室内供暖系统的设计热负荷

第一章室内供暖系统的设计热负荷概述

供暖系统设计热负荷是供暖设计中最基本的数据。它直接影响供暖系统方案的选择,供暖管道管径和散热器等设备的确定，关系到供暖系统的使用和经济效果。

第一节供暖系统设计热负荷供暖系统的设计热负荷：指在设计室外温度下，为达到要求的室内温度，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。对没有装置机械通风系统的建筑物，供暖系统的设计热负荷可用下式表示：

在工程设计中，供暖系统的设计热负荷，一般可分为以下几部分进行计算。围护结构的基本耗热量围护结构的附加耗热量冷风渗透耗热量冷风侵入耗热量第二节围护结构基本耗热量供暖控制对象：室内温度（干球温度）空调控制对象：温度、相对适度、风速、洁净度围护结构的基本耗热量，计算公式：式中

——围护结构的传热系数，W/m2·℃；

——围护结构的面积，㎡；

——冬季室内计算温度，℃；——供暖室外计算温度，℃

；

——温度修正系数；

一、室内计算温度室内计算温度：指距地面2m以内人们活动地区的平均温度。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℃比较舒服，18℃无冷感，15℃为明显冷感温度界限。

二、供暖室外计算温度

围护结构的热惰性原理不保证天数的原则

三、温差修正系数计算与大气不直接接触的外围护结构的基本耗热量

式中：F——供暖房间所计算的围护结构表面积，㎡

K——供暖房间所计算的维护结构的传热系数W/㎡·℃th——不供暖房间或空间的空气温度，℃a——温差修正系数。四、围护结构的传热系数K值

1.均质多层材料的传热系数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。

2.由两种以上材料组成的、两向非均质围护结构的传热系数K值，比如从节能的角度出发，采用各种形式的空心砌块，或保温材料。计算温差修正系数的示意图

1-供暖房间；2-非供暖房间

3.空气间层传热系数K值。

4.地面的传热系数。(划分地带法）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。首先求出围护结构的平均传热阻

序号

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或12340.09~0.190.20~0.390.40~0.690.70~0.990.860.930.960.98修正系数数两向非匀质围围护结构传热热系数K值，再用下式式确定：W/m2·℃划分地带法地带（㎡·℃／W）（W／㎡·℃）第一地带第二地带第三地带第四地带2.154.308.6014.20.470.230.120.07非保温地面的的传热系数和和热阻地面传热地带带的划分（2）贴土保温地地面(组成地面的各各层材料中，，有导热系数数小于1.16W/m·℃的保温层)各地带的热阻阻值，可按下下式计算m2·℃/W（1-11）式中——贴土保温地面面的热阻，m2·℃/W；——非保温地面的的热阻，m2·℃/W（见表1-5）；——保温层的厚度度，m；——保温材料的导导热系数，W/m·℃℃（3）铺设设在地地垄墙墙上的的保温温地面面各地地带的的换热热阻值值，可可按下下式计计算m2·℃/W五维维护结结构传传热面面积的的丈量量围护结结构传传热面面积的的尺寸寸丈量量规则则地下室室面积积的丈丈量第三节节围围护结结构的的附加加耗热热量围护结构的附加耗热量朝向修正耗热量风力附加耗热量高度附加耗热量第三节节围围护结结构的的附加加耗热热量朝向修正耗热量产生原因室内因阳光射入而得到的热量向阳面围护结构外表面温度升高。失热量减少向阳面围护结构，K值较小一朝朝向向修正正耗热热量第三节节围围护结结构的的附加加耗热热量一朝朝向修修正耗耗热量量按围护护结构构的不不同朝朝向，，选择择不同同的朝朝向修修正率率风力附附加耗耗热量量：考考虑室室外风风速变变化而而对耗耗热量量的修修正。。风力附附加耗耗热量量第三节节围围护结结构的的附加加耗热热量综上所所述：：通过过外围围护结结构的的总耗耗热量量可表表示为为高度附附加耗耗热量量：考考虑建建筑物物高度度对耗耗热量量的影影响。。三高高度附附加耗耗热量量高度附附加率率朝向附附加率率风力附附加率率第四节节冷风渗渗透耗耗热量量一、缝缝隙法法确定门门、窗窗缝隙隙渗入入空气气量V后，冷冷风渗渗透耗耗热量量式中——门、窗窗缝隙隙渗入入总空空气量量，m3/h——供暖室室外温温度下下的空空气密密度，，kg/m3——冷空气气的定定压比比热，，——单位换换算系系数，，1kJ/h=0.278W第四节节冷冷风渗渗透耗耗热量量三、百百分数数法用于工工业建建筑的的概算算法。。二、换换气次次数法法用于民民用建建筑的的概算算法，，冷风风渗透透耗热热量式中——房间内内部体体积，，m3——房间换换气次次数，，次/h第五节节冷冷风侵侵入耗耗热量量冷风侵侵入耗耗热量量：在在冬冬季受受风压压和热热压作作用下下，冷冷空气气由开开启的的外门门侵入入室内内，这这部分分冷空空气加加热到到室内内温度度所消消耗的的热量量。式中——流入的的冷空空气量量，m3/h第六节节供供暖设设计热热负荷荷计算算例题题【例题1-1】图1-7所示为为北京京市一一民用用办公公建筑筑的平平面图图和剖剖面图图，计计算其其中会会议室室(101号房间间)的供暖暖设计计热负负荷。。例题1-1图铸铁散散热器器的散散热方方式：：第七节节辐辐射射供暖暖系统统热负负荷计计算自然对对流与与热辐辐射热辐射射是处处于一一定温温度下下的物物体所所发射射的能能量辐射供供暖低温辐辐射供供暖（（≤60℃℃）中温辐辐射供供暖（（80~200℃℃）辐射设设备的的构造造不同同单体式式辐射射板（（带状状或块块状辐辐射板板、红红外辐辐射器器等））建筑构构造相相结合合的辐辐射板板（天天棚式式、墙墙壁式式、地地板式式等））一、低低温辐辐射供供暖负负荷的的计算算低温辐辐射采采暖的的热负负荷应应计算算确定定。热热负荷荷分为为全面面辐射射采暖暖的热热负荷荷与局局部辐辐射采采暖的的热负负荷两两类。。全面辐辐射采采暖的的热负负荷，，应按按照第第二节节~第五节节的方方法进进行计计算，，并对对计算算出的的热负负荷乘乘以0.9~0.95的修正正系数数或将将室内内计算算温度度取值值降低低2℃。建筑筑物地地板敷敷设加加热管管时，，采暖暖负荷荷中不不计算算地面面的热热损失失，并并可不不考虑虑高度度附加加。局局部辐辐射采采暖的的热负负荷，，可按按整个个房间间全面面辐射射采暖暖的热热负荷荷乘以以该区区的建建筑面面积与与所在在房间间的面面积的的比值值和表表1-11所规定的附加加系数确定采暖区域面积与房间总面积比值0.550.400.25附加系数1.301.351.50局部辐射采暖暖热负荷附加加系数第八节围护护结构的最小小传热阻与经经济传热阻最小传热阻：室内舒适性要要求围护结构内表表面不结露结露会导致耗耗热量增大，，围护结构易易损坏围护结构内表表面温度过低低，人体向外外辐射热过多多，产正不舒舒适感。最小传热阻计计算公式在稳定传热条条件下，围护护结构传热阻阻、室内、外外空气温度、、围护结构内内表面温度之之间的关系式式为：式中——各层材料的传传热阻，㎡·℃/W；——各层材料的蓄蓄热系数，W/㎡·℃。材料的蓄热系系数值，可由由下式求出W/㎡·℃式中c——材料的比热，，J/kg·℃℃；——材料的密度，kg/m3；——材料的导热系系数，W/m·℃；Z——温度波动周期期，s（一般取24h=86400s计算）。外墙围护结构构的实际传热热热阻应大于于最小传热热热阻（例题1-1）但选用多大的的传热热阻才才算经济呢？？由此我们引引出经济传热热热阻。经济传热热阻阻：使建筑物的的建造费用和和经营费用之之和最小的围围护结构的传传热阻。建筑围护结构构平均传热系系数，可按下下式计算式中——参与传热的各各围护结构的的传热系数，，W/㎡·℃——相应的围护结结构面积，㎡㎡；F0——参与传热的各各围护结构面面积的总和，，㎡；Km——建筑物围护结结构的平均传传热系数，W/㎡·℃二、热水吊顶顶辐射供暖负负荷的计算热水吊顶辐射射采暖板采暖暖，可应用于于高度3~30m建筑物的采暖暖。供暖负荷荷计算同上所所述。热水吊吊顶辐射板采采暖的供水温温度，宜采用用40~140℃的热水，并应应满足产品对对水质的要求求，在非采暖暖季节应充水水保养。三、燃气红外外线辐射供暖暖负荷的计算算燃气红外线辐辐射采暖，可可用于建筑物物室内采暖或或室外工作地地点的采暖。。采暖的燃料料，可采用天天然气、人工工煤气、液化化石油气等。。燃气质量、、燃气输配系系统应符合国国家现行的《城镇燃气设计计规范》的要求。采用用燃气红外线线辐射采暖时时，必须采取取相应的防火火、防爆和通通风换气等安安全措施，并并符合国家的的现行有关安安全、防火规规范的要求。。燃气红外线采采暖器用于全全面采暖时，，建筑围护结结构的耗热量量应按照第二二节~第五节的方方法进行计算算，可不计算算高度附加，，并在此基础础上再乘以0.8~0.9的修正系数。。辐射器安装装过高时，应应对总耗热量量进行必要的的高度修正。。局部采暖时，，其负荷可按按照表1-11的规定计算。。第九节高层层建筑供暖设设计热负荷计计算简介1—楼梯间及竖井井热压分布线线2—各层外窗热压压分布线理论热压式中——理论热压，Pa一、热压作用用热压作用原理理图曲线1—楼梯间及竖井井热压分布线线；曲线2—各层外窗热压压分布线冬季建筑物的的内、外温度度不同，由于于空气的密度度差，室外空空气在底层一一些楼层的门门窗缝隙进入入，通过建筑筑物内部楼梯梯间等竖直贯贯通通道上升升，然后在顶顶层一些楼层层的门窗缝隙隙排出。这种种引起空气流流动的压力称称为热压。假设沿建筑物物各层完全畅畅通，热压主主要由室外空空气与楼梯间间等竖直贯通通通道空气之之间的密度差差造成。建筑筑物内、外空空气密度差和和高度差形成成的理论热压压，可按下式式计算Pr——理论热压——供暖室外计算算温度下的空空气密度——形成热压的室室内空气柱密密度h——计算高度hz——中和面标高，，m；指室内外压压差为零的界界面。通常在纯热压压作用下，可可近似取建筑筑物高度的一半。有效热压差可可按下式计算算热压系数值与建筑物内部部隔断及上下下通风等状况况有关，即与与空气从底层层部分渗入而而从顶层部分分渗出的流通通路程的阻力力状况有关。。国内一些研研究资料认为为，热压差系系数的大致范范围为=0.2~0.5。二、风压作用用二、风压作用用高层建筑遇到到的特殊问题题之一，是需需要考虑风速速随高度的变变化。风速随随高度增加的的变化规律，，可用下式表表示：式中——高度h处的风速，m/s；——高度处的风速，m/s；——幂指数，，与地面的粗粗糙度有关，，可取=0.2。按照我国气象象部门规定，，风观测的基基准高度为10m。因此，目前前规范给出各各城市的冬季季平均风速是对应基准高高度=10m的数值。对于于不同高度处处的室外风速可改写为下式式三、风压与热热压共同作用用实际作用的冷冷风渗透现象象，都是风压压与热压共同同作用的结果果。理论推导导在风压与热热压共同作用用下，建筑物物各层各朝向向的门窗冷风风渗透量时，，考虑了下列列几个假设条条件1.建筑物各层门门窗两侧的有有效作用热压压差仅仅与该层层所在的高度度位置、建筑筑物内部竖井井空气温度和和室外温度所所形成的密度度差、以及热热压差系数Cr值大小有关，，而与门窗所所处的朝向无无关。2.建筑物各层不不同朝向的门门窗，由于风风压作用所产产生的计算冷冷风渗透量是是不相等的，，需要考虑渗渗透空气量的的朝向修正系系数（见附录录1-5的n值）。第十节建建筑节能及措措施我国是社会主主义国家，能能源的获取一一方面依靠自自己生产，另另一方面是通通过等价交换换，必须节约约使用。我国国近些年用于于建筑供暖、、通风及空调调等（包括用用电）的建筑筑能耗占总能能耗的1/5~1/4，建筑的能耗耗指标是发达达国家的1.5倍。特别是在在我国的“三三北”地区，，供暖的能耗耗又占建筑能能耗的一半以以上，是建筑筑能耗的主要要部分，通常常在这一部分分的浪费最多多，节能的潜潜力与效果也也最大。可见见，建筑的供供暖能耗在建建筑节能工作作中占有重要要地位。一、节能建筑筑的相关节能能指标在民用建筑节节能设计标准准中的判定建建筑是否节能能，主要是以以建筑的耗热热指标与采暖暖的耗煤指标标作为判据的的。不同地区区采暖住宅建建筑耗热量指指标和采暖耗耗煤量指标不不应超过节能能标准规定的的数值。1.建筑的耗热指指标与采暖设设计热负荷建筑物耗热量量指标指在采采暖期室外平平均温度条件件下，为保持持室内计算温温度，单位建建筑面积在单单位时间内消消耗的、需由由室内采暖设设备供给的热热量，其单位位是W/m2。它是用来评评价建筑物能能耗水平的一一个重要指标标，节能标准准给出了不同同地区采暖住住宅建筑耗热热量指标。2.采暖的耗煤量量指标采暖耗煤量指指标系指在采采暖期室外平平均温度条件件下，为保持持室内计算温温度，单位建建筑面积在一一个采暖期消消耗的标准煤煤量，其单位位是kg/m2。它是用来评评价建筑物和和采暖系统组组成的综合体体的能耗水平平的一个重要要指标，不同同地区住宅建建筑的采暖耗耗煤量指标也也已在节能标标准中给出。。二、建筑节能能的方法及设设计步骤（一）建筑节节能的方法减小供暖热负负荷的方法一一方面是，最最大限度地减减少失热，另另一方面，最最大限度地争争取得热。本书主要研究究的是前者，，方法是改进进墙体、门窗窗、屋面等围围护结构，降降低其基本耗耗热量，同时时减少冷风渗渗透耗热量。。1.墙体降耗发展高效保温温节能的墙体体是墙体节能能的根本途径径。外墙按其其保温层所在在的位置分类类，目前主要要有：单一保保温外墙、外外保温外墙、、内保温外墙墙和夹心保温温外墙4种类型。2.门窗降耗在建筑外围护护结构中，门门窗的保温隔隔热能力较差差，门窗缝隙隙是冷风渗透透的主要通道道。改善门窗窗的保温隔热热性能是节能能及提高热舒舒适性的一个个重点。（1）采用适当的的窗墙面积比比（2）改善窗户的的保温性能（3）提高门窗的的气密性，减减少冷风渗透透（4）户门、阳台台门的保温性性能3.屋顶和地面