组成当围护结构由两种材料组成,2应取较小值应取较小值,1为较大值为较大值,由比值由比值21确定确定. (2)当围护结构由三种材料组成，值应由比值当围护结构由三种材料组成，值应由比值(2+3)21确定。确定。 (3)当围护结构中存在圆孔

38、时，应先将圆孔折算成同面积的方孔，然后再进行计算。当围护结构中存在圆孔时，应先将圆孔折算成同面积的方孔，然后再进行计算。修正系数值修正系数值 表表1-u（3）空气间层传热系数）空气间层传热系数K值值u在严寒地区和一些高级民用建筑，围护结构内常用空气间在严寒地区和一些高级民用建筑，围护结构内常用空气间层以减少传热量，如双层玻璃、复合墙体的空气间层等。层以减少传热量，如双层玻璃、复合墙体的空气间层等。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系数小，增加了围护结构传热阻。空气间层传热同样是辐

39、射与对流换热的综合过程。在间层壁面涂覆辐射系数小的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。反射材料，如铝箔等，可以有效地增大空气间层的换热阻。对流换热强度与间层的厚度、间层设置的方向和形状、以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。层热阻最大，竖壁次之，而热流朝上的空气间层热阻最小。同时，在达到一定厚度后，反而易于对流换热，热阻的大同时，在达到一定厚度后，反而易于对流换热，

40、热阻的大小几乎不随厚度增加而变化了。小几乎不随厚度增加而变化了。 u空气间层的热阻难以用理论公式确定。在工程设计中，可空气间层的热阻难以用理论公式确定。在工程设计中，可按按表表1-5的数值计算。的数值计算。位置、热流状况位置、热流状况间间 层层 厚厚 度度 （cm）0.5123456以上以上热流向下（水平、倾斜）热流向下（水平、倾斜） 0.1030.1380.1720.1810.1890.1980.198热流向上（水平、倾斜）热流向上（水平、倾斜）0.1030.1380.1550.1630.1720.1720.172 垂直空气间层垂直空气间层0.1030.1380.1630.1720.1810

41、.1810.181 空气间层热阻空气间层热阻R（m2/W） 表表1-u（4）地面的传热系数）地面的传热系数u在冬季，室内热量通过靠近外墙的地面传到室外的路程较在冬季，室内热量通过靠近外墙的地面传到室外的路程较短，热阻较小；而通过远离外墙的地面传到室外的路程较短，热阻较小；而通过远离外墙的地面传到室外的路程较长，热阻增大。因此，室内地面的传热系数长，热阻增大。因此，室内地面的传热系数(热阻热阻)随着离随着离外墙的远近而变化，但在离外墙约外墙的远近而变化，但在离外墙约8m以远的地面，传热以远的地面，传热量基本不变。基于上述情况，在工程上一般采用近似方法量基本不变。基于上述情况，在工程上一般采用近似

42、方法计算，计算，u把地面沿外墙平行的方向分成四个计算地带，如把地面沿外墙平行的方向分成四个计算地带，如图图1-3所所示。示。 u1）贴土非保温地面贴土非保温地面(组成地面的各层材料导热系数组成地面的各层材料导热系数都大都大于于1.16W（m）的传热系数及热阻值见）的传热系数及热阻值见表表1-6。第。第一地带靠近墙角的地面面积一地带靠近墙角的地面面积(如图如图1-3中的阴影部分中的阴影部分)需要需要重复计算。重复计算。图图1-3 地面传热地带的划分地面传热地带的划分 地地 带带R0K0m2/WW/ （m2）第一地带第一地带2.150.47第二地带第二地带4.300.23第三地带第三地带8.600

43、.12第四地带第四地带14.20.07非保温地面的传热系数和换热阻非保温地面的传热系数和换热阻 表表1-6 2)贴土保温地面贴土保温地面(组成地面的各层材料中，有导热系数组成地面的各层材料中，有导热系数小于小于1.16W（m）的保温层）的保温层)各地带的热阻值，可按下式计各地带的热阻值，可按下式计算算 m2/W (1-8)式中式中 贴土保温地面的换热阻，贴土保温地面的换热阻，m2W； Ro非保温地面的换热阻，非保温地面的换热阻，m2W，(按表按表2-6取值取值)； 保温层的厚度，保温层的厚度，m； 保温材料的导热系数，保温材料的导热系数，W/m。3)铺设在地垄墙（如铺设在地垄墙（如图图1-4所

44、示）上的保温地面各地带的所示）上的保温地面各地带的换换热阻值热阻值，可按下式计算，可按下式计算 m2W (1-9)niii100RRR0ii0018. 1RR 图图1-4 铺设在地垄墙上的地面铺设在地垄墙上的地面 u2.1.5 围护结构传热面积的丈量围护结构传热面积的丈量u不同围护结构传热面积的丈量方法按不同围护结构传热面积的丈量方法按图图1-5的规定计算。的规定计算。u外墙面积的丈量，高度从本层地面算到上层的地面外墙面积的丈量，高度从本层地面算到上层的地面(底层底层除外，见除外，见图图1-5所示所示)。对平屋顶的建筑物，最顶层的丈。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

45、面的高度；而对有闷量是从最顶层的地面到平屋顶的外表面的高度；而对有闷顶的斜屋面，算到闷顶内的保温层表面。外墙的平面尺寸，顶的斜屋面，算到闷顶内的保温层表面。外墙的平面尺寸，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。线。u门、窗的面积按外墙外表面上的门、窗的面积按外墙外表面上的净空尺寸净空尺寸计算。计算。u闷顶和地面的面积，应按建筑物闷顶和地面的面积，应按建筑物外墙以内的内廓尺寸外墙以内的内廓尺寸计算。计算。对平屋顶，顶棚面积按建筑物外廓尺寸计算。对平屋顶，顶棚面积按建筑物外廓尺寸计算。图图1-5 围护结构传热面积的尺寸丈量规则围护结

46、构传热面积的尺寸丈量规则u地下室面积的丈量，位于室外地面以下的外墙，其耗热量地下室面积的丈量，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，应从计算方法与地面的计算相同，但传热地带的划分，应从与与室外地面相平的墙面室外地面相平的墙面算起，亦即把地下室外墙在室外地面算起，亦即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，如以下的部分，看作是地下室地面的延伸，如图图1-6所示。所示。图图1-6 地下室面积的丈量地下室面积的丈量 u围护结构实际耗热量会受到气象条件以及建筑物情况等各围护结构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

47、些因素影响，需要对房间种因素影响而有所增减。由于这些因素影响，需要对房间围护结构基本耗热量进行修正。这些修正耗热量称为围护结构基本耗热量进行修正。这些修正耗热量称为围护围护结构附加结构附加(修正修正)耗热量耗热量。通常按。通常按基本耗热量的百分率基本耗热量的百分率进行进行修正。修正。u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。当太阳照射建筑物时，阳光直接透构基本耗热量的修正。当太阳照射建筑物时，阳光直接透过玻璃窗使室内得到热量，同时由于受阳面的围护结构较过玻璃窗使室内得到热量，同时由于受阳面的围护结构较干燥，外表面和

48、附近空气温升高，围护结构向外传递热量干燥，外表面和附近空气温升高，围护结构向外传递热量减少。采用的修正方法是按围护结构的不同朝向，采用不减少。采用的修正方法是按围护结构的不同朝向，采用不同的修正率。需要修正的同的修正率。需要修正的耗热量耗热量等于垂直的外围护结构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（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。如应的朝向修正率。如图图1-7。-5%WNES0%10%0%10%0%10%-10% -15%-10% -15%-15% -30%-5%图图1-7 朝向修正百分数朝向修正百分数u选用上述朝向修正率时，应

49、考虑当地冬季日照率、辐射照选用上述朝向修正率时，应考虑当地冬季日照率、辐射照度、建筑物使用和被遮档等情况。对于冬季日照率度、建筑物使用和被遮档等情况。对于冬季日照率小于小于35的地区，东南、西南和南向修正率，宜采用的地区，东南、西南和南向修正率，宜采用-100。东、西向可不修正。东、西向可不修正。u此外，还有一种适于全国各主要城市用的朝向修正率，见此外，还有一种适于全国各主要城市用的朝向修正率，见附录附录1-6。使用本附录时，要注意该附录的适用条件与计。使用本附录时，要注意该附录的适用条件与计算条件。算条件。u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是考虑室外风速变化而

50、对围护结构基本耗热量的修正。在计算围护结构基本耗热量时，外表面换热热量的修正。在计算围护结构基本耗热量时，外表面换热系数是对应风速系数是对应风速约为约为4m/s的计算值。我国大部分地区冬的计算值。我国大部分地区冬季平均风速一般为季平均风速一般为23m/s。因此，在一般情况下，不。因此，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、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，旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别高出的建筑物，才考虑垂直的外围护结构附加才考虑垂直的外围护结构附加510。u高度附加耗热量高度附加耗热量是考虑房

51、屋高度对围护结构耗热量的影响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。而附加的耗热量。u民用建筑和工业辅助建筑物（楼梯间除外）的高度附加率，民用建筑和工业辅助建筑物（楼梯间除外）的高度附加率，当房间高度当房间高度大于大于4m时，每高出时，每高出1m应附加应附加2%，但总的，但总的附加率附加率不应大于不应大于15%。计算时应。计算时应注意注意：高度附加率，应：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。热量的总和上。u对于多层建筑物的楼梯间，对于多层建筑物的楼梯间，不考虑不考虑高度附加。高度附加。u外门

52、附加耗热量外门附加耗热量是考虑建筑物外门开启时，侵入冷空气导是考虑建筑物外门开启时，侵入冷空气导致耗热量增大，而对外门基本耗热量的修正。对于短时间致耗热量增大，而对外门基本耗热量的修正。对于短时间开启无热风幕的外门，可以用外门的基本耗热量乘上按开启无热风幕的外门，可以用外门的基本耗热量乘上按 表表1-7查出的相应的附加率。阳台门不应考虑外门附加。查出的相应的附加率。阳台门不应考虑外门附加。外外 门门 布布 置置 状状 况况附附 加加 率率一道门一道门65n两道门（有门斗）两道门（有门斗）80n三道门（有两个门斗）三道门（有两个门斗）60n公共建筑和工业建筑的主要出入口公共建筑和工业建筑的主要出

53、入口500外外 门门 附附 加加 率率 表表1-7 注：注：n建筑物的楼层数。建筑物的楼层数。u在冬季，建筑物由于室外空气与建筑物内部的竖直贯通通在冬季，建筑物由于室外空气与建筑物内部的竖直贯通通道（如楼梯间、电梯井等）空气之间的密度差形成的热压道（如楼梯间、电梯井等）空气之间的密度差形成的热压以及风吹过建筑物时在门窗两侧形成的风压作用下，室外以及风吹过建筑物时在门窗两侧形成的风压作用下，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，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

54、称为冷风渗透耗热量冷风渗透耗热量Q2。冷风渗透耗热量，在设计热负。冷风渗透耗热量，在设计热负荷中占有不小的份额。荷中占有不小的份额。u影响冷风渗透耗热量的影响冷风渗透耗热量的因素因素很多，如建筑物内部隔断、门很多，如建筑物内部隔断、门窗构造、门窗朝向、室外风向和风速、室内外空气温差、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，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，可在工程设计中，冷

55、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，室外风速会随着高度的忽略热压的影响。对于高层建筑，室外风速会随着高度的增加而增大，热压作用不容忽视。在计算高层建筑冷风渗增加而增大，热压作用不容忽视。在计算高层建筑冷风渗透耗热量时，则应考虑风压与热压的综合作用。透耗热量时，则应考虑风压与热压的综合作用。u计算冷风渗透耗热量的常用方法有计算冷风渗透耗热量的常用方法有缝隙法、换气次数法和缝隙法、换气次数法和百分数法百分数法。u缝隙法缝隙法是计算不同朝向门窗缝隙长度及每米缝隙渗入的冷是计算不同朝向门窗缝隙长度及每米缝隙渗入的冷空气量，进而确定其耗热量的一种方法，是常用的较精确空气量，进

56、而确定其耗热量的一种方法，是常用的较精确的计算方法。的计算方法。u在工程设计中，多层（六层或六层以下）的建筑物计算冷在工程设计中，多层（六层或六层以下）的建筑物计算冷风渗入耗热量时，主要考虑风压的作用，忽略热压的影响。风渗入耗热量时，主要考虑风压的作用，忽略热压的影响。而高层建筑则应综合考虑风压和热压的综合影响（详见有而高层建筑则应综合考虑风压和热压的综合影响（详见有关资料）。关资料）。u多层建筑冷空气量多层建筑冷空气量L可按下式近似计算：可按下式近似计算： (1-10)lnLLu式中式中 不同类型门窗、不同风速下每米缝隙渗入的不同类型门窗、不同风速下每米缝隙渗入的空气量，空气量，m3/(mh

57、)，可根据当地冬季室外平均风速，可根据当地冬季室外平均风速，按按表表1-8的实验数据采用；的实验数据采用； 门、窗缝隙的计算长度，门、窗缝隙的计算长度，m； n渗透空气量的朝向修正系数。渗透空气量的朝向修正系数。u朝向修正系数朝向修正系数n是考虑门、窗缝隙处于不同朝向时，由于是考虑门、窗缝隙处于不同朝向时，由于室外风速、风温、风频的差异，造成不同朝向缝隙实际渗室外风速、风温、风频的差异，造成不同朝向缝隙实际渗入的空气量不同而引入的修正系数。入的空气量不同而引入的修正系数。u我国主要集中供暖城市的我国主要集中供暖城市的n值见附录值见附录1-7。 0L门窗类型门窗类型冬冬 季季 室室 外外 平平

58、均均 风风 速速 （m/s）123456单层木窗单层木窗1.02.03.14.35.56.7双层木窗双层木窗0.71.42.23.03.94.7单层钢窗单层钢窗0.61.52.63.95.26.7双层钢窗双层钢窗0.41.11.82.73.64.7推拉铝窗推拉铝窗0.20.51.01.62.32.9平开铝窗平开铝窗0.00.10.30.40.60.8每米门、窗缝隙渗入的空气量每米门、窗缝隙渗入的空气量m3/(mh) 表表1-8 0L注：注： 1.每米外门缝隙渗入的空气量，为表中同类型外窗的两倍。每米外门缝隙渗入的空气量，为表中同类型外窗的两倍。2.当有密封条时，表中数据可乘以当有密封条时，表中

59、数据可乘以0.50.6的系数。的系数。u加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，可按下式计加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，可按下式计算：算： W (1-11 )u式中式中 由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量,W； 空气的定压比热容，空气的定压比热容，cp=1kJ/(kg)； 采暖室外计算温度下的空气密度，采暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3； L渗透冷空气量，渗透冷空气量，m3/h； 采暖室内计算温度，采暖室内计算温度，； 采暖室外计算温度，采暖室外计算温度，。)(28. 02wnnwnpttLcQ2Qu对于多层建筑的渗透空气量，当无相关数据时，可

60、按以下对于多层建筑的渗透空气量，当无相关数据时，可按以下公式计算：公式计算： L=kV (1-12)u式中式中 V房间体积，房间体积，m3；uk换气次数（次换气次数（次/h）。当无实测数据时，可按）。当无实测数据时，可按表表1-9采用。采用。房间类型房间类型一面有外一面有外窗房间窗房间二面有外二面有外窗房间窗房间三面有外三面有外窗房间窗房间门门 厅厅k0.50.51.01.01.52换换 气气 次次 数数 （次（次/h） 表表1-u工业建筑，加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，工业建筑，加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，可按表可按表2-12估算。估算。u确定围护结构传热阻时，围护结构