采暖负荷计算

1、采暖设计采暖设计 1 供暖是指用人工方法向室内供给热量，供暖是指用人工方法向室内供给热量， 以创造适宜的生活或工作条件的技术。以创造适宜的生活或工作条件的技术。 供暖的主要目的就是不断地向房间供供暖的主要目的就是不断地向房间供 给相应的热量，维持房间必须的温度给相应的热量，维持房间必须的温度 ，以改善工作和生活条件。，以改善工作和生活条件。 供暖系统的组成供暖系统的组成 热媒制备设施/热源； 热媒输送管道； 热媒利用设施/散热设备。 供暖方式供暖方式 1.局部供暖局部供暖：将热源和散热设备合并成一个 整体，分散设置在各个房间里，叫做局部供 暖。如火炉、火墙、火炕、电红外线供暖、 等均属于局部供

2、暖。 2.集中供暖：热源和散热设备分别设置，热 源通过热媒管道向各个房间或各个建筑物供 给热量的供暖系统，称为集中式供暖系统。 以热水和蒸汽作为热媒的集中采暖系统可以 较好地满足人们生活、工作以及生产对室内 温度的要求，并且卫生条件好，减少了对环 境的污染。 供暖系统的分类（集中供暖）供暖系统的分类（集中供暖） 热媒： 热水供暖系统；热风供暖系统。 散热方式： 对流供暖散热器供暖系统； 辐射供暖金属板辐射或顶棚、地板 辐射。 第一节供暖系统的设计热负荷第一节供暖系统的设计热负荷 供暖系统的热负荷，是指在某一室外温度 tw下，为了达到要求的室内温度tn，供暖 系统在单位时间内向建筑物供给的热量。

3、 供暖系统的设计热负荷，是指在设计室外温 度tw下，为了达到要求的室内温度tn，供暖 系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q。 供暖系统的热负荷与供暖系统的设计热负荷 并不相同。 供暖系统的设计热负荷一般包括 ：围护结构的基本耗热量，围护围护结构的基本耗热量，围护 结构的附加耗热量，冷风渗透及结构的附加耗热量，冷风渗透及 侵入耗热量，有时还需考虑建筑侵入耗热量，有时还需考虑建筑 物内部散热以抵消若干耗热量，物内部散热以抵消若干耗热量， 如人员较多的公共建筑应适当考如人员较多的公共建筑应适当考 虑人体的散热量等虑人体的散热量等。 一、围护结构的基本耗热量一、围护结构的基本耗热量 围护结构基本耗热量

4、指经过墙、窗、门、 地面和屋顶等，由于室内外的空气温差而 造成的从室内传向室外的热量。 )( wn ttaKFQ 围护结构的温差修正系数，主 要用于计算与大气不直接接触的外围 护结构基本耗热量 。 W 温温 差差 修修 正正 系系 数数 序号维 护 结 构 及 其 所 处 情 况 值 1外墙，平屋顶及其直接接触室外空气的楼板等 1.00 2带通风间层的平屋顶，坡屋顶闷顶及与室外空 气相通的不供暖地下室上面的楼板等 0.90 3与有外门窗的不供暖楼梯间相邻的隔墙： 多层建筑 高层建筑 0.70 0.60 4不供暖地下室上面的楼板： 当外墙上有窗户时 当外墙上无窗户且位于室外地坪以上时 外墙上无窗

5、户且位于室外地坪以下时 0.75 0.60 0.40 5与有外门窗的不供暖房间相邻的隔墙 与无外门窗的不供暖房间相邻的隔墙 0.70 0.40 1.室内计算温度tn 距地面2米以内人们活动区域的空气平均 温度。民用建筑的主要房间宜采用16 20 。* 2.供暖室外计算温度tw 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。 3.围护结构的传热系数K 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。 建筑围护结构既要满足结构方面的要求， 也要满足建筑热工方面的要求。在技术上 主要的要求如下： 1.1.要满足建筑结构上的强度要求；要满足建筑结构上的强度要求； 2.2.要保证在建筑结

6、构内表面不结露，即外墙要保证在建筑结构内表面不结露，即外墙 及顶棚内表面温度不应低于室内空气的露及顶棚内表面温度不应低于室内空气的露 点温度；点温度； 3.3.围护结构内表面温度不应过份低于室内空围护结构内表面温度不应过份低于室内空 气温度，否则人体将因辐射散热过大而感气温度，否则人体将因辐射散热过大而感 到不舒适；到不舒适； 4.要考虑建筑物的热稳定性，即由于室外温 度或室内产生的热量发生变化而使经过围 护结构的热流发生变化时，室内保持原有 温度的能力。对于不同的建筑物，若在相 同的热流变化下，室温波动越小则建筑物 的热稳定性越好； 5.建筑物围护结构的厚度，应根据技术经济 比较确定。但其传

7、热热阻不得小于按下式 确定的数值： ny wn min )( at tta R m2/ 二、围护结构的修正耗热量二、围护结构的修正耗热量 1.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 影响而对围护结构基本耗热量的修正。* 2.风力修正耗热量 风力修正耗热量是考虑室外风速变化而对 围护结构耗热量的修正。 对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野 上的建筑物以及营区内特别突出的建筑物 ，应考虑垂直外围护结构附加510 。 北、东北、西北0 10 东、西 5 东南、西南 1015 南 1525 选用朝向修正时，应考虑当地冬季日 照率，建筑物使用和被遮挡情况。对于冬 季日照率小于35的地区，东

8、南、西南和 南向修正率，宜采用-100，东、西 向可不加以修正。 综合上述，建筑物或房间在室外供暖 计算温度下，通过维护结构的总耗热量 Q1,可用下式表示 Q1Q1.j +Q1.x W 3.高度修正耗热量 高度修正耗热量是考虑房间的高度对围护结 构耗热量的影响而附加的耗热量。 当房间高度在4m以下时，可以不考虑高度附 加。高度超过4m时，每高出1m附加2，但 总的附加率不应大于15。 综合上述，建筑物或房间在室外供暖综合上述，建筑物或房间在室外供暖 计算温度下，通过维护结构的总耗热计算温度下，通过维护结构的总耗热 量量Q Q1 1, ,可用下式表示可用下式表示 Q1Q1.j +Q1.x W 三

9、、加热进入室内冷空气所需热量三、加热进入室内冷空气所需热量 1.冷风渗透耗热量 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 ，被加热后又逸出室外。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 ，称为冷风滲透耗热量。 影响冷风渗透耗热量的因素很多，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 通道状况等。 第二节室内热水供暖系统第二节室内热水供暖系统 以热水为热媒的供暖系统，称为热水供暖 系统。热水供暖系统是目前广泛使用的一 种供暖系统。居住和公共建筑常采用热水 供暖系统。 分类分类 1.按系统循环动力系统循环动力不同

10、，可分为重力（自然）循 环系统和机械循环系统。靠水的密度差进行循环 的系统，称为重力循环系统；靠机械（水泵）力 进行循环的系统，称为机械循环系统。 2.按系统供、回水方式系统供、回水方式不同，可分为单管系统和 双管系统。热水经立管或水平供水管顺序流过多 组散热器，并顺序地在各散热器中冷却的系统， 称为单管系统。热水经供水立管或水平供水管平 行地分配给多组散热器，冷却后的回水自每个散 热器直接沿回水立管或水平回水管流回热源的系 统，称为双管系统。 3.按系统的管道敷设方式系统的管道敷设方式不同，可分为垂直 式系统和水平式系统。 4.按热媒温度热媒温度不同，可分为低温热水供暖系 统（热水温度低于1

11、00）和高温热水供 暖系统（热水温度高于100）。 室内热水供暖系统大多采用低温水作为热 媒。设计供、回水温度多采用75/50 （也有采用85/60）。高温水供暖系 统一般宜在生产厂房中应用。设计供、回 水温度大多采用120130/7080。 一、重力（自然）循环热水供暖系统 1. 系统工作原理及其作用压力系统工作原理及其作用压力 当水在锅炉内加热后，水的密度减小；在 散热器内被冷却后，水的密度增加。整个 系统将因供回水密度差的不同而维持循环 流动。维持该系统循环流动的压力称为自自 然作用压力然作用压力。 重力循环热水供暖系统的循环作用压力的 大小取决于水温（水的密度）在循环环路 的变化。 h

12、hh A A 2 g 3 5 右 01 h 4 1 左PP 作用压力 l断面A-A右侧的水柱压力为 )( g1hh01 hhhgP l断面A-A左侧的水柱压力为 )( g1gh02 hhhgP )( gh21 ghPPP 起循环作用的只有散热器中心和锅炉中心之 间这段高度内的水柱密度差。如果取供水温 度95，回水70；则每m高差可产生的作用 压力为： 9.811（977.81961.92）=156 Pa。 重力循环热水供暖系统维护管理简单，不需 消耗电能。但由于其作用压力小、管中水流 速度不大，所以管径就相对大一些，作用范 围也受到限制。自然循环热水供暖系统通常 只能在单幢建筑物中使用，作用半

13、径不宜超 过50m。 2.2.重力循环热水供暖系统的主要形式重力循环热水供暖系统的主要形式 双管 单管 3 11 10 i=0.5%1% 6 i=0.5%1% 9 7 5 i=0.5%1% 1 4 8 2 (a)(b) 重力循环供暖系统 为了使系统内的空气能顺利地排除， 对于上供下回式自然循环热水供暖系 统，其供水干管必须有向膨胀水箱方 向上升的坡向，其坡度宜采用0.5 1.0 %；散热器支管的坡度一般取 1%。为保证系统中的水能通过回水干 管顺利地排出，回水干管应有向锅炉 方向向下坡向，其坡度一般为0.5 1%。 3.膨胀水箱的作用膨胀水箱的作用 容纳膨胀体积； 排气； 定压。 二、机械循环

14、热水供暖系统二、机械循环热水供暖系统 系统中设置了循环水泵，靠水泵的 机械能使水在系统中强制循环。 （一）主要形式 1.机械循环上供下回式热水供暖系统 2 1 3 立管 I 4 IIIIIIV V 3 机械循环上供下回式热水供暖系统 机械循环系统除膨胀水箱的连接位置与自然 循环系统不同外，还增加了循环水泵和排气 装置。 在机械循环系统中，水流速度往往超过自水 中分离出来的空气气泡的浮升速度。为了使 气泡不致被带入立管，供水干管应按水流方 向设上升坡度，使气泡随水流方向流动汇集 到系统的最高点，通过设在最高点的排气装 置，将空气排出系统外。供回水干管的坡度 宜采用0.3，不得小于0.2。回水干管

15、的 坡向与自然循环系统相同，应使系统水能顺 利排出。 2.2.机械循环下供下回式双管系统机械循环下供下回式双管系统 系统的供水和回水干管都敷设在底层散热器 下面。在设有地下室的建筑物中或在平屋顶 建筑棚下难以布置供水干管的场合，常采用 下供下回式系统。 下供下回式系统排除空气的方式主要有两种 ：通过顶层散热器的冷风阀手动分散排气。 或通过专设的空气管手动或自动集中排气。 为避免立管中的水通过空气管串流，集气装 置的连接位置，应比水平空气管低h米以上， 即应大于图中a和b两点在供暖系统运行时的 压差值。 1 2 a 4 5 3 b h 6 机械循环下供下回式系统 3.中供式中供式 水平供水干管敷

16、设在系统中部。 下部：上供下回； 上部：下供下回 上供下回 4.4.机械循环下供上回式（倒流式）供机械循环下供上回式（倒流式）供 暖系统暖系统 系统的供水干管设在下部，而回水干 管设在上部，顶部还设置有顺流式膨 胀水箱。 i 1 2 i i i 3 机械循环下供上回（倒流式）热水供暖系统 5.5.异程式系统与同程式系统异程式系统与同程式系统 通过各个立管的循环环路的总长度 不相等。这种布置形式称为异程式 系统。 同程式系统的特点是通过各个立管 的循环环路的总长度都相等 。 1 4 2 立管 IIIIIIIV 3 同程式系统 6.6.水平式系统水平式系统 按供水管与散热器的连接方式可分为 顺流式

17、和跨越式。 1 2 (2) (1) (1) (2) 2 1 单管水平串联式图 单管水平跨越式 1冷风阀；2空气管 1冷风阀；2空气管 （二）水平失调与垂直失调（二）水平失调与垂直失调 在机械循环系统中，由于作用半径较大，在机械循环系统中，由于作用半径较大， 连接立管较多，因而通过各个立管环路的连接立管较多，因而通过各个立管环路的 压力损失较难平衡。有时靠近总立管最近压力损失较难平衡。有时靠近总立管最近 的立管即使选用了最小的管径的立管即使选用了最小的管径DN15DN15，仍有，仍有 很多剩余压力。初调节不当时，会出现近很多剩余压力。初调节不当时，会出现近 处立管流量超过要求，而远处立管流量不处

18、立管流量超过要求，而远处立管流量不 足。在远近立管处出现流量失调而引起在足。在远近立管处出现流量失调而引起在 水平方向冷热不均的现象，称为系统的水平方向冷热不均的现象，称为系统的 水平失调水平失调。 在双管系统中，由于各层散热器与锅炉的 高差不同，虽然进入和流出各层散热器的 供、回水温度相同（不考虑管路沿途冷却 的影响），但仍将形成上层作用压力大， 下层压力小的现象。如选用不同管径仍不 能使各层阻力达到平衡，由于流量分配不 均，必然要出现上冷下热的现象；而且楼 层数越多，上下层的作用压力差值越大， 这种现象就会越严重。在建筑物内，同一 竖向的各层房间的室温不符合设计要求的 温度，而出现上、下层

19、冷热不均的现象， 通常称作系统垂直失调系统垂直失调。 第四节第四节 散热器散热器 散热器的功能是将供暖系统热媒所携带的热 量通过散热器壁面传给房间。 对散热器的基本要求主要有以下几点： 1.热工性能方面的要求散热器的传热系 数K值越高，说明其散热性能越好。可以采 用增加外壁散热面积（在外壁上加肋片）， 提高散热器周围空气流动速度和增加散热器 向外辐射散热的比例等措施来提高散热器的 传热系数。 2.经济方面的要求散热器传给房间的单 位热量所需金属耗量越少，成本越低， 其经济性越好。 3.安装使用和工艺方面的要求散热器应 具有一定机械强度和承压能力；散热器 的结构形式应便于组合成所需要的散热 面积

20、，结构尺寸要小，少占房间面积和 空间；散热器的生产工艺应满足大批量 生产的要求。 4.卫生美观方面的要求散热器外表面 光滑，不积灰和易于清扫。在公共建筑 中，散热器的形式、色泽、装璜应与房 间的内部装饰相协调。 5.使用寿命的要求散热器应耐腐蚀， 不易损坏和使用年限长。 按其制造材质，主要有铸铁、钢制散热按其制造材质，主要有铸铁、钢制散热 器两大类。按其构造形式，主要分为柱器两大类。按其构造形式，主要分为柱 型、翼型、管型、平板型等。型、翼型、管型、平板型等。 （ a ） （ b ） L 5 9 1 2 75 4 1 0 0 0 （ 7 5 0 ） 2 13 . 04 3 85 1701.5

21、115 B （ d ） B H1 H H1 134 160 4 - 1 6 均 布 （ c ） H1 （a） （b） L 59 12 75 4 1000（750） 213.0 43 85 1701.5 115 B （d） B H1 H H1 134 160 4-16均布 （c） H1 圆翼型 长翼型 柱型散热器 （ a ） （ b ） L 5 9 1 2 75 4 1 0 0 0 （ 7 5 0 ） 2 1 3 . 04 3 85 1701.5 115 B （ d ） B H1 H H1 1 3 4 160 4 - 1 6 均 布 （ c ） H1 （ a） （ b） L 59 12 75 4

22、 1000（ 750） 21 3.0 43 85 1701.5 115 B （ d） B H1 H H1 1 3 4 160 4-16均 布 （ c） H1 闭式钢串片对流 散热器示意图 120 150 300 7570 80 75 25 50 L 50 DN20 140 120 240150 30100 L 50 DN25 50 H2 L H B H1 （a） （b） 120 150 300 7570 80 75 25 50 L 50 DN20 140 120 240150 30100 L 50 DN25 50 H2 L H B H1 （a） （b） 钢制板型散 热器示意图 散热器的布置散热

23、器的布置 1.散热器一般应安装在外墙的窗台下， 这样，沿散热器上升的对流热气流能阻止和 改善从玻璃窗下降的冷气流和玻璃冷辐射的 影响，使流经室内的空气比较暖和舒适。 2.为防止散热器冻裂，两道外门之间不 允许设置散热器。在楼梯间或其它有冻结危 险的场所，其散热器应由单独的立、支管供 热，且不得装设调节阀。 3.散热器一般采用明装，内部装修要求 较高的营房可采用暗装。托儿所和幼儿园一 般采用暗装或加防护罩，以防烫伤儿童。 4.在垂直单管和双管热水供暖系统中，一 房间的两组散热器可以串联连接；贮藏室 、 洗室、厕所和厨房等辅助用室及走廊 的散热器可与邻室串联连接。两串联散热 器之间的串联管直径应与

24、散热器接口直径 相同，以便水流畅通。 5.在楼梯间布置散热器时，考虑楼梯间热 气流上升的特点，应尽量布置在底层或按 一定比例分布在下部各层。 6.铸铁散热器的组装片数 第五节室内供暖系统的管路布第五节室内供暖系统的管路布 置和主要设备及附件置和主要设备及附件 膨胀水箱膨胀水箱 膨胀水箱的作用是用来贮存热水供暖系统膨胀水箱的作用是用来贮存热水供暖系统 加热的膨胀水量。在重力循环上供下回式加热的膨胀水量。在重力循环上供下回式 系统中还起着排气作用。膨胀水箱的另一系统中还起着排气作用。膨胀水箱的另一 作用是恒定供暖系统的压力。作用是恒定供暖系统的压力。 箱上连有膨胀管、溢流管、信号管、排水箱上连有膨胀管、溢流管、信号管、排水 管、循环管和补水管。管、循环管和补水管。 膨胀管与供 暖系统管路 的连接点， 在重力循环 系统中接在 供水总立管 的项端；在 机械循环系 统中一般接 至循环水泵 吸入口前。 1.53m 4 3