第一讲热负荷

毕月虹北京工业大学建工学院2009年5月《制冷空调专业基础与实务》建筑采暖(一)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；(二)熟悉常用散热设备的种类及特点；(三)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继续教育大纲—采暖主要内容第一讲热负荷第二讲散热设备第三讲热水采暖系统《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003）第一讲热负荷目的：设计散热器设计输送管道设计热源影响因素：－围护结构－室外设计温度－室内设计温度第一节供暖系统设计热负荷一、定义1.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,供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。2.供暖系统设计热负荷:

在设计室外温度下，为达到要求的室内温度,供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。二、供暖系统设计热负荷(一)供暖房间的热平衡失热量Qsh＝？得热量Qd＝？失热量Qsh：1、围护结构耗热量——Q1；2、通过门、窗缝隙的冷风渗透耗热量——Q2；3、外门开启的冷风侵入耗热量——Q3；4、水分蒸发的耗热量——Q4;5、加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量——Q5;6、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——Q6；得热量Qd：

7、最小负荷班的工艺设备散热量——

Q7;8、非供暖通风系统的其它管道和热表面的散热量——

Q8;9、热物料的散热量——

Q9;10、太阳辐射进入室内的热量——

Q10；热平衡方程没有机械通风的建筑物，供暖系统设计热负荷：

Q=Qsh－Qd=Q1+Q2+Q3－Q10

其中：围护结构的耗热量Q1，包括基本耗热量Q1·j和附加耗热量Q1·x在工程设计中，供暖系统的设计热负荷：

Q=Q1·j+Q1·x+Q2+Q3式中Q1·j——基本耗热量

Q1·x——附加（修正）耗热量

注：太阳辐射得热量算在Q1·x中（二）基本耗热量与附加耗热量基本耗热量Q1·j

——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）从室内传到室外的稳定传热量的总和。附加（修正）耗热量Q1·x

——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。包括风力附加、高度附加和朝向修正等耗热量。1、围护结构的基本耗热量计算围护结构的基本耗热量，即温差传热量按一维稳态传热计算的Q1·j

=∑KF(tn-t´w)aW

其中:K—围护结构的传热系数,W/m²·℃F—围护结构的面积，m²tn—冬季室内计算温度

t´w—供暖室外计算温度,℃a—围护结构的温差修正系数。

(1）室内计算温度tna.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16∽24℃；（2）工业建筑的工作地点：轻作业18∽21℃；中作业16∽18℃重作业14∽16℃；过重作业12∽14℃（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：①地面温度tn=tg

（工作地点的温度）②屋顶和天窗温度tn=td

（屋顶下的温度）td=tg+（H－2）ΔtH℃式中H——房间高度，m;ΔtH——温度梯度，℃/m③门、窗和墙tn=tnp（室内平均温度）tnp=(tg+td)/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.(3）温度修正系数a值计算与大气不直接接触的外围护结构基本耗热量，为统一计算公式，而采用的系数。通过该围护结构的传热量

Q1·j

=KF(tn―th)Wth—不供暖房间或空间的空气温度；由aKF(tn―t’w)=KF(tn―th)得：a=(tn―th)/(tn―t’w)（4）围护结构传热系数K式中：

R0—围护结构总传热阻，m²·℃/W;Rn、Rw—内表面、外表面换热阻，m²·℃/W;Rj—各材料层的热阻，m²·℃/W.D反映材料层抵抗温度波动能力D越大，对温度波的衰减能力越大，穿透围护结构需要的时间越长。传热系数K、传热阻R热惰性指标D

围护结构的类型

热惰性指标D的值

ⅠⅡⅢⅣ

〉6.04.1~6.01.6~4.0≤1.5匀质多层材料D值式中：Ri—各层材料的传热阻，m²·℃/W;Si—各层材料的蓄热系数，W/m²·℃;蓄热系数S值W/m²·℃式中：c—材料的比热，J/kg·℃

ρ—材料的密度，kg/m³

λ—

材料的导热系数，W/m·℃Z—温度波动周期，s（一般取24h=86400s计算）a、匀质多层材料（平壁）

式中：

R0—总传热阻，m²·℃/W;αn、αw—内表面、外表面的换热系数，W/m²·℃;

Rn、Rw—内表面、外表面的换热阻，m²·℃/W;δi—各层的厚度，m;λi—各层材料的导热系数，W/m·℃;Rj—各材料层的热阻，m²·℃/W.式中：Rp.j—平均传热阻，m²·℃/W;A—与热流方向垂直的总传热面积，m²;Ai—按平行热流方向划分的各个传热面积，m²;R0i—对应于传热面积Ai上的总热阻，m²·℃/W;Rn、Rw—内表面、外表面换热阻，m²·℃/W;Ф—平均传热阻修正系数b、两向非匀质材料1）首先求出平均传热阻

2)再求传热系数K值W/m²·℃C、空气间层传热系数K在严寒地区和一些高级民用建筑，围护结构内常用空气间层以减少传热量.空气间层的热阻难以用理论公式确定，在工程设计中，按下表计算位置、热流状况间层厚度δ（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0.1030.1030.1030.1380.1380.1380.1720.1550.1630.1810.1630.1720.1890.1720.1810.1980.1720.1810.1980.1720.181d、地面的传热系数—在工程上采用地带法地带

R0

K0(m²·℃/)W(m²·℃/)W第一地带第二地带第三地带第四地带

2.154.308.6014.2

0.470.230.120.07注意：第一地带靠近墙角的地面面积（图中黑色部分）需计算两次（1）贴土非保温地面

传热系数和热阻表（2）贴土保灵温地面各级地带的热赔阻值m²·℃/W式中：R’0——贴土保温肌地面的换扣热阻，m²·舞℃/督W;R0——非保温樱地面的爷换热阻畅，m²·济℃/硬W;δi——保温层蔬的厚度剃，m;λi——保温材奋料的导楚热系数奸，W/m维·℃（3）铺设在昨地垄墙上体的保温地染面各地带彼的换热阻R”0值R”0=1部.18堪R’0m²·℃模/W（5）围护惑结构传旋热面积a、外墙面揪积①高度从本层地范面算到上搁层的地面;②对平屋衡顶的建喂筑物，忽最顶层坏是从最版顶层的稍地面到世平屋顶欢的外表勾面的高坚度；而她对有闷睛顶的斜贼屋面，俭算到闷坛顶内的爪保温层拍表面。③外墙的平辞面尺寸，删按建筑物翼外廓尺寸猪计算，两锈相邻房间误以内墙中电线为分界敏线。（即：桨外墙外猛表面到竿内墙中济心线）d、地下室目面积:位于室费外地面庸下的外孩墙，其粪耗热量释计算方盘法与地面的聚计算相同，但传立热地带播的划分妻，应从竹与室外怕地面相己平的墙怎面算起屋，即把杆地下室灶外墙在煤室外地昆面以下义的部分擦，看作镰是地下岗室地面滚的延伸b、门、窗裳的面积：按外墙外信面上的净家空尺寸计唇算c、闷顶地和地面张的面积亲：应按建筑馋物外墙以卖内的内廓史尺寸计算对平屋厕顶，顶童棚面积备按建筑宰物外廓扮尺寸计奸算2、附加难（修正赛）耗热负量计算（1）朝绕向修正狼耗热量Qch——太阳照元射影响庆对基本扎耗热量叨的修正武。表达式：Qch=xch·Q1.j《暖通规范》（4.2夸.6）规定：洪宜按下列爪规定的数忽值，选用亿不同朝向愁的修正率北、东北手、西北0～10%东南、训西南-10亭%～－15%东、西-5%南-15%～-30钉%（2）风力附分加耗热量Qf——室外风速屿变化对基音本耗热量幼的修正表达式立：Qf=xf·Q1.j《暖通规三范》（4.2.舞6）规定亿：建筑嚼在不避静风的高悼地、河胜边、海守岸、旷衰野上的捎建筑物简，以及迟城镇、何厂区内呀特别高鼓出的建菠筑物，荣垂直外迷围结构附加5%～10%.说明：甲在计算骄围护结磨构基本且耗热量智时，外码表面换彩热系数αw是对应宴风速为4m/傲s的计算并值，我嗽国大部服分地区喝冬季平蛛均风速化一般为2～3m/s钢,因此，在一般情拘况下，不攀必考虑风艺力附加（3）高度报附加耗李热量：Qg——房屋高滴度对耗毫热量的春影响而台附加的缺耗热量●当房零间高度〉4m，每高期出1m应附加2%，但总连的附加不应大犯于15%。●注意：高度附绸加率，应梦附加于房植间各围护纷结构基本央耗热量和丧其他附加柔（修正）板耗热量的核总和上。（三）、假冷风渗透歌耗热量Q2定义：丛在风力员和热压技造成的弯室内外威压差作骗用下，拜室外的陷冷空气鸟通过门斧、窗等里缝隙渗滑入室内衫，被加滨热后逸若出。把铜这部分蕉冷空气贷从室外寇温度加架热到室恳内温度句所消耗辟的热量坑，称为冷风渗耗浸热量Q2。影响冷风摄渗透的因卖素：如门破窗构造、隆门窗朝向渴、室外风只向和风速老、室内外拦空气温差粒、建筑物饱高低以及培建筑物内淡部通道状竖况等。（1）缝隙法Q2=0.2眼78VρwCp(tn-t´w)WV=Llmbm³/hb:门窗缝隙阵渗风指数，b=0职.56～0.78坟,当无实商测数b=0.商67l:门、窗眼的计算宴长度mL:在基准好高度单蹲纯风压何下，每澡米门窗储渗入室运内的理神论空气跃量m³/川h·mm：风压和毒热压共同屯作用下，什冷风渗透抗压差综合供修正系数α1：外门橡窗缝隙全渗风系怜数Ρ‘w：供暖客室外计棍算温度幸下的空纵气密度低，kg/m梅³V0：基准高饮度冬季室趋外最多风浇向的平均训风速Cr:热压差艺系数；痛△Cf：风压篇差系数骗；C：有效览热压差做与有效菌风压差爹之比；Ch：高度榨修正系别数；n：单纯风罚压作用下拾，朝向修是正系数（2）、换气种次数法—用于民用村建筑的概液算法Q2=0.倦278裤nkVnCpρw(tn-tw')Vn——房间的疮内部体寨积nk——房间的换清气次数，戒次/h（3）百分数育法--用于工业棉建筑的概峰算法

由闹于工业建切筑房屋较耗高，室内尘外温差产车生的热压弊较大，冷五风渗透量励可根据建尖筑物的高借度及玻璃委窗的层数建筑物高度（m)<4.54.5~10>10玻璃窗层数单层253540单、双层均有203035双层152530四、冷风嘱侵入耗热硬量Q3Q3=0.2岩78VwρwCp(tn-t´w)真WVw——流入的员冷空气嘱量Vw不易确定,根据经寻验，冷甚空气侵赏入耗热覆量可采吐用外门鸣基本耗炕热量乘录以百分琴数的简找便方法夹进行计魔算。Q3=xm·q1·j(侍m)q1·j(卡m)——外门基乓本耗热京量《暖通规即范》（4.2.担6）规定绵：外门屯附加率xm，建筑物届的楼层为n时：一道门壁：65%×蓄n两道门（倾有门斗）萍：80%×桐n三道门（兆有两个门勿斗）：60%×豆n公共建筑维和工业建贸筑的主要晕出入口500%第二节寺集爽中供热韵设计热与负荷供暖系统乞热负荷针对某一径具体房间戴计算热负厨荷是为了设镰计室内供德暖系统向外网掠提出设歉计要求训（流量秆、压头买）集中供热法设计热负脾荷针对某一遭热用户，秤可能有或欣没有具体继建筑物设计外肚网输送攀系统向热源提你出要求热负荷计侄算方法：有具体们建筑物骂－用供智暖设