第九章采暖系统的设计热负荷

1、第九章第九章 采暖系统设计热负荷采暖系统设计热负荷 第一节第一节 围护结构耗热量围护结构耗热量 第二节第二节 加热进入室内的冷空气所需要的热量加热进入室内的冷空气所需要的热量 第三节第三节 采暖系统热负荷的概算采暖系统热负荷的概算 第四节第四节 高层建筑采暖热负荷计算的特点高层建筑采暖热负荷计算的特点 采暖系统的设计热负荷采暖系统的设计热负荷定义定义：是指在设计室外温是指在设计室外温度下，为了达到要求的室内温度，保持房间热平衡时，度下，为了达到要求的室内温度，保持房间热平衡时，采暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。采暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。 传热的方式传热的方式：导热、对流、辐

2、射三种基本方式组导热、对流、辐射三种基本方式组成。成。 。第一节围护结构耗热量第一节围护结构耗热量一、围护结构耗热量一、围护结构耗热量 围护结构传热是很复杂的传热现象。它包括围护结构传热是很复杂的传热现象。它包括内表面内表面吸热、结构材料导热和外表面放热吸热、结构材料导热和外表面放热三个基本过程。三个基本过程。 因室外空气温度是随机变化的，所以通过围护结构的因室外空气温度是随机变化的，所以通过围护结构的传热过程是一个复杂的不稳定传热过程。传热过程是一个复杂的不稳定传热过程。 在工程计算中通常把其简化为在工程计算中通常把其简化为稳定传热稳定传热。围护结构围护结构耗热量的计算：耗热量的计算：（稳定

3、传热过程）（稳定传热过程） Q=KF(tntw)a KK围护结构的传热系数，围护结构的传热系数， W/ W/. F F每一计算部分的围护结构的传热面积，每一计算部分的围护结构的传热面积， tn tn采暖室内计算温度，采暖室内计算温度， tw tw采暖室外计算温度，采暖室外计算温度， a a围护结构的温差修正系数。围护结构的温差修正系数。 一个房间的围护结构按照一个房间的围护结构按照朝向、材料结构和室内朝向、材料结构和室内外的温差外的温差而划分成各个计算部分。而划分成各个计算部分。 基本耗热量要进行朝向、风力、房间高度修正。基本耗热量要进行朝向、风力、房间高度修正。 当邻室与计算房间温差大于当邻

4、室与计算房间温差大于5 5 时，应计算此时，应计算此内墙的耗热量。内墙的耗热量。二、室内计算温度二、室内计算温度t tn n定义：定义：一般是指距地面一般是指距地面2m2m以内人们活动地区的平均空气以内人们活动地区的平均空气温度。温度。 我国采暖通风与空气调节设计规范规定：民用我国采暖通风与空气调节设计规范规定：民用建筑的主要房间，宜采用建筑的主要房间，宜采用16162020；生产厂房的工作地点：生产厂房的工作地点：轻作业轻作业 不应低于不应低于15 15 （ 15 1518 18 ）中作业中作业 不应低于不应低于12 12 （ 12 1215 15 ）重作业重作业 不应低于不应低于10 10

5、 （ 10 1012 12 ）值班采暖温度值班采暖温度：厂房非工作时间可采用：厂房非工作时间可采用55以保证厂房内以保证厂房内的设备不冻结。的设备不冻结。四四、温差修正系数、温差修正系数 房间有些围护结构的外侧并不是室外，而是不房间有些围护结构的外侧并不是室外，而是不采暖的房间或空间，这些围护结构外表面接触的温采暖的房间或空间，这些围护结构外表面接触的温度并不是室外温度，而是传热达到平衡时非采暖空度并不是室外温度，而是传热达到平衡时非采暖空间的温度，为计算方便，工程中可用室内外温差乘间的温度，为计算方便，工程中可用室内外温差乘以一个系数来代替这一情况下的温差，这个系数称以一个系数来代替这一情况

6、下的温差，这个系数称为温差修正系数。表为温差修正系数。表9-19-1三、采暖室外计算温度三、采暖室外计算温度 t tw w 计算围护结构的基本耗热量时，使用的是稳定传热的计算围护结构的基本耗热量时，使用的是稳定传热的计算公式，其中采暖室外计算温度是某一个固定数值，这计算公式，其中采暖室外计算温度是某一个固定数值，这个数值应保证绝大多数时间内，室内空气温度维持在设计个数值应保证绝大多数时间内，室内空气温度维持在设计所要求的数值。所要求的数值。规范规定：采暖室外计算温度，应采用历年平均不保证规范规定：采暖室外计算温度，应采用历年平均不保证5 5天的日平均温度。天的日平均温度。例如：北京的空调室外设

7、计温度为例如：北京的空调室外设计温度为1212，表示一年之内比，表示一年之内比该温度低的天数不保证该温度低的天数不保证5 5天。天。 五、围护结构的传热系数五、围护结构的传热系数 K K 常用的常用的 值和值和 值分别列于表值分别列于表9-29-2和表和表9-39-3中。中。 常用围护结构的传热系数常用围护结构的传热系数K K值已编列成表，可直接由手值已编列成表，可直接由手册查出。表册查出。表9-49-4给出了部分常用围护结构的给出了部分常用围护结构的K K值。值。nw六、围护结构的低限热阻与经济热阻六、围护结构的低限热阻与经济热阻 围护围护结构既要满足建筑结构上的结构既要满足建筑结构上的强度

8、强度要求，也要要求，也要满足建筑满足建筑热工方面热工方面的要求，要使建筑物具有热稳定的要求，要使建筑物具有热稳定性（室内保持原有温度的能力）。对于相同的热流性（室内保持原有温度的能力）。对于相同的热流变化，不同的建筑物产生不同的室温波动，室温波变化，不同的建筑物产生不同的室温波动，室温波动越小，则建筑物的热稳定性越好。动越小，则建筑物的热稳定性越好。 定义定义：限制围护结构内表面温度过分降低而确定限制围护结构内表面温度过分降低而确定的外围护结构的总传热阻称为的外围护结构的总传热阻称为低限传热阻低限传热阻。 在冬季正常供暖，正常使用条件下，设置集中在冬季正常供暖，正常使用条件下，设置集中供暖的建

9、筑物，非透明部分外围护结构供暖的建筑物，非透明部分外围护结构( (门、窗除门、窗除外外) )的总传热阻，在任何情况下都不得低于按冬季的总传热阻，在任何情况下都不得低于按冬季保温要求确定的这一低限传热阻保温要求确定的这一低限传热阻 。经济热阻：经济热阻：在一个规定年限在一个规定年限( (建筑物使用年限、投资建筑物使用年限、投资回收年限、或政策性规定年限等回收年限、或政策性规定年限等) )内，使内，使建造费用建造费用与经营费用与经营费用之和最小的外围护结构总传热阻称之之和最小的外围护结构总传热阻称之为经济热阻。为经济热阻。 第二节第二节 加热进入室内的冷空气所加热进入室内的冷空气所需要的热量需要的

10、热量 加热进入室内的冷空气所需要的热量包括加热进入室内的冷空气所需要的热量包括冷风渗透耗热量和冷冷风渗透耗热量和冷风侵入耗热量。风侵入耗热量。 由于门、窗不严密会有冷风（空气）从室外渗入室内，由于门由于门、窗不严密会有冷风（空气）从室外渗入室内，由于门的开启人的进出，也会有空气进入室内，将这些空气加热到室的开启人的进出，也会有空气进入室内，将这些空气加热到室内温度的热量。内温度的热量。 这两种耗热量均可用下列公式来计算：这两种耗热量均可用下列公式来计算： Q = L c (tntw) L 冷空气进入量 ， m3/s 室外空气密度 ， /m3 C 空气的定压比热 ，1kJ/ 在压强不变的情况下，

11、单位质量的某种物质温在压强不变的情况下，单位质量的某种物质温度升高度升高11所需吸收的热量，叫做该种物质的所需吸收的热量，叫做该种物质的“定定压比热容压比热容。kJ/ 与室内外的压力差、门窗缝隙长度及与室内外的压力差、门窗缝隙长度及其密闭性等有关。其密闭性等有关。与室内外的压力差及门的开启面积等与室内外的压力差及门的开启面积等因素有关。因素有关。 第第三三节节 采暖系统热负荷的概算采暖系统热负荷的概算 集中供热系统进行规划或扩大初步设计时，个集中供热系统进行规划或扩大初步设计时，个别的采暖系统尚未进行设计计算，采用别的采暖系统尚未进行设计计算，采用概算指标法概算指标法来确定采暖系统的热负荷。来

12、确定采暖系统的热负荷。 采暖热负荷是城市集中供热系统主要的热负荷，采暖热负荷是城市集中供热系统主要的热负荷，它的概算可采用它的概算可采用体积热指标法、面积体积热指标法、面积热热指标指标等方法等方法进行计算进行计算一、体积热指标法一、体积热指标法 用单位体积采暖热指标估算建筑物的热负荷时，用单位体积采暖热指标估算建筑物的热负荷时，采暖热负荷可按下式进行概算：采暖热负荷可按下式进行概算： Q=qvV (tntw) q qv v建筑物的采暖体积热指标建筑物的采暖体积热指标kW/(m3) V V 建筑物的外围体积，建筑物的外围体积，m3。 t tn n采暖室内计算温度采暖室内计算温度 ； t tw w

13、采暖室外计算温度采暖室外计算温度 。 二、面积热指标法二、面积热指标法 建筑物的采暖热负荷可按下式进行概算：建筑物的采暖热负荷可按下式进行概算： Q= qtF 式中：式中： qt qt建筑物的面积热指标建筑物的面积热指标, ,k kW W； F F建筑物的建筑面积建筑物的建筑面积, ,。 第四节高层建筑供暖热负荷计算第四节高层建筑供暖热负荷计算特点特点 一、围护结构的传热系数一、围护结构的传热系数 室外风速从地面到上空是逐渐增大的，一般室外风速从地面到上空是逐渐增大的，一般认为风速随高度增加认为风速随高度增加 高层部分因室外风速增大导致围护结构外表面高层部分因室外风速增大导致围护结构外表面的对流换热系数加大；因接收热辐射较小而导致的对流换热系数加大；因接收热辐射较小而导致辐射换热系数加大，所以辐射换热系数加大，所以加大了高层部分围护结加大了高层部分围护结构的传热系数构的传热系数 二、关于室外空气的进入量 风压作用下（风压对冷风渗透耗热量的影响） 冷风由迎风面缝隙渗入，热空气由背风面渗出。冬季的温差使得室外空气不断进入通过楼梯、电梯间、管道井上升、最后由窗、门渗出。 热压作用规律：在室内外形成的空气流中1、较低楼层室外气压高于室内气压（外冷内热），故向内渗入。、较高楼层，室内高于室外，（热气上浮量大），向外渗。、整个建筑的渗入，渗出量相等。故有一中和