第九章供暖系统的设计热负荷

人们为了保证正常的生产和生活，要求室内保持一定的温度。一个建筑物或房间可有各种得热和散失热量的途径。当建筑物或房间的失热量大于得热量时，为了保持室内在要求温度下的热平衡，需要由采暖系统补给热量，以保证室内要求的温度。采暖系统通常利用散热器向房间散热。采暖系统的设计热负荷是指在设计室外温度下，为了达到要求的室内温度，采暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。它是设计采暖系统的最基本依据。第九章供暖系统的设计热负荷建筑物失热量：（1）围护结构的耗热量；（2）加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，称冷风渗透耗热量；（3）加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量，称冷风侵入耗热量；（4）水分蒸发的耗热量；（5）加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量；（6）通风耗热量。通风系统将空气从室内排到室外所带走的热量；对于没有生产工艺的建筑物或房间(如一般的民用住宅建筑、办公楼等)，失热量只考虑上述的前三项耗热量。建筑物得热量：（1）生产车间最小负荷班的工艺设备散热量；（2）热管道及其他热表面的散热量；（3）热物料的散热量；（4）太阳辐射进入室内的热量。（5）其它途径的得热量对于没有生产工艺的建筑物或房间，得热量只考虑太阳辐射进入室内的热量。至于住宅中其它途径的得热量，如人体散热量、炊事和照明散热量，一般散发量不大，且不稳定，通常可不予计入。一．围护结构（墙，窗，地面，房顶）的耗热围护结构的耗热量是指当室内温度高于室外温度时，通过围护结构向外传递的热量。在工程设计中，计算采暖系统的设计热负荷时，常把它分成围护结构的基本耗热量和附加(修正)耗热量两部分进行计算。基本耗热量是指在设计条件下，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)耗热量是指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。附加(修正)耗热量包括朝向修正、风力附加、高度附加等耗热量。1．传热的三种基本方式：导热、对流、辐射2．围护结构传热的三个基本过程：表面吸热、围护结构材料的导热、外表面放热3．稳定传热条件下，围护结构基本耗热量的计算：Q=α·K·F·（tn-tw）ΣQ=Σαi·Ki·Fi·（tn-tw）①．室内设计温度值（指房间内高度2m以内的空间的平均温度）值班供暖温度：为了保证车间内设备的润滑油和各种管路中介质不冻结，温度要求维持在5℃的水平，此温度称为值班采暖温度。民用（℃）工业（℃）供暖甲等乙等丙等轻作业中作业重作业值班供暖温度20~2218~2016~1815~1812~1810~125空调24~2820~26②．室外温度计算，依椐地区不同，差异很大。标准要求该温度为：计算地区历年平均每年不保证5天的日平均温度，可以在5天内低于该温度。例如：北京的供暖室外设计温度为-12℃，表示一年之内比该温度低的天数不多于5天。③．温差修正系数：当围护结构的外侧不是室外时要进行修正。此外，当两个相邻房间的温差大于或等于5℃时，应计算通过隔墙或楼板等的传热量。④．传热系数⑤．围护结构的低限热阻与经济热阻围护结构既要满足建筑结构上的强度要求，也要满足建筑热工方面的要求，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。01111iniwKR围护结构特征a外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等1.00闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等0.90与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙(1～6层建筑)0.60与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙(7～30层建筑)0.50非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时0.75非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时0.60非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时0.40与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.70与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.40伸缩缝墙、沉降缝墙0.30防震缝墙0.70温差修正系数（a）表1-1backbackbackback⑴围护结构低限热阻（最小传热阻）围护结构内表面温度不应低于室内空气的露点温度，从卫生要求来看，多数用途的房间内表面是不允许结露的。并且，由于围护结构中所含水分增加，耗热量会增加，导致围护结构加速损坏。即使内表面不结露，过低的内表面温度也会引起人体的不舒适，人体向外辐射热增大是不舒适的根本原因。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低限传热阻。在冬季正常供暖，正常使用条件下，设置集中供暖的建筑物，非透明部分外围护结构(门、窗除外)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。0minnwnyttRRt⑵围护结构经济热阻在一个规定年限(建筑物使用年限、投资回收年限、或政策性规定年限等)内，使建造费用与经营费用之和最小的外围护结构总传热阻称之为经济热阻。建造费用(建筑造价)包括土建部分和供暖系统的建造费用。经营费用包括土建部分和供暖系统的维修费用及供暖系统的运行费用(水费、电费、燃料费、工资等)国内外许多资料分析表明，根据经济热阻原则确定的围护结构热阻值，都比目前实际使用的热阻值大。从经济和节能角度来看，现阶段建筑外围护结构总传热阻应逐步增大。4．围护结构附加耗热量围护结构实际耗热量会受到气象条件以及建筑物情况等各种因素影响而有所增减。由于这些因素影响，需要对房间围护结构基本耗热量进行修正。这些修正耗热量称为围护结构附加(修正)耗热量。通常按基本耗热量的百分率进行修正。①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。需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构（门、窗、外墙及屋顶的垂直部分）的基本耗热量乘以相应的朝向修正率。②风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正。在计算围护结构基本耗热量时，外表面换热系数是对应风速约为4m/s的计算值。我国大部分地区冬季平均风速一般为2～3m/s。因此，在一般情况下，不必考虑风力附加。只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别高出的建筑物，才考虑垂直的外围护结构附加5％～10％。③高度附加耗热量是考虑房屋高度对围护结构耗热量的影响而附加的耗热量。民用建筑和工业辅助建筑物（楼梯间除外）的高度附加率，当房间高度大于4m时，每高出1m应附加2%，但总的附加率不应大于15%。计算时应注意：高度附加率，应附加于房间各围护结构基本耗热量和其它附加（修正）耗热量的总和上。二．加热进入室内的冷空气所需热量由于门、窗的不严密，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内温度的热量。Q´=L·c·ρ·（tn-tw）=m·c·ΔtL：冷空气进入量ρ：室外空气密度c：比热Δt：室内、外空气的温差三．采暖系统热负荷的概算1．体积热指标qv：kW/（m3·℃）2．面积热指标qf：kW/m2