第九章采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷

1、第九章第九章 采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷 第一節(jié)第一節(jié) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量 第二節(jié)第二節(jié) 加熱進(jìn)入室內(nèi)的冷空氣所需要的熱量加熱進(jìn)入室內(nèi)的冷空氣所需要的熱量 第三節(jié)第三節(jié) 采暖系統(tǒng)熱負(fù)荷的概算采暖系統(tǒng)熱負(fù)荷的概算 第四節(jié)第四節(jié) 高層建筑采暖熱負(fù)荷計(jì)算的特點(diǎn)高層建筑采暖熱負(fù)荷計(jì)算的特點(diǎn) 采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷定義定義：是指在設(shè)計(jì)室外溫是指在設(shè)計(jì)室外溫度下，為了達(dá)到要求的室內(nèi)溫度，保持房間熱平衡時(shí)，度下，為了達(dá)到要求的室內(nèi)溫度，保持房間熱平衡時(shí)，采暖系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)向建筑物供給的熱量。采暖系統(tǒng)在單位時(shí)間內(nèi)向建筑物供給的熱量。 傳熱的方式傳熱的方式：導(dǎo)熱、對(duì)流、輻

2、射三種基本方式組導(dǎo)熱、對(duì)流、輻射三種基本方式組成。成。 。第一節(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量第一節(jié)圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量一、圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量一、圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量 圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱是很復(fù)雜的傳熱現(xiàn)象。它包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱是很復(fù)雜的傳熱現(xiàn)象。它包括內(nèi)表面內(nèi)表面吸熱、結(jié)構(gòu)材料導(dǎo)熱和外表面放熱吸熱、結(jié)構(gòu)材料導(dǎo)熱和外表面放熱三個(gè)基本過(guò)程。三個(gè)基本過(guò)程。 因室外空氣溫度是隨機(jī)變化的，所以通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的因室外空氣溫度是隨機(jī)變化的，所以通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的不穩(wěn)定傳熱過(guò)程。傳熱過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的不穩(wěn)定傳熱過(guò)程。 在工程計(jì)算中通常把其簡(jiǎn)化為在工程計(jì)算中通常把其簡(jiǎn)化為穩(wěn)定傳熱穩(wěn)定傳熱。圍護(hù)結(jié)構(gòu)圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量的計(jì)算：耗熱量的計(jì)算：（穩(wěn)定

3、傳熱過(guò)程）（穩(wěn)定傳熱過(guò)程） Q=KF(tntw)a KK圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)， W/ W/. F F每一計(jì)算部分的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱面積，每一計(jì)算部分的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱面積， tn tn采暖室內(nèi)計(jì)算溫度，采暖室內(nèi)計(jì)算溫度， tw tw采暖室外計(jì)算溫度，采暖室外計(jì)算溫度， a a圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。 一個(gè)房間的圍護(hù)結(jié)構(gòu)按照一個(gè)房間的圍護(hù)結(jié)構(gòu)按照朝向、材料結(jié)構(gòu)和室內(nèi)朝向、材料結(jié)構(gòu)和室內(nèi)外的溫差外的溫差而劃分成各個(gè)計(jì)算部分。而劃分成各個(gè)計(jì)算部分。 基本耗熱量要進(jìn)行朝向、風(fēng)力、房間高度修正?；竞臒崃恳M(jìn)行朝向、風(fēng)力、房間高度修正。 當(dāng)鄰室與計(jì)算房間溫差大于當(dāng)鄰

4、室與計(jì)算房間溫差大于5 5 時(shí)，應(yīng)計(jì)算此時(shí)，應(yīng)計(jì)算此內(nèi)墻的耗熱量。內(nèi)墻的耗熱量。二、室內(nèi)計(jì)算溫度二、室內(nèi)計(jì)算溫度t tn n定義：定義：一般是指距地面一般是指距地面2m2m以?xún)?nèi)人們活動(dòng)地區(qū)的平均空氣以?xún)?nèi)人們活動(dòng)地區(qū)的平均空氣溫度。溫度。 我國(guó)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：民用我國(guó)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：民用建筑的主要房間，宜采用建筑的主要房間，宜采用16162020；生產(chǎn)廠(chǎng)房的工作地點(diǎn)：生產(chǎn)廠(chǎng)房的工作地點(diǎn)：輕作業(yè)輕作業(yè) 不應(yīng)低于不應(yīng)低于15 15 （ 15 1518 18 ）中作業(yè)中作業(yè) 不應(yīng)低于不應(yīng)低于12 12 （ 12 1215 15 ）重作業(yè)重作業(yè) 不應(yīng)低于不應(yīng)低于10 10

5、 （ 10 1012 12 ）值班采暖溫度值班采暖溫度：廠(chǎng)房非工作時(shí)間可采用：廠(chǎng)房非工作時(shí)間可采用55以保證廠(chǎng)房?jī)?nèi)以保證廠(chǎng)房?jī)?nèi)的設(shè)備不凍結(jié)。的設(shè)備不凍結(jié)。四四、溫差修正系數(shù)、溫差修正系數(shù) 房間有些圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外側(cè)并不是室外，而是不房間有些圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外側(cè)并不是室外，而是不采暖的房間或空間，這些圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面接觸的溫采暖的房間或空間，這些圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面接觸的溫度并不是室外溫度，而是傳熱達(dá)到平衡時(shí)非采暖空度并不是室外溫度，而是傳熱達(dá)到平衡時(shí)非采暖空間的溫度，為計(jì)算方便，工程中可用室內(nèi)外溫差乘間的溫度，為計(jì)算方便，工程中可用室內(nèi)外溫差乘以一個(gè)系數(shù)來(lái)代替這一情況下的溫差，這個(gè)系數(shù)稱(chēng)以一個(gè)系數(shù)來(lái)代替這一情況

6、下的溫差，這個(gè)系數(shù)稱(chēng)為溫差修正系數(shù)。表為溫差修正系數(shù)。表9-19-1三、采暖室外計(jì)算溫度三、采暖室外計(jì)算溫度 t tw w 計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量時(shí)，使用的是穩(wěn)定傳熱的計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量時(shí)，使用的是穩(wěn)定傳熱的計(jì)算公式，其中采暖室外計(jì)算溫度是某一個(gè)固定數(shù)值，這計(jì)算公式，其中采暖室外計(jì)算溫度是某一個(gè)固定數(shù)值，這個(gè)數(shù)值應(yīng)保證絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)，室內(nèi)空氣溫度維持在設(shè)計(jì)個(gè)數(shù)值應(yīng)保證絕大多數(shù)時(shí)間內(nèi)，室內(nèi)空氣溫度維持在設(shè)計(jì)所要求的數(shù)值。所要求的數(shù)值。規(guī)范規(guī)定：采暖室外計(jì)算溫度，應(yīng)采用歷年平均不保證規(guī)范規(guī)定：采暖室外計(jì)算溫度，應(yīng)采用歷年平均不保證5 5天的日平均溫度。天的日平均溫度。例如：北京的空調(diào)室外設(shè)

7、計(jì)溫度為例如：北京的空調(diào)室外設(shè)計(jì)溫度為1212，表示一年之內(nèi)比，表示一年之內(nèi)比該溫度低的天數(shù)不保證該溫度低的天數(shù)不保證5 5天。天。 五、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)五、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) K K 常用的常用的 值和值和 值分別列于表值分別列于表9-29-2和表和表9-39-3中。中。 常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)K K值已編列成表，可直接由手值已編列成表，可直接由手冊(cè)查出。表冊(cè)查出。表9-49-4給出了部分常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的給出了部分常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的K K值。值。nw六、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的低限熱阻與經(jīng)濟(jì)熱阻六、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的低限熱阻與經(jīng)濟(jì)熱阻 圍護(hù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)既要滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)上的結(jié)構(gòu)既要滿(mǎn)足建筑結(jié)構(gòu)上的強(qiáng)度

8、強(qiáng)度要求，也要要求，也要滿(mǎn)足建筑滿(mǎn)足建筑熱工方面熱工方面的要求，要使建筑物具有熱穩(wěn)定的要求，要使建筑物具有熱穩(wěn)定性（室內(nèi)保持原有溫度的能力）。對(duì)于相同的熱流性（室內(nèi)保持原有溫度的能力）。對(duì)于相同的熱流變化，不同的建筑物產(chǎn)生不同的室溫波動(dòng)，室溫波變化，不同的建筑物產(chǎn)生不同的室溫波動(dòng)，室溫波動(dòng)越小，則建筑物的熱穩(wěn)定性越好。動(dòng)越小，則建筑物的熱穩(wěn)定性越好。 定義定義：限制圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度過(guò)分降低而確定限制圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度過(guò)分降低而確定的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總傳熱阻稱(chēng)為的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總傳熱阻稱(chēng)為低限傳熱阻低限傳熱阻。 在冬季正常供暖，正常使用條件下，設(shè)置集中在冬季正常供暖，正常使用條件下，設(shè)置集中供暖的建

9、筑物，非透明部分外圍護(hù)結(jié)構(gòu)供暖的建筑物，非透明部分外圍護(hù)結(jié)構(gòu)( (門(mén)、窗除門(mén)、窗除外外) )的總傳熱阻，在任何情況下都不得低于按冬季的總傳熱阻，在任何情況下都不得低于按冬季保溫要求確定的這一低限傳熱阻保溫要求確定的這一低限傳熱阻 。經(jīng)濟(jì)熱阻：經(jīng)濟(jì)熱阻：在一個(gè)規(guī)定年限在一個(gè)規(guī)定年限( (建筑物使用年限、投資建筑物使用年限、投資回收年限、或政策性規(guī)定年限等回收年限、或政策性規(guī)定年限等) )內(nèi)，使內(nèi)，使建造費(fèi)用建造費(fèi)用與經(jīng)營(yíng)費(fèi)用與經(jīng)營(yíng)費(fèi)用之和最小的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)總傳熱阻稱(chēng)之之和最小的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)總傳熱阻稱(chēng)之為經(jīng)濟(jì)熱阻。為經(jīng)濟(jì)熱阻。 第二節(jié)第二節(jié) 加熱進(jìn)入室內(nèi)的冷空氣所加熱進(jìn)入室內(nèi)的冷空氣所需要的熱量需要的

10、熱量 加熱進(jìn)入室內(nèi)的冷空氣所需要的熱量包括加熱進(jìn)入室內(nèi)的冷空氣所需要的熱量包括冷風(fēng)滲透耗熱量和冷冷風(fēng)滲透耗熱量和冷風(fēng)侵入耗熱量。風(fēng)侵入耗熱量。 由于門(mén)、窗不嚴(yán)密會(huì)有冷風(fēng)（空氣）從室外滲入室內(nèi)，由于門(mén)由于門(mén)、窗不嚴(yán)密會(huì)有冷風(fēng)（空氣）從室外滲入室內(nèi)，由于門(mén)的開(kāi)啟人的進(jìn)出，也會(huì)有空氣進(jìn)入室內(nèi)，將這些空氣加熱到室的開(kāi)啟人的進(jìn)出，也會(huì)有空氣進(jìn)入室內(nèi)，將這些空氣加熱到室內(nèi)溫度的熱量。內(nèi)溫度的熱量。 這兩種耗熱量均可用下列公式來(lái)計(jì)算：這兩種耗熱量均可用下列公式來(lái)計(jì)算： Q = L c (tntw) L 冷空氣進(jìn)入量 ， m3/s 室外空氣密度 ， /m3 C 空氣的定壓比熱 ，1kJ/ 在壓強(qiáng)不變的情況下，

11、單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫在壓強(qiáng)不變的情況下，單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高度升高11所需吸收的熱量，叫做該種物質(zhì)的所需吸收的熱量，叫做該種物質(zhì)的“定定壓比熱容壓比熱容。kJ/ 與室內(nèi)外的壓力差、門(mén)窗縫隙長(zhǎng)度及與室內(nèi)外的壓力差、門(mén)窗縫隙長(zhǎng)度及其密閉性等有關(guān)。其密閉性等有關(guān)。與室內(nèi)外的壓力差及門(mén)的開(kāi)啟面積等與室內(nèi)外的壓力差及門(mén)的開(kāi)啟面積等因素有關(guān)。因素有關(guān)。 第第三三節(jié)節(jié) 采暖系統(tǒng)熱負(fù)荷的概算采暖系統(tǒng)熱負(fù)荷的概算 集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃或擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)時(shí)，個(gè)集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃或擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)時(shí)，個(gè)別的采暖系統(tǒng)尚未進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，采用別的采暖系統(tǒng)尚未進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，采用概算指標(biāo)法概算指標(biāo)法來(lái)確定采暖系統(tǒng)的熱負(fù)荷。來(lái)

12、確定采暖系統(tǒng)的熱負(fù)荷。 采暖熱負(fù)荷是城市集中供熱系統(tǒng)主要的熱負(fù)荷，采暖熱負(fù)荷是城市集中供熱系統(tǒng)主要的熱負(fù)荷，它的概算可采用它的概算可采用體積熱指標(biāo)法、面積體積熱指標(biāo)法、面積熱熱指標(biāo)指標(biāo)等方法等方法進(jìn)行計(jì)算進(jìn)行計(jì)算一、體積熱指標(biāo)法一、體積熱指標(biāo)法 用單位體積采暖熱指標(biāo)估算建筑物的熱負(fù)荷時(shí)，用單位體積采暖熱指標(biāo)估算建筑物的熱負(fù)荷時(shí)，采暖熱負(fù)荷可按下式進(jìn)行概算：采暖熱負(fù)荷可按下式進(jìn)行概算： Q=qvV (tntw) q qv v建筑物的采暖體積熱指標(biāo)建筑物的采暖體積熱指標(biāo)kW/(m3) V V 建筑物的外圍體積，建筑物的外圍體積，m3。 t tn n采暖室內(nèi)計(jì)算溫度采暖室內(nèi)計(jì)算溫度 ； t tw w

13、采暖室外計(jì)算溫度采暖室外計(jì)算溫度 。 二、面積熱指標(biāo)法二、面積熱指標(biāo)法 建筑物的采暖熱負(fù)荷可按下式進(jìn)行概算：建筑物的采暖熱負(fù)荷可按下式進(jìn)行概算： Q= qtF 式中：式中： qt qt建筑物的面積熱指標(biāo)建筑物的面積熱指標(biāo), ,k kW W； F F建筑物的建筑面積建筑物的建筑面積, ,。 第四節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計(jì)算第四節(jié)高層建筑供暖熱負(fù)荷計(jì)算特點(diǎn)特點(diǎn) 一、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)一、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) 室外風(fēng)速?gòu)牡孛娴缴峡帐侵饾u增大的，一般室外風(fēng)速?gòu)牡孛娴缴峡帐侵饾u增大的，一般認(rèn)為風(fēng)速隨高度增加認(rèn)為風(fēng)速隨高度增加 高層部分因室外風(fēng)速增大導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面高層部分因室外風(fēng)速增大導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面的對(duì)流換熱系數(shù)加大；因接收熱輻射較小而導(dǎo)致的對(duì)流換熱系數(shù)加大；因接收熱輻射較小而導(dǎo)致輻射換熱系數(shù)加大，所以輻射換熱系數(shù)加大，所以加大了高層部分圍護(hù)結(jié)加大了高層部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)構(gòu)的傳熱系數(shù) 二、關(guān)于室外空氣的進(jìn)入量 風(fēng)壓作用下（風(fēng)壓對(duì)冷風(fēng)滲透耗熱量的影響） 冷風(fēng)由迎風(fēng)面縫隙滲入，熱空氣由背風(fēng)面滲出。冬季的溫差使得室外空氣不斷進(jìn)入通過(guò)樓梯、電梯間、管道井上升、最后由窗、門(mén)滲出。 熱壓作用規(guī)律：在室內(nèi)外形成的空氣流中1、較低樓層室外氣壓高于室內(nèi)氣壓（外冷內(nèi)熱），故向內(nèi)滲入。、較高樓層，室內(nèi)高于室外，（熱氣上浮量大），向外滲。、整個(gè)建筑的滲入，滲出量相等。故有一中和