章供暖系统的设计热负荷.ppt

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1、第一章 供暖系统的设计热负荷,1.1,围护物的基本耗热量,1.2,概述供暖系统设计热负荷,1.3,对围护物传热阻的技术与经济要求,1.4,围护物的附加（修正）耗热量,1.5,冷风侵入耗热量,1.6,冷风渗透耗热量,1.7,供暖设计热负荷计算例题,1.8,户间传热负荷,1.9,民用建筑物耗热量指标简介,第一章 供暖系统的设计热负荷,1.1 概述供暖系统设计热负荷,两种供暖方式：连续供暖 间歇供暖,建筑物得、失热量： 1围护结构传热耗热量Q1 2冷风渗透耗热量Q2 3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,供暖系统的设计热负荷,对没有装置机械通风

2、系统的建筑物，供暖系统的设计热负荷可用下式表示：,建筑物得、失热量： 6通风耗热量Q6 7工艺设备散热量Q7 8除供暖管道外其它管道和热表面的散热量Q8 9热物料散热量Q9 10通过其它途径散失或获得的热量Q10,围护结构基本耗热量指经过墙、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。,1.2 围护物的基本耗热量,1.2.1 基本耗热量的计算,1.2.2 室内计算温度tn,室内计算温度是指距地面2米以内人们活动地区的平均空气温度。,室内空气温度的选定，应满足人们生活和生产工艺的要求。 生产要求的室温,一般由工艺设计人员提出。 生活用房间的温度，主要决定于人体的生理热

3、平衡。它和许多因素有关，如与房间的用途、室内的潮湿状况和散热强度、劳动强度以及生活习惯、生活水平等有关。,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1620； 2生产厂房的工作地点：,采暖通风与空气调节设计规范规定,采暖通风与空气调节设计规范规定,3. 对于高度较高的生产厂房，通过上部围护结构的传热量增加。 4. 层高H超过4 m的建筑物或房间，冬季室内计算温度t n，应按下列规定采用： (1) 计算地面的耗热量时，采用工作地点的温度tg (2) 计算屋顶和天窗耗热量时，应采用天棚下的温度td (3) 计算门、窗和墙的耗热量时，应采用室

4、内平均温度,屋顶下的空气温度td受诸多因素影响，难以用理论方法确定。最好是按已有类似厂房进行实测确定；或按经验数值，用温度梯度法确定，即:,对于散热量小于23Wm2的生产厂房，当其温度梯度值不能确定时，可用工作地点温度计算围护结构耗热量，但应按后面讲述的高度附加的方法进行修正。,1.2.3 室外计算温度t/w,供暖室外计算温度的确定，对供暖系统设计有很关键性的影响。,我国供暖室外计算温度值的确定原则,暖通规范采用了不保证天数方法确定北方城市的供暖室外计算温度值。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”。 对大多数城市来说，是指1951一1980年共30年的气象统计

5、资料里。不得有多于150天的实际日平均温度低于所选定的室外计算温度值 我国北方一些城市的供暖室外计算温度值，详见暖通规范附录。,采用不保证天数方法的原则,人为允许有几天时间可以低于规定的供暖室外计算温度值，亦即容许这几天室内温度可能稍低于室内计算温度值。 不保证天数根据各国规定而有所不同，有规定l天、3天、5天等。,1.2.4 温差修正系数a值,对供暖房间围护结构外侧不是与室外空气直接接触，而中间隔着不供暖房间或空间的场合，通过该围护结构的传热量的计算采用了围护结构的温差修正系数。,1.2.5 围护物传热系数K的确定,1. 匀质多层材料壁板K的计算,内外表面换热热阻及换热系数看表1-2，1-3

6、。,2. 非匀质层壁板K的计算,修正系数查表1-4。,3. 空气间层的热阻,（1）间层中的空气导热系数比组成围护结构的其它材料的导热系数小。增加了围护结构传热阻。 （2）空气间层传热是辐射与对流换热的综合过程。在间层壁面涂覆辐射系数小的反射材料（铝箔等），可有效其换热阻。,（3）对流换热强度，与间层的厚度、间层设置的方向和形状、以及密封性等因素有关。当厚度相同时热流朝下的空气间层热阻最大，竖壁次之，而热流朝上的空气间层热阻最小。 （4）在达到一定厚度后，反而易于对流换热，热阻的大小几乎不随厚度增加而变化了。,4. 地面传热系数,室内地面的传热系数随着离外墙的远近而有变化，但在离外墙约6米以远的

7、地面，传热量基本不变。在工程上一般采用近似方法计算，把地面沿外墙平行的方向分成四个计算地带。,地面的传热系数的近似计算方法,(1) 贴土非保温地面(组成地面的各层材料导热系数都大于1.16Wm) (2) 贴土保温地面(组成地面的各层材料中，有导热系数于116wm的保温层) (3) 铺设在地垄墙上的保温地面,地面传热地带划分,此面积需计算两次,贴土保温地面,贴土保温地面(组成地面的各层材料中，有导热系数小于1.16Wm的保温层） 。贴土保温地面各地带的热阻值，可按下式计算:,5. 热桥对传热系数的影响,1.2.6 围护结构传热面积的丈量,外墙面积的丈量： 高度从本层地面算到上层的地面。 对平屋顶

8、的建筑物，最顶层的丈量是从最顶层的地面到平屋顶的外表面的高度； 而对有闷顶的斜屋面，算到闷顶内的保温层表面。 平面尺寸应按建筑物外廓尺寸计算；两相邻房间以内墙中线为分界线。 门、窗的面积按外墙外面上的净空尺寸计算。 闷顶和地面的面积，应按建筑物外墙以内的内廓尺寸计算。对平屋顶，顶棚面积按建筑物轮廓尺寸计算。,朝向修正：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。 计算方法：需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构(门、窗、外墙及用顶的垂直部分)的基本耗热量乘以相应的朝向修正率。 规范规定：宜按下列规定的数值修正率： 北、东北、西北 010% 东南、西南 10 % 15 % 东、西 5%

9、 南 15 30 %,1. 朝向修正耗热量,1.3 围护物的附加（修正）耗热量,选用上面朝向修正率时，应考虑当地冬季日照率、建筑物使用和被遮挡等情况。对于冬季日照率小于35的地区，东南、西南和南向修正率，宜采用10 0，东、西向可不修正。,2. 风力附加耗热量,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。 计算方法： 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、厂区内特别突出的建筑物，才考虑垂直外围结构附加5% 10%。,3. 房高附加耗热量,房高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。,计算方法： 暖

10、通规范规定： 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。,通过围护结构的总耗热量,建筑物或房间在室外供暖计算温度下，通过围护结构的总耗热量，可用下式综合表示 ：,式中 ch朝向修正率，； xf 风力附加率，； g 高度附加率，。,1.4 对围护物传热阻的技术与经济要求,围护结构内表面温度值应满足内表面不结露的要求。内表面结露，可导致耗热量增大和使围护结构易于损坏。 室内空气温度与围护结构内表面温度的温度差还要满足卫生要求。当内表面温度过低，人体向外辐射热过多，会产生不舒适感。 根据上述要求而确定的外围护结构传热阻，

11、称为最小传热阻。,1.4.1 对围护物传热阻的热工卫生要求,在供暖期间，围护结构应满足使用要求、卫生要求和经济要求，这就需要利用“围护结构最小传热阻”或“经济传热阻”的概念。,式中 R0,min围护结构的最小传热阻，m2W ty 供暖室内计算温度与围护结构内表面 温度的允许温差， (按表1-6选取） tw,e冬季围护结构室外计算温度， ,冬季围护结构室外计算温度tw,e，按围护结构热惰性指标D值分成四个等级来确定( 见表l -7 )。,匀质多层材料组成的平壁围护结构的热惰性指标D值的计算：,材料的蓄热系数s值，按下式求得：,式中 c 材料的比热，Jkg， 材料的密度，kgm3； 材料的导热系数

12、，Wm z温度波动周期，s (24h86400s)。,1.4.2 对围护物传热阻的节能限值,在规定年限内，建筑物的建造费用和经营费用之和最小的围护结构传热热阻，称为围护结构的经济传热热阻。,按经济传热热阻原则确定的围护结构传热热阻值，目的在于合理使用资金和节约能源，也是建筑节能的一个重要措施。,1.5 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，被加热后逸出。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，称为冷风渗透耗热量 Q2。,式中 V经门、窗缝隙渗入室内的总空气量，m3h w供暖室外计算温度下的空气密度，kgm3 cp冷空气的定压比热，

13、c1kJkg， 0.278单位换算系数，1kJh=0.278W,1.5.1 按缝隙法计算多层建筑的冷风渗透耗热量,对多层建筑，可通过计算不同朝向的门、窗缝隙长度以及从每来长缝隙渗入的冷空气量，确定其冷风渗透耗热量。这种方法称为缝隙法。,式中 l 门、窗缝隙的计算长度，m,式中 L每米门、窗缝隙风量，m3hm a,b与门、窗框气密性有关的实验系数。,房间总渗风量：,式中 L0 理论渗风量， m3hm m渗风压差的综合修正系数,例题1-1 计算示例,1.5.2 用换气次数法计算冷风渗透耗热量 用于民用建筑的概算法,K房间的换气次数，次h，可按表1-11选用。,在工程设计中，也有按房间换气次数来估算

14、该房间的冷风渗透耗热量。,房间的内部体积，m3；,1.5.3 用百分数法计算冷风渗透耗热量 用于工业建筑的概算法,一般工业建筑可不考虑热压，按有关资料进行简单的缝隙法渗风量计算。当车间较高，内外温差产生较大热压时，可按资料给出的渗风耗热量占围护结构总耗热量的百分率估算。,修正基础：外门冷风侵入基本耗热量 。 计算方法：用外门基本耗热量乘以表1-10的百分数的简便方法进行计算 。 计算公式：,式中 N冷风侵入的外门附加率，按表1-10采用 外门的基本耗热量，W；,1.6 冷风渗透耗热量,1.7 户间传热负荷,分户计量供暖系统有一定的自主选择室内供暖温度的功能。这就会出现在运行过程中由于人为节能所

15、造成的邻户、临室传热。为了避免邻户传热影响，房间热负荷必须考虑由于分室调温而出现的温度差而引起的邻户传热量，即称户间传热量。,户间热负荷的计算：目前暖通规范还未给出统一的户间传热计算方法。一些地方规程中对此作了较具体的规定。较多使用的方法是按实际可能出现的温差计算传热量，然后考虑可能同时出现的概率。 户间热负荷不计入总供暖设计热负荷中。,1.7.1 北京市户间热负荷计算原则,对于集中供暖用户，不采用地暖时，按6温差计算户间楼板和隔墙的传热量；采用地暖时，按8温差计算。 采用分户独立热源的用户，因间歇供暖的可能性更大，户间传热热负荷温差宜按10计算。 以各户间传热量总和的适当比例作为户间总传热热

16、负荷，一般可取50%；而顶层或底层垂直方向因只向下或向上传热，故考虑较大概率，可取7080%。 户间传热量不宜大于房间基本供暖热负荷的80%。,1.7.2 天津市户间热负荷计算原则,规程规定户间热负荷只计算通过不同户之间的楼板和隔墙的传热量，而同一户不计算该项传热量，户间温差宜取58 。 考虑到户间各方向的热传递不是同时发生的 ，因此计算房间各方向热负荷之和后，应乘以一个概率系数（即同时发生系数）。 户间热负荷规定不应超过供暖计算热负荷的50%。,户间热负荷计算公式：,Q户间总热负荷，W； Ki户间楼板或隔墙的传热系数，W/（m2）； Fi户间楼板或隔墙的面积，m2； t户间热负荷计算温差，按面积传热计算时宜为58； N户间各方向同时发生传热的概率系数,当有一面可能发生传热的楼板或隔墙时，N取0.8；当有两面时没，N取0.7；当有三面时，N取0.6；当有四面时，N取0.5。,1.8 供暖设计热负荷计算实例,西安，办公建筑，外墙空心砖370mm，内外抹灰20mm，传热系数1.23，D=5.3。单层金属外窗1.5m 3.0m，传热系数6.4，缝隙长15m。单层钢外门，K=4.65 1.7m2.7m，缝长11.5m。木丝板吊顶25mm， K=1.49,1.9 民用建筑物耗热量指标 耗煤量指标简介,再见,