《室内采暖》第五讲

第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介

高层建筑由于高度的增加,使它受到风压和热压的综合作用,因而采用相应不同的冷风渗透耗热量计算方法.一、热压作用:

热压作用即通常讲的“烟囱”作用.1、空气的流通情况分析:

冬季室内空气高于室外空气,则室外空气密度大于室内空气密度,由于空气的密度差,室外空气不断进入,通过建筑物内部楼梯间、电梯间等垂直贯通通道上升,形成一股上升的热气流,而后排出.

第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介一、热压作用:1、空气的流通情况分析:

较低楼层----室外空气压力大于室内空气压力,

冷空气通过外门、窗等缝隙渗入.

较高楼层----室内空气压力大于室外空气压力,

热空气由贯通通道通过内门、窗等缝隙渗出室外.

中和面-----渗入与渗出的空气量相等,在高层与低层之间必然有一内外压差为零的界面.

热压------引起空气下进上出的流动压力称为热压.第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介一、热压作用:2、热压作用原理图建筑剖面热压室外压力中和面垂直通道压力高度压力(+)第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介一、热压作用:3、有效热压计算:

若以中和面的室外空气自然气流静压力为零作基准,则在计算高度h上:

①室外压力:prw＝(hz－h)ρwgPa

②建筑物内贯通通道内压力:pn＝(hz－h)ρngPa

第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介③则室外与建筑物内的理论热压差为:

△pr′＝(hz－h)(ρw

－ρn)gPa△pr′-----计算高度上建筑物外部与内部的理论热压差,h-----计算高度,m

hz

-----中和面高度,m

ρw-----室外空气密度,kg/m3

ρn

-----室内空气密度,kg/m3注:热压差为正值时,室外压力＞室内压力,冷风由室外渗入室内;

热压差为负值时,室外压力＜室内压力,热风由室内渗出室外.第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介一、热压作用:

4、热压差的影响因素:①与建筑物内部贯通通道的布置形式,②与建筑物内部贯通通道的通气状况,

③与门窗缝隙的密封性能.

即与空气由渗入到渗出的阻力有关.5、有效热压的定义:

外围护结构的门、窗缝隙两侧的热压差称为有效热压.

第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介一、热压作用:

5、有效热压的公式:△pr

＝Cr△pr′＝Cr

(hz－h)(ρw

－ρn)gPa

Cr-------热压系数,

按照我国实际情况,可取0.2~0.5二、风力作用:1、室外风速的变化规律:

从地面到上空是逐渐增大的.2、室外风速VW的测得位置:

指地面以上基准高度(一般用10m)测得的风速.第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介二、风力作用:3、风压作用原理图高度迎风面0压力(+)0压力(+)背风面室外风压高度第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介二、风力作用:4、室外风速Vh的计算公式:

Vh

/V0＝(h/h0)m

V0------基准高度的计算风速,m/s

Vh

------计算高度的计算风速,m/sh0------基准高度,mh------计算高度,mm------指数:①空旷及沿海地区m=1/6;②城郊区m=1/4～1/5;

③建筑群多的市区m=1/3;

④一般可取0.2第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介二、风力作用:5、基准条件下室外风速Vh的计算公式:

当h0＝10m,m＝0.2时;

不同高度h处的Vh的计算式为:

Vh

＝(h/10)0.2V0＝0.631h0.2V0m/s6、有效风压差计算公式:

△pf＝0.5CfρwVh

2Pa

Cf

------风压差系数,常取0.3～0.7

（当风垂直吹到墙面时，且建筑物内部阻力很小时，风压差系数最大，

Cf=0.7;当建筑物内部阻力很大时，风压差系数降低至0.3~0.5。）

第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介三、风压与热压共同作用:

2、压差比C:

指有效热压差与有效风压差的比值,C＝△pr/△pf

=50〔cr﹙hz–h﹚/cfh0.4v2〕x〔﹙tn′–tw﹚/﹙273＋tn′﹚〕

式中：cr----热压系数（0.2~~0.5）

cf

---风压系数（0.3~~0.5~~0.7）

hz

---中和面的高度（建筑物高度的一半）

h---计算楼层的窗中心线高度

v---冬季室外平均风速

tn′–建筑物内形成热压的空气柱温度，简称竖井温度。第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介三、风压与热压共同作用:3、当风压和热压共同作用下产生的单位长度缝隙的渗透风量L0计算公式如下:L0＝L【Ch﹛n＋(1＋C)b－1﹜】

＝L·m

Ch-----计算门窗中心线标高为h时的渗透空气量对于基准渗透量的高度修正系数Ch=(0.4h0.4)b,（当h<10m时，按10m计算）；

L-----基准风速下单位长度缝隙的空气渗透量，可查表1-11n-----朝向修正系数，可查表1-12b-----与门窗结构有关的特性常数，木窗（0.58）、钢窗（0.67）、铝窗（0.78）、塑钢（0.60）

c-----压差比C＝△pr/△pf

m-----考虑计算门窗所处的高度、朝向和热压差的存在而引入的渗透风量综合修正系数:m=【Ch﹛n＋(1＋C)b－1﹜】

第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介三、风压与热压共同作用:4、计算m值和C值时，应注意下列事项：

⑴如计算得出C≤－1时，即（1+

C）≤0，则表示在计算层处，即使处于主导风向朝向的门窗也无冷风渗入，或已有室内空气渗出，此时，同一楼层所有朝向门窗冷风渗透量，均取零值。⑵如计算得出C＞－1时，即（1+

C）＞0的条件下，按照

m=【Ch﹛n＋(1＋C)b－1﹜】

计算出m≤0时，则表示所计算的给定朝向的门窗已无冷空气侵入，

此时，同一楼层所有朝向门窗冷风渗透量，均取零值。⑶如计算得出m＞0时，该朝向的门窗的冷风渗透耗热量，可按式｛Q2′＝0.278CPL0

ℓ(tn

－tw)ρw

｝计算确定，该公式下页给出。第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介三、风压与热压共同作用:

5、当风压和热压共同作用下产生的冷风渗透耗热量:

Q2′＝0.278CPL0

ℓ(tn

－tw)ρw

w

＝0.278CPρw·

m

L

·ℓ(tn

－tw)第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介三、风压与热压共同作用:【例2】北京地区一栋12层办公楼，层高3.2m。室内温度tn

=18℃,

供暖室外计算温度tw

=－9℃（ρw=1.34㎏∕m3)。楼内楼梯间不供暖，走廊内平均温度tn

′=5℃.每间办公室有一单层钢窗，取b=0.67;缝隙长l=16m.北京市冬季室外平均风速v=2.8m/s，相应单位缝隙长基准渗透量

L=2.4m3/m·h，由于房门频繁开启，取

cf=0.7，

cr=0.5。试计算北向底层、第8层东南朝向、第10层东北朝向和北向顶层的窗户渗透空气耗热量。第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介三、风压与热压共同作用:

【例2解】1.计算北向首层窗户渗透空气耗热量：设中和面标高在整个建筑物高度的一半位置上，

hz=(3.2X12)/2=19.2m。设窗户中心线在层高一半处，对首层，当考虑热压时

h=1.6m；当考虑风压时，h=10m计算。

⑴求压差比C值：

C=50〔cr﹙hz–h﹚/cfh0.4v2〕x〔﹙tn

′–tw﹚/﹙273＋tn′﹚〕=50〔0.5﹙19.2–1.6﹚/0.7x100.42.82〕x〔﹙5–﹙－9﹚﹚/﹙273＋5﹚〕=1.61

第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介三、风压与热压共同作用:

【例2解】1.计算北向首层窗户渗透空气耗热量：

⑵求Ch值：

Ch=(0.4h0.4)b,（当h<10m时，按10m计算）

=(0.4X100.4)0.67=1.003

⑶求（m）值：北京北向的朝向修正系数n=1.0（主导风向），

m=【Ch﹛n＋(1＋C)b－1﹜】=1.003﹛1＋(1＋1.61)0.67－1﹜】=1.91＞0

第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介三、风压与热压共同作用:

【例2解】1.计算北向首层窗户渗透空气耗热量：

⑶求（m）值：北京北向的朝向修正系数n=1.0（主导风向），

m=【Ch﹛n＋(1＋C)b－1﹜】=1.003﹛1＋(1＋1.61)0.67－1﹜】=1.91＞0

⑷求窗户的冷风渗透耗热量Q2′：

Q2′=0.278CPρw·

m

L

·ℓ(tn

－tw)=0.278X1X1.34X1.91X2.4X16(18

＋9)=738 W

第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介三、风压与热压共同作用:【例2解】2.计算第8层楼东南朝向窗户冷风渗透耗热量：第8层楼的窗户中心线标高h=(7X3.2)+1.6=24m.

北京市东南朝向的朝向修正系数n=0.10。

⑴求压差比C值：

C=50〔cr﹙hz–h﹚/cfh0.4v2〕x〔﹙tn

′–tw﹚/﹙273＋tn′﹚〕=50〔0.5﹙19.2–24﹚/0.7X240.4X2.82

〕X〔﹙5–﹙－9﹚﹚/﹙273＋5﹚〕=-0.309＞-1

第六节高层建筑供暖热负荷计算方法简介三、风压与热压共同作用:【例2解】2.计算第8层楼东南朝向窗户冷风渗透耗热量：

⑵求Ch值：

Ch=(0.4h0.4)b,（当h<10m时，按10m计算）

=(0.4X24