供热系统设计热负荷汇总课件.pptx
供热工程,GONG RE GONG CHENG,东北石油大学土木建筑工程学院,教学讲稿,http:/,1-1 供热系统设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量,1-3 围护结构的附加(修正)耗热量,1-4 冷风渗透耗热量,2,3,4,第1章 供热系统的设计热负荷,1-6 围护结构的最小传热阻与经济传热阻,5,6,1-5 冷风侵入耗热量,1,http:/,一、供暖系统设计热负荷 1、供暖系统的热负荷Q 是指在某一室外温度tw下，为了达到要求的室内温度tn，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。它随着室外温度tw的变化而变化。 2、采暖系统的设计热负荷Q 是指在设计室外温度tw 下，为了达到要求的室内温度tn，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。它是采暖系统设计的最基本依据。,第1章 供热系统的设计热负荷,1-1 供热系统设计热负荷,http:/,二、采暖建筑物的热平衡 1、建筑物失热量Qsh（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 ； 其他（车间等）：（4）水分蒸发的耗热量；（5）加热冷物料的耗热量；（6）通风耗热量。,2、建筑物得热量Qd （1）采暖系统供热量Q；（2）太阳辐射得热量Q10； 其他（车间等）：（3）工艺设备散热量；（4）热物料的散热量；（5）管道散热量。,第1章 供热系统的设计热负荷,1-1 供热系统设计热负荷,http:/,三、供热系统热负荷的计算对于一般的民用建筑，采暖系统的设计热负荷Q：工程设计中，采暖系统的设计热负荷Q： 式中，Q1j-围护结构的基本耗热量；（1-2） Q1x-围护结构的修正耗热量；（1-3） Q2-冷风渗透耗热量；（1-4） Q3-冷风侵入耗热量。（1-5）,第1章 供热系统的设计热负荷,1-1 供热系统设计热负荷,http:/,围护结构的基本耗热量Q1j：是指在设计传热条件下，通过外墙、窗门、地面和屋顶等围护结构，从室内传向室外的热量。围护结构的基本耗热量按照一维稳定传热公式计算。 式中 ， K传热系数，W(m2)； F围护结构的传热面积，m2； tn采暖房间室内计算温度，； tw采暖室外计算温度，； a围护结构温差修正系数。,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,一、室内计算温度tn1、室内计算温度 是指距地面2m以内人们活动地区的平均空气温度。2、室内空气温度的确定 应根据房间用途确定： （1）生活用房间的温度，主要决定于人体的生理热平衡。民用建筑主要房间，在1622（参考设计手册确定）； （2）生产厂房，根据劳动强度确定，1015 ； （3）生产工艺要求的室温，一般由工艺设计人员提出。 有关研究结果认为：当人体衣着适宜时，室内温度20比较舒适，18无冷感，15是产生明显冷感的温度界限。 （值班温度：在不采暖期或间断使用的时间内，为了保证室内各种设备及管道不冻结，室内所要求的最低温度，一般为5。）,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,二、采暖室外计算温度tw 1、采暖室外计算温度的确定，对采暖系统设计有关键性的影响。如采用过低的 tw值，造成浪费；如采用tw值过高，则在较长时间内不能保证采暖效果。2、采暖室外计算温度的确定方法 （1）根据围护结构的热惰性原理 （2）根据不保证天数的原则来确定 采用不保证天数方法的原则是：允许1年内有几天室外温度低于选定的采暖室外计算温度tw。不保证天数根据各国规定而有所不同，有规定1天、3天、5天等。3、采暖通风与空气调节设计规范：“采暖室外计算温度，应采用历年平均不保证5天的日平均温度”。,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,三、温差修正系数a1、与大气直接接触的外围护结构的基本耗热量： 采暖房间外侧不与室外大气直接接触，中间隔着不采暖的房间或空间。此时通过该围护结构的传热量应为： 式中，th-不采暖房间温度。由于非采暖房间的温度较难确定，为了计算方便，工程中可用进行计算： a值称为围护结构温差修正系数。2、围护结构温差修正系数a值的大小，取决于非采暖房间或空间的保温性能和透气状况。对于保温性能差和易于室外空气流通的情况，不采暖房间或空间的空气温度更接近于室外空气温度，则a值更接近于1。围护结构的温差修正系数见下表。,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,温差修正系数（a） 表1-1,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,说明： 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。与相邻房间的温差小于5时，且通过隔墙或楼板等的传热量大于该房间热负荷的10%时，也应计算其传热量。 对于两个已知设计温度的相邻房间，传热量的计算应该采用公式： 不采用温差修正系数计算。,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,四、围护结构的传热系数K值 1、匀质多层材料的传热系数 一般建筑物的外墙和屋顶都属于匀质多层材料的平壁结构，其传热过程如所示。传热系数可用下式计算：式中，n,w围护结构内表面、外表面的换热系数； Rn,Rw围护结构内表面、外表面的换热阻； i 围护结构各层材料的厚度； i围护结构各层材料的导热系数； Rj围护结构本体的热阻。,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,围护结构表面换热系数：（1）围护结构内表面换热是壁面与邻近空气及其它壁面由于温差引起的自然对流和辐射换热的共同作用；（2）围护结构外表面换热主要是由于风力作用产生的强迫对流换热，辐射换热占的比例较小。工程计算中采用的换热系数和热阻值见下表： 内表面换热系数与热阻：,注：表中h肋高(m)；s肋间净距(m)。,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,外表面换热系数w与换热阻Rw：,说明：外表面换热系数是对应室外风速4m/s的数据。当室外风速大于4m/s时，需要对基本耗热量进行修正，即风力修正。（常用围护结构的传热系数，可直接从有关手册中查得）,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,2、两向非匀质围护结构的传热系数K值 从节能角度出发，采用各种形式的空心砌块或填充保温材料的墙体等日益增多。这种墙体属于由两种以上材料组成的、非匀质围护结构，属于两维传热过程。 计算它的传热系数K值时，通常采用经验公式近似计算方法或实验数据。,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,3、空气间层传热系数K值严寒地区民用建筑，常用双层玻璃、复合墙体的空气间层等。空气间层传热同样是辐射与对流换热的综合过程。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。在工程设计中，可按下表的数值。,空气间层热阻R（m2/W）,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,4、地面的传热系数地面传热特点 在冬季，室内靠近外墙的地面把热量传到室外的路程较短，热阻较小；而远离外墙的地面传热到室外的路程较长，热阻较大。因此，室内地面的传热系数(热阻)随着离外墙的远近而变化。工程计算方法 一般采用近似计算方法，把地面分成四个计算地带。,注意：第一地带靠近墙角的地面面积需要重复计算。,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,1）贴土非保温地面 各地带传热系数及热阻值见下表。,非保温地面的传热系数和换热阻,(贴土非保温地面：组成地面的各层材料导热系数都大于1.16W（m）,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,2)贴土保温地面 各地带的热阻值，可按下式计算 3) 地垄墙上的保温地面各地带换热阻值，可按下式计算,铺设在地垄墙上的地面,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,五、围护结构传热面积的丈量（1）外墙面积的丈量：高度：从本层地面算到上层的地面(底层除外)。 对平屋顶的建筑物，高度算到平屋顶的外表面的高度； 对有闷顶的斜屋面，高度算到闷顶内的保温层表面。宽度：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。（2）门、窗面积的丈量： 按外墙外表面上的净空尺寸计算。（3）屋顶和地面面积的丈量：地面：按建筑物外墙的内廓尺寸计算屋顶： 对平屋顶，顶棚面积按建筑物外廓尺寸计算； 对有闷顶的斜屋面，按建筑物的内廓尺寸计算。（4）地下室面积的丈量： 把地下室外墙在室外地面以下的部分，看作是地下室地面的延伸。 其耗热量计算方法与地面的计算相同。,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,图1-5 围护结构传热面积的尺寸丈量规则,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,图1-6 地下室面积的丈量,第1章 供热系统的设计热负荷,1-2 围护结构的基本耗热量Q1j ,http:/,一、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。需要修正的部分：垂直的外围护结构（门、窗、外墙及屋顶的垂直部分）采用的修正方法是按围护结构的不同朝向，采用不同的修正率xch。,第1章 供热系统的设计热负荷,1-3 围护结构的修正耗热量Q1x,(选用上述朝向修正率时，应考虑当地冬季日照率、辐射照度、建筑物使用和被遮档等情况。),http:/,二、风力修正风力修正：是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正。修正方法：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23m/s。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。xf=510。需要修正的部分：垂直的外围护结构。,第1章 供热系统的设计热负荷,1-3 围护结构的修正耗热量Q1x,http:/,三、高度修正高度修正：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。修正方法：民用建筑和工业辅助建筑物，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：（1）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。（2）对于多层建筑物的楼梯间，不考虑高度附加。,第1章 供热系统的设计热负荷,1-3 围护结构的修正耗热量Q1x,http:/,综上所述，围护结构的总耗热量：,第1章 供热系统的设计热负荷,1-3 围护结构的修正耗热量Q1x,http:/,冷风渗透耗热量： 在风压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。把这部分冷空气加热所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量Q2。冷风渗透的计算原则：（1）对于多层（六层及六层以下）的建筑物，由于房屋高度不高，冷风渗透耗热量主要考虑风压的作用，可忽略热压的影响。（2）对于高层建筑，在冷风渗透耗热量时，则应考虑风压与热压的综合作用。冷风渗透耗热量影响因素： 室外风向和风速、室内外空气温差；门窗构造、门窗朝向；建筑物高低以及建筑物内部通道状况等。,1-4 冷风渗透耗热量Q2 ,第1章 供热系统的设计热负荷,http:/,一、缝隙法缝隙法是按照门窗缝隙长度确定渗入的冷空气量，进而确定其耗热量的方法，是常用的较精确的计算方法。1、冷空气渗透量按下式近似计算：V0每米门窗缝隙渗入的空气量，m3/(mh)，与门窗类型、 室外风速有关，按照经验数据选择； l门窗缝隙渗入的计算长度，m；n朝向修正系数，查设计手册。（门窗缝隙计算长度l确定问题：外门窗设置有关。）,1-4 冷风渗透耗热量Q2 ,第1章 供热系统的设计热负荷,http:/,每米门、窗缝隙渗入的空气量m3/(mh),注： 1.每米外门缝隙渗入的空气量，为表中同类型外窗的两倍。2.当有密封条时，表中数据可乘以0.50.6的系数。,1-4 冷风渗透耗热量Q2 ,第1章 供热系统的设计热负荷,http:/,式中，cp空气的定压比热容； w采暖室外计算温度下的空气密度； V渗透冷空气量； tn采暖室内计算温度，； tw采暖室外计算温度，。,2、冷风渗透耗热量,1-4 冷风渗透耗热量Q2 ,第1章 供热系统的设计热负荷,http:/,二、换气次数法换气次数法-民用建筑的概算法 对多层民用建筑，可以按照换气次数进行冷风渗透量的概算。 房间冷空气渗透量： V=nkVn （ m3 /h ） 式中，Vn 房间内部体积，m3； nk房间换气次数（次/h）。换气次数与外门窗设置有关：,1-4 冷风渗透耗热量Q2 ,第1章 供热系统的设计热负荷,http:/,三、百分数法百分数法-工业建筑的概算法 对于工业建筑，由于房屋较高，热压较大，冷风渗透耗热量可按照围护结构的总耗热量百分数计算。冷风渗透耗热量的计算： Q2=Q1 式中，-冷风渗透耗热量占围护结构总耗热量百分数. (取决于建筑的高度和玻璃设置情况，依据有关设计手册确定。),1-4 冷风渗透耗热量Q2 ,第1章 供热系统的设计热负荷,http:/,冷风侵入耗热量 建筑外门开启进入室内的冷空气所消耗的热量。冷风侵入耗热量的计算 对于短时间开启无热风幕的外门，可以按照外门的基本耗热量的一定比例，作为冷风侵入耗热量。 Q3=Q1,j,m 式中， Q1,j,m-外门基本耗热量。,1-5 冷风侵入耗热量Q3 ,第1章 供热系统的设计热负荷,阳台门不应考虑外门附加。,http:/,外 门 附 加 率 ,注：n建筑物的楼层数。,1-5 冷风侵入耗热量Q3 ,第1章 供热系统的设计热负荷,http:/,一、围护结构的最小热阻1、围护结构最小热阻的含义 围护结构热阻应满足条件：(1) 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。(2)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，称为最小传热阻。确定围护结构传热阻时，围护结构内表面温度 n 是一个最主要的约束条件。,1-6 围护结构最小传热阻与经济传热阻,第1章 供热系统的设计热负荷,http:/,2、围护结构最小热阻的计算 围护结构最小热阻：,式中：ty室内温度tn与围护结构内表温度n允许温差； tw,e冬季围护结构室外计算温度; Rn 围护结构的传热热阻。,（ty根据设计手册选用。如：民建外墙 ty=6）,1-6 围护结构最小传热阻与经济传热阻,第1章 供热系统的设计热负荷,http:/,3、冬季围护结构室外计算温度的确定 围护结构内表面温度波动与墙体的热惰性有关。所以冬季围护结构室外计算温度与墙体的热惰性有关。（1）墙体热惰性指标D 匀质多层材料组成的平壁围护结构，按下式计算：式中 Ri材料的传热热阻； Si各层材料的蓄热系数。,1-6 围护结构最小传热阻与经济传热阻,第1章 供热系统的设计热负荷,http:/,注：表中tw和tpmin分别为采暖室外计算温度和累年最低日平均温度。,（2）冬季围护结构室外计算温度 根据墙体的热惰性指标，把墙体分成四种类型，分别给出室外计算温度的计算公式。,1-6 围护结构最小传热阻与经济传热阻,第1章 供热系统的设计热负荷,http:/,二、围护结构的经济热阻在一个规定年限内，使建筑物的建造费用和经营费用之和最小的围护结构传热阻，称为围护结构的经济传热阻。按经济传热阻原则，要比目前采用的传热阻值大得多。利用传统的砖墙结构，增加其厚度将使土建基础负荷增大、使用面积减少；建筑围护结构采用复合材料的保温墙体，将是今后建筑节能的一个重要措施。,1-6 围护结构最小传热阻与经济传热阻,第1章 供热系统的设计热负荷,http:/,1.什么是采暖系统的热负荷、采暖系统的设计热负荷？ 2.采暖系统的设计热负荷由哪几部分组成？写出计算式，简述每一项代表的意义。3.什么是围护结构的耗热量？包括哪几大部分？4.围护结构的基本耗热量如何计算？简述每一项代表的意义。5.围护结构的基本耗热量为什么要进行温差修正？哪些因素影响温差修正系数值？6.怎样计算围护结构传热面积、传热系数？ 6.围护结构耗热量为什么要进行朝向修正、风力附加、高度附加、外门附加？如何修正？7.分户计量热负荷计算与常规热负荷计算有什么不同？,思考题,第1章 供热系统的设计热负荷,http:/,8.房间热负荷如何计算？9.为什么围护结构要进行校核最小传热阻？最小传热阻的计算公式，简述每一项代表的意义。10.计算冷风渗透耗热量的常用方法有哪些？11.了解围护结构耗热量计算的方法、步骤。12.通过练习会进行围护结构热负荷计算。,思考题,第1章 供热系统的设计热负荷,Thank You!,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
