第一讲热负荷

1、毕月虹毕月虹 北京工业大学建工学院北京工业大学建工学院 20092009年年5 5月月 建建 筑筑 采采 暖暖 ( (一一) )掌握采暖通风系统热负荷计算方法与掌握采暖通风系统热负荷计算方法与 集中供热热负荷概算方法；集中供热热负荷概算方法； ( (二二) )熟悉常用散热设备的种类及特点；熟悉常用散热设备的种类及特点； ( (三三) )掌握热水采暖系统的各种采暖方式和掌握热水采暖系统的各种采暖方式和 设计及其安装基本要求设计及其安装基本要求 第一讲第一讲 热负荷热负荷 第二讲第二讲 散热设备散热设备 第三讲第三讲 热水采暖系统热水采暖系统 采暖通风与空气调节设计规范 (GB50019-2003

2、） l目的：目的： 设计散热器设计散热器 设计输送管道设计输送管道 设计热源设计热源 l影响因素：影响因素： 围护结构围护结构 室外设计温度室外设计温度 室内设计温度室内设计温度 一、定义一、定义 1.1.供暖系统热负荷供暖系统热负荷: : 在某一室外温度下，为达到要求的室内温度在某一室外温度下，为达到要求的室内温度, ,供暖供暖 系统在单位时间内向建筑物供给的热量。系统在单位时间内向建筑物供给的热量。 2.2. 供暖系统供暖系统设计设计热负荷热负荷: : 在在设计室外温度设计室外温度下，为达到要求的室内温度下，为达到要求的室内温度, ,供暖供暖 系统在单位时间内向建筑物供给的热量。系统在单位

3、时间内向建筑物供给的热量。 二、供暖系统设计热负荷二、供暖系统设计热负荷 ( (一一) ) 供暖房间的热平衡供暖房间的热平衡 l失热量失热量Q Qsh sh？ ？ l得热量得热量Q Qd d？ l失热量失热量Q Qsh sh： ： l1 1、围护结构耗热量、围护结构耗热量Q Q1 1； l2 2、通过门、窗缝隙的冷风渗透耗热量、通过门、窗缝隙的冷风渗透耗热量Q Q2 2 ； l3 3、外门开启的冷风侵入耗热量、外门开启的冷风侵入耗热量Q Q3 3 ； l4 4、水分蒸发的耗热量、水分蒸发的耗热量Q Q4 4; ; l5 5、加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

4、工具的耗热量Q Q5 5; ; l6 6、通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量，、通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量， 通风耗热量通风耗热量Q Q6 6； l得热量得热量Q Qd d： l7 7、最小负荷班的工艺设备散热量、最小负荷班的工艺设备散热量 Q Q7 7; ; l8 8、非供暖通风系统的其它管道和热表面的散热量、非供暖通风系统的其它管道和热表面的散热量 Q Q8 8; ; l9 9、热物料的散热量、热物料的散热量 Q Q9 9; ; l1010、太阳辐射进入室内的热量、太阳辐射进入室内的热量 Q Q10 10； ； 热平衡方程热平衡方程 l没有机械通风的建筑物，供暖系统设计

5、热负荷：没有机械通风的建筑物，供暖系统设计热负荷： Q =QQ =Qsh sh Q Qd d = Q = Q1 1 + Q + Q2 2 + Q + Q3 3 Q Q10 10 其中：其中： 围护结构的耗热量围护结构的耗热量Q Q1 1，包括基本耗热量，包括基本耗热量Q Q1 1 j j和附加耗热量 和附加耗热量Q Q1 1 x x l在工程设计中，供暖系统的设计热负荷：在工程设计中，供暖系统的设计热负荷： Q = QQ = Q1j 1j + Q + Q1x 1x +Q +Q2 2 +Q +Q3 3 式中式中 Q Q1 1 j j 基本耗热量基本耗热量 Q Q1 1 x x 附加（修正）耗热量

6、附加（修正）耗热量 注：太阳辐射得热量算在Q Q1 1 x x中 （二）基本耗热量与附加耗热量（二）基本耗热量与附加耗热量 l基本耗热量基本耗热量Q Q1 1 j j 在设计条件下，通过房间各部分在设计条件下，通过房间各部分 围护结构（门、窗、墙、地板、屋顶等）从室内传到围护结构（门、窗、墙、地板、屋顶等）从室内传到 室外的稳定传热量的总和。室外的稳定传热量的总和。 l附加（修正）耗热量附加（修正）耗热量Q Q1 1 x x 围护结构的传热状况发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。包括风力生变化而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。

7、附加、高度附加和朝向修正等耗热量。 1 1、围护结构的基本耗热量计算、围护结构的基本耗热量计算 n围护结构的基本耗热量，即温差传热量围护结构的基本耗热量，即温差传热量 按按一维稳态传热一维稳态传热计算的计算的 n Q Q1 1 j j =K F (t =K F (tn n - t - t w w) a) a W W 其中其中: K: K围护结构的传热系数围护结构的传热系数,W/m,W/m F F围护结构的面积，围护结构的面积， m m t tn n冬季室内计算温度冬季室内计算温度 t t w w 供暖室外计算温度供暖室外计算温度, a a围护结构的温差修正系数。围护结构的温差修正系数。 (1）

8、室内计算温度tn a.定义：距地面2m以内人们活动地区的平均空气温度。 b.确定原则： 暖通规范(GB50019-2003第3.1.1条）规定：设计集中供暖 时，冬季室内计算温度，应根据建筑物的用途，按下列规定 采用： （1）民用建筑的主要房间，宜采用1624； （2）工业建筑的工作地点：轻作业1821；中作业1618 重作业1416；过重作业1214 （3）辅助建筑物及辅助用室，不应低于下列数值 浴室、更衣室：25 办公室、休息室、食堂：18 盥洗室、厕所：12 c.特殊原则：层高大于4米的工业建筑 暖通规范（第4.2.4条）规定： l地面温度地面温度t tn n = t = tg g （工

9、作地点的温度）（工作地点的温度） l屋顶和天窗温度屋顶和天窗温度t tn n = t = td d （屋顶下的温度）（屋顶下的温度） t td d = t = tg g + + （H H2 2）ttH H 式中式中 H H 房间高度，房间高度，m;m; t t H H温度梯度，温度梯度， /m /m l门、窗和墙门、窗和墙t tn n = t = tnp np（室内平均温度） （室内平均温度） t tnp np = (t = (tg g + t + td d )/2 )/2 （2）供暖室外计算温度tw 我国现行的暖通规范规定：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. l计算计

10、算与大气不直接接触与大气不直接接触的外围的外围 护结构基本耗热量，为统一计护结构基本耗热量，为统一计 算公式，而采用的系数。算公式，而采用的系数。 n通过该围护结构的传热量通过该围护结构的传热量 Q1 1 j j = K F ( t = K F ( tn nt th h) W) W t th h不供暖房间或空间的空气温度；不供暖房间或空间的空气温度； 由由 aKF( t aKF( tn nttw w)=KF( t)=KF( tn nt th h) ) 得：得： a=( t a=( tn nt th h)/( t)/( tn nttw w) ) 0 11 niw K RRRR （4）围护结构传热

11、系数K 式中：式中： 围护结构的类型 热惰性指标D的值 6.0 4.16.0 1.64.0 1.5 11 nn iii ii DDRs i i i i 2c s Z 0 111 11 i niw niw K RRRR a a、匀质多层材料（平壁）、匀质多层材料（平壁） 式中：式中： .() 0 1 .p jnw n i i i A RR R A R b b、两向非匀质材料、两向非匀质材料 1 1）首先求出平均传热阻）首先求出平均传热阻 2) 2) 再求传热系数再求传热系数K K值值 0. 11 np j K RRRR w C C、空气间层传热系数、空气间层传热系数K K 位置、热流状况 间层厚

12、度（cm） 0.5 1 2 3 4 56以上 热流向下（水平、 倾斜） 热流向上（水平、 倾斜） 垂直空气间层 0.103 0.103 0.103 0.138 0.138 0.138 0.172 0.155 0.163 0.181 0.163 0.172 0.189 0.172 0.181 0.198 0.172 0.181 0.198 0.172 0.181 d d、地面的传热系数、地面的传热系数在工程上采用地带法在工程上采用地带法 地 带 R0 K0 (m/ )W(m/ )W 第一地带 第二地带 第三地带 第四地带 2.15 4.30 8.60 14.2 0.47 0.23 0.12 0.

13、07 注意：注意：第一地带靠近墙角的地面面积第一地带靠近墙角的地面面积 （图中黑色部分）需计算两次（图中黑色部分）需计算两次 （1 1）贴土非保温地面）贴土非保温地面 传热系数和热阻表传热系数和热阻表 （2 2）贴土保温地面各地带的热阻值）贴土保温地面各地带的热阻值 00 1 n i i i RR a a、外墙面积、外墙面积 高度高度从本层地面算到上层的从本层地面算到上层的 地面地面; ; 对平屋顶的建筑物，最顶层对平屋顶的建筑物，最顶层 是从最顶层的地面到平屋顶的是从最顶层的地面到平屋顶的 外表面的高度；而对有闷顶的外表面的高度；而对有闷顶的 斜屋面，算到闷顶内的保温层斜屋面，算到闷顶内的保

14、温层 表面。表面。 外墙的平面尺寸，按建筑物外廓外墙的平面尺寸，按建筑物外廓 尺寸计算，两相邻房间以内墙中尺寸计算，两相邻房间以内墙中 线为分界线。线为分界线。 （即：外墙外表面到内墙中心线）（即：外墙外表面到内墙中心线） d d、地下室面积地下室面积: :位于室外地面下位于室外地面下 的外墙，其耗热量计算方法的外墙，其耗热量计算方法与与 地面的计算相同地面的计算相同，但传热地带，但传热地带 的划分，应从与室外地面相平的划分，应从与室外地面相平 的墙面算起，即把地下室外墙的墙面算起，即把地下室外墙 在室外地面以下的部分，看作在室外地面以下的部分，看作 是地下室地面的延伸是地下室地面的延伸 b

15、b、门、窗的面积：、门、窗的面积： 按外墙外面上的净空尺寸计算按外墙外面上的净空尺寸计算 c c、闷顶和地面的面积：、闷顶和地面的面积： 应按建筑物外墙以内的内廓尺寸计算应按建筑物外墙以内的内廓尺寸计算 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 （1 1） 朝向修正耗热量朝向修正耗热量Q Qch ch 太阳照射影响对基本耗热量的修正。太阳照射影响对基本耗热量的修正。 表达式：表达式：Q Qch ch = x = xch ch Q Q1.j 1.j 暖通规范暖通规范（4.2.64.2.6）规定：宜按下列规定的数值，）规定：宜按下列规定的数值， 选用不同朝向的修

16、正率选用不同朝向的修正率 北、东北、西北北、东北、西北 0 010%10% 东南、西南东南、西南 -10%-10%15%15% 东、西东、西 -5%-5% 南南 -15%-15%-30%-30% （2 2）风力附加耗热量）风力附加耗热量Q Qf f 室外风速变化对基本耗热量的修正室外风速变化对基本耗热量的修正 表达式：表达式：Q Qf f = x = xf f Q Q1.j 1.j 暖通规范暖通规范（4.2.64.2.6）规定：建筑在不避风的高地、河）规定：建筑在不避风的高地、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，垂

17、直外围结构的建筑物，垂直外围结构附加附加5%5%10%.10%. 说明：在计算围护结构基本耗热量时，外表面换热系数说明：在计算围护结构基本耗热量时，外表面换热系数w w 是对应风速为是对应风速为4m/s4m/s的计算值，我国大部分地区冬季平均风的计算值，我国大部分地区冬季平均风 速一般为速一般为2 23m/s,3m/s,因此，因此，在一般情况下，不必考虑风力附在一般情况下，不必考虑风力附 加加 （3 3）高度附加耗热量：）高度附加耗热量：Q Qg g 房屋高度对耗热量的影响而附加的耗热量房屋高度对耗热量的影响而附加的耗热量 当房间高度当房间高度4m4m，每高出，每高出1m1m应附加应附加2%2

18、%，但总的附加，但总的附加 不应大于不应大于15%15%。 注意注意：高度附加率，应附加于房间各围护结构基本耗：高度附加率，应附加于房间各围护结构基本耗 热量和其他附加（修正）耗热量的总和上。热量和其他附加（修正）耗热量的总和上。 定义：在风力和热压造成的室内外压差作用下，室外的定义：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 为为冷风渗耗热量冷风渗耗热量Q Q2 2。 影响冷风渗透的因素：如

19、门窗构造、门窗朝向、室外风向影响冷风渗透的因素：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。道状况等。 （1 1）缝隙法）缝隙法 Q Q2 2=0.278V=0.278Vw w C Cp p (t (tn n-t-t w w) ) W W V =L l m b m/h b: b: 门窗缝隙渗风指数门窗缝隙渗风指数 ，b=0.56b=0.560.78, 0.78, 当无实测数当无实测数b=0.67b=0.67 l: l: 门、窗的计算长度门、窗的计算长度 m m L: L: 在基准高度单纯风压下，

20、每米门窗渗入室内的理论空气量在基准高度单纯风压下，每米门窗渗入室内的理论空气量 m m/hm/hm m m：风压和热压共同作用下，冷风渗透压差综合修正系数：风压和热压共同作用下，冷风渗透压差综合修正系数 2 10 () 2 b w Lv 1 1：外门窗缝隙渗风系数：外门窗缝隙渗风系数 w w ：供暖室外计算温度下的空气密度，：供暖室外计算温度下的空气密度，kg/mkg/m V V0 0：基准高度冬季室外最多风向的平均风速：基准高度冬季室外最多风向的平均风速 C Cr r: : 热压差系数；热压差系数；C Cf f：风压差系数；：风压差系数；C C：有效热压差与有效风压差之比；：有效热压差与有效

21、风压差之比； C Ch h：高度修正系数；：高度修正系数；n n：单纯风压作用下，朝向修正系数：单纯风压作用下，朝向修正系数 1 () b rfh mCCnCC （2 2）、换气次数法）、换气次数法用于民用建筑的概算法用于民用建筑的概算法 Q Q2 2=0.278n=0.278nk kV Vn nC Cp pw w(t(tn n-t-tw w) V Vn n 房间的内部体积房间的内部体积 n nk k房间的换气次数，次房间的换气次数，次/h/h （3 3）百分数法）百分数法-用于工业建筑的概算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，冷由于工业建筑房屋较高，室内外

22、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风渗透量可根据建筑物的高度及玻璃窗的层数 建筑物高度（m) 10 玻璃窗层数 单层 253540 单、双层均有 203035 双层 152530 Q Q3 3=0.278V=0.278Vw ww w C Cp p (t (tn n-t-t w w) W) W V Vw w 流入的冷空气量流入的冷空气量 V Vw w不易确定不易确定, ,根据经验，冷空气侵入耗热量可采用外门基本根据经验，冷空气侵入耗热量可采用外门基本 耗热量乘以百分数的简便方法进行计算。耗热量乘以百分数的简便方法进行计算。 Q Q3 3 = x = xm m q q

23、1j(m) 1j(m) q q1j(m) 1j(m) 外门基本耗热量外门基本耗热量 暖通规范暖通规范（4.2.64.2.6）规定：外门附加率）规定：外门附加率x xm m，建筑物的，建筑物的 楼层为楼层为n n时：时： 一道门：一道门：65%65%n n 两道门（有门斗）：两道门（有门斗）：80%80%n n 三道门（有两个门斗）：三道门（有两个门斗）：60%60%n n 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入口 500%500% 第二节第二节 集中供热设计热负荷集中供热设计热负荷 l供暖系统热负荷供暖系统热负荷 针对某一具体房间计算热负荷针对某一具体房间计算热负荷 是为了

24、设计室内供暖系统是为了设计室内供暖系统 向外网提出设计要求（流量、压头）向外网提出设计要求（流量、压头） l集中供热设计热负荷集中供热设计热负荷 针对某一热用户，可能有或没有具体建筑物针对某一热用户，可能有或没有具体建筑物 设计外网输送系统设计外网输送系统 向热源提出要求向热源提出要求 热负荷计算方法：热负荷计算方法： 有具体建筑物用供暖设计热负荷有具体建筑物用供暖设计热负荷 没有具体建筑物用概算法没有具体建筑物用概算法 1. 1. 体积热指标法体积热指标法 Q QN N=q=qv vV Vw w(t(tn n-t-tw w)KF(tKF(tn n-t-tw w) q qv v在室内外温差在室内外温差1 1 、每、