供热工程》第一课-热负荷计算.ppt

能源与安全工程学院成剑林,第一章 供暖系统的设计热负荷,1供暖设计热负荷的计算，主要是围护结构基本耗热量的计算及修正耗热量的计算。2供暖设计热负荷与热负荷的区别。,本章重点及难点,第一节 供暖系统设计热负荷,人们为了生产和生活，要求室内保证一定的温度。一个建筑物或者房间可能有各种得热和散失热量的途径。当建筑物或者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，需要由供暖通风系统补进热量，以保证室内要求的温度。供暖系统通常利用散热器向房间散热，通风系统送入高于室内要求温度的空气，一方面向房间不断地补充新鲜空气，另一方面也为房间提供热量。,供暖系统热负荷的意义,1.物理意义 是指冬季供暖房间所需要的热量，即供暖房间的散热器在一定时间内散出的热量。2.实际意义 是供暖设计的主要依据，它决定着供暖系统的规模和散热设备的多少。,教材书上没有，请记笔记,第一节 供暖系统设计热负荷,供暖系统的热负荷是指某一室外温度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。它随着建筑物得失热量的变化而变化。,供暖系统的设计热负荷是指在设计室外温度tw下，为达到要求的室内温度tn,系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q。它是设计供暖系统的最基本依据。,tw,tw,有何区别？,有何影响？,第一节 供暖系统设计热负荷,tw,tw,有何区别？,有何影响？,第一节 供暖系统设计热负荷,供暖系统的热负荷是指某一室外温度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。它随着建筑物得失热量的变化而变化。,供暖系统的设计热负荷是指在设计室外温度tw下，为达到要求的室内温度tn,系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q。它是设计供暖系统的最基本依据。,热负荷：变化的值,设计热负荷：定值,建筑物或房间的得、失热量的确定,失热量：1围护结构传热耗热量Q1；2冷风渗透耗热量Q2（加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量）；3冷风侵入耗热量Q3（加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量）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通风耗热量（通风系统将空气从室内排到室外所需要带走的热量),得热量：,7生产车间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热物料散热量Q9；10太阳辐射热量Q10通过其它途径散失或获得的热量Q11。,注：,(1)不经常的散热量，可不计入；经常而不稳定的散热量，应采用小时平均值。(2)对于民用建筑以及产热量很少的工业建筑，热负荷主要考虑围护结构传热耗热量，冷风渗透耗热量，冷风侵入耗热量，太阳辐射得热量。,注：,(3)对于集中供暖分户热计量供暖系统，在确定户内采暖设备容量和计算户内管道时，还应考虑间歇供暖和分室调节引起的隔墙或楼板间的传热，也称户间传热负荷。户间传热负荷不统计在供暖系统的总热负荷内。(4)对户内供暖系统，其供暖系统的设计热负荷，应为围护结构传热耗热量、冷风侵入耗热量与户间传热负荷之和。,教材书上没有，请记笔记,供暖系统的设计热负荷,在工程设计中，对于没有设置通风系统、不考虑太阳辐射、人体散热量、照明散热量等，设计热负荷可表示为,带有“/”上标符号都是表示在设计工况下的各种参数,建筑物或房间的得、失热量的确定,围护结构传热耗热量Q1冷风渗透耗热量Q2（加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量）；冷风侵入耗热量Q3（加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量）太阳辐射热量Q10,供暖系统的设计热负荷,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。,基本耗热量Q1j,附加(修正)耗热量Q1x,围护结构耗热量Q1,供暖系统的设计热负荷,基本耗热量：在设计条件下，通过房间各部分围护结构（门、窗、墙、地板、窗顶）从室内传到室外的稳定传热量的总和。附加（修正）耗热量包括风力附加、高度附加和朝向修正等耗热量。,供暖系统的设计热负荷,在工程设计中，供暖系统的设计热负荷，一般可分为几部分进行计算。,围护结构的基本耗热量,围护结构的附加（修正耗热量）,供暖系统的设计热负荷,计算围护结构附加（修正）耗热量时，太阳辐射得热量可用减去一部分基本耗热量的方法列入。风力和高度影响用增加一部分基本耗热量的方法进行附加。前两项表示通过围护结构的计算耗热量，后两项表示室内通风换气所耗的热量。,注：,对具有供暖及通风系统的建筑，供暖及通风系统的设计热负荷，需要根据生产工艺设备或建筑物的使用情况，通过得失热量的热平衡和通风的空气量平衡综合考虑才能确定。,第一节 供暖系统的设计热负荷,小结,第二节 围护结构的基本耗热量,在工程设计中，围护结构的基本耗热量是按一维稳定传热过程进行计算的。,实际上，室内散热设备散热不稳定，室外空气温度随季节和昼夜变化不断波动，这是一个不稳定传热过程,围护结构基本耗热量计算公式,围护结构的传热系数,围护结构的面积,冬季室内计算温度,供暖室外计算温度,围护结构的温差修正系数,围护结构基本耗热量计算公式,整个建筑物或房间的基本耗热量,一、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平衡。,冬季室内温度标准,根据国内有关卫生部门的研究结果认为：当人体衣着适宜，保暖量充分且处于安静状况时，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。,采暖通风与空气调节设计规范(GB 50019-2003)规定,集中供暖冬季室内计算温度，按下列规定采用：1民用建筑的主要房间,宜采用1624；2生产厂房的工作地点 轻作业：1821，中作业：1618,重作业：1416,过重作业：1214；,工业企业设计卫生标准（GBZ1）,室内空气质量标准（GB/T18883）,采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)规定,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。层高超过4m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，应采用工作地点的温度，tg()(2)计算屋顶和天窗耗热量时，应采用屋顶下的温度，td()(3)计算门、窗和墙的耗热量时，应采用室内平均温度tp.j=(tg+td)/2(),采暖通风与空气调节设计规范 规定,屋顶下的空气温度td确定公式 tdtg+(H2)t 对于散热量小于23wm2的生产厂房，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，但应按高度附加的方法进行修正。,二、供暖室外计算温度tw,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。如采用过低的tw值，使供暖系统的造价增加；如采用值过高，则不能保证供暖效果。,目前国内外选定供暖室外计算温度的方法，可以归纳为两种：是根据围护结构的热惰性原理；二是根据不保证天数的原则来确定。,采用热惰性原理,规定供暖室外计算温度要按50年中最冷的八个冬季最冷的连续5天的日平均温度的平均值确定根据热惰性原理确定供暖室外计算温度，规定值比较低,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1天、3天、5天等。,我国供暖室外计算温度值的确定原则,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”。对大多数城市来说，是指1951一1980年共30年的气象统计资料里。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。,暖通规范附录,暖通规范附录,三、温差修正系数a值,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供暖房间 2非供暖房间,三、温差修正系数a值,传热达到热平衡时，非供暖房间或空间的温度。,此值大小取决于非供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，不供暖房间或空间的空气温度更接近于室外空气温度，则此值接近于1.具体见附录1-2,温差修正系数值,（1）a值仅适用于不与室外直接相连的围护结构,且tn-th5时；（2）计算外墙时，a1；（3)a值的取法与围护结构的特征有关；根据经验得出的各种不同情况的a值见附录1-2。与相邻房间的温差大于或等于5时，应计算通过隔墙或楼板的传热量。与相邻房间的温差小于5时，且通过隔墙或楼板的传热量大于该房间热负荷的10%时，应计算其传热量。,温差修正系数值,四、围护结构的传热系数K值,一般建筑物的外企和屋顶都属于均质多层材料的平壁结构，其传热过程如图,四、围护结构的传热系数K值,围护结构表面换热过程是对流和辐射的总和过程。围护结构内表面换热是壁面与临近空气和其他壁面由于温差引起的自然对流和辐射换热作用，而在围护结构外表面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。,1匀质多层材料(平壁)的传热系数K值,四、围护结构的传热系数K值,围护结构传热阻,内表面换热系数,外表面换热系数,各层材料导热系数,各层的厚度,附录1-3,附录1-4,2两向非匀质围护结构的传热系数值,传统的实心砖墙：传热系数值较高；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二维传热,2两向非匀质围护结构的传热系数值,自学内容,3空气间层传热系数K值,应用场合 严寒地区；一些高级民用建筑。,常用的形式：双层玻璃、复合墙体的空气间层（间层中的空气导热系数比组成围护结构的其他材料的导热系数小，增加了围护结构传热阻。空气间层传热同样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，如铝箔等，可有效增大困难过期间层的换热阻）,3空气间层传热系数K值,对流换热强度：与间层的强度、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。同时，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。,3空气间层传热系数K值,具体详见手册P25表3.1-11,4地面的传热系数,室内地面的传热系数随着离外墙的远近而变化,在冬季室内热量通过靠近外墙地面传到室外的路程较短，热阻较小、而通过远离外墙地面传到室外的路程较长，热阻增大。因此，室内地面的传热系数（热阻）随着离外墙的远近而有变化，但在离外墙约8m以远的地面，传热量基本不变。,4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，有导热系数小于1.16wm.的保温层）。(3)铺设在地垄墙上的保温地面,贴土非保温地面,第一地带靠近墙角的地面面积需要计算两次。工程计算中，也有采用对整个建筑物或房间地面以平均传热系数进行计算的简易方法，可详见供暖通风设计手册,地面传热地带的划分,非保温地面的传热系数和换热阻,贴土保温地面,贴土保温地面各地带的热阻值，可按下式计算,铺设在地垄墙上的保温地面,铺设在地垄墙上的保温地面各地带的换热阻值可按下式计算,五、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。,五、围护结构传热面积的丈量,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。,五、围护结构传热面积的丈量,地下室面积的丈量，位于室外地面以下的外墙，其耗热量计算方法与地面的计算相同，但传热地带的划分，应从室外地面相平的墙面算起，以及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。,回顾,室内计算温度 tn室外计算温度 tw温差修正系数 a围护结构传热系数 K围护结构传热面积 F,要求：理解各参数的意义合理选择各个参数值,第三节 围护结构的附加(修正)耗热量,附加(修正)耗热量有：,朝向修正耗热量风力附加耗热量高度附加耗热量,一、朝向修正耗热量,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。计算方法：需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构(门、窗、外墙及屋顶的垂直部分)的基本耗热量乘以相应的朝向修正率。,一、朝向修正耗热量,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。,一、朝向修正耗热量,暖通规范规定：按下列规定的数值，选用不同朝向的修正率：北、东北、西北 010；东南、西南-10一-15；东、西-5%；南-15一-30。,一、朝向修正耗热量,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10一0，东、西向可不修正。,二、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5一10。,三、高度附加耗热量,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。计算方法：暖通规范规定：民用建筑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，高出1m应附加2，但总的附加率不应大于15。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。,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：,第四节 围护结构的 最小传热阻与经济传热阻,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，需要利用“围护结构最小传热阻”或“经济传热阻”的概念。,第四节 围护结构的 最小传热阻与经济传热阻,确定围护结构传热阻时，围护结构内表面温度是一个最主要的约束条件。除了浴室等相对湿度很高的房间以外，应满足内表面不结露的要求。内表面结露可能会导致耗热量增大和使围护结构易于损坏,第四节 围护结构的 最小传热阻与经济传热阻,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。,围护结构的最小传热阻的确定,在稳定传热条件下，围护结构传热阻、内表面传热阻、室内外空气温度、围护结构内表面温度之间关系如下,围护结构的最小传热阻的确定,工程设计中，规定了在不同类型建筑物内，冬季室内计算温度与外围护结构内表面的允许温度差值。,围护结构的最小传热阻的确定,第八节 围护结构的最小传热阻与经济传热阻,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l6)。,第八节 围护结构的最小传热阻与经济传热阻,当采用D6的围护结构(所谓重质墙)时，采用供暖室外计算温度tw作为校验围护结构最小传热阻的冬季室外计算温度。当采用D6的中型和轻型围护结构时，为了能保证与重质墙围护结构相当的内表面温度波动幅度，就得采用比供暖室外计算温度更低的温度，作为检验轻型或中型围护结构最小传热阻的冬季空外计算温度。,匀质多层材料组成的平壁围护结构的D值计算,例题1-1,哈尔滨市住宅建筑，外墙为2砖墙，内抹灰(20m m)。试计算其传热系数值，并与应采用的最小传热阻相对比。,例题1-1,解：1哈尔滨市供暖室外计算温度：tw=-26。由附录12查出，砖墙的导热系数0.81Wm，内表面抹灰砂浆的导热系数087Wm。根据公式(1-8)、表(1-1)和表(1-2)，得 R。=0.786 m2W K=1/R。=1.27 Wm2,例题1-1,2确定围护结构的最小传热阻 首先确定围护结构的热惰性指标D值。=6.383+0.244=6.6276根据表16规定，该围护结构属重型结构(类型I)。冬季室外计算温度tw.etw26。根据公式(115)，并查附录(15)，ty6 R。min=a(tn-tw.e)/ty Rn=0.843 wm2,例题1-1,通过计算可见，该外墙围护结构的实际传热阻R。小于最小传热阻R。min 值。不满足暖通规范规定，故外墙应加厚到两砖半(620mm)，或采用保温墙体结构型式。,建筑围护结构平均传热系数的计算,第四节 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,影响冷风渗透耗热量的因素,影响冷风渗透耗热量的因素很多，如门窗构造、门窗朝向、室外风向和风速、室内外空气温差、建筑物高低以及建筑物内部通道状况等。总的来说，对于多层(六层及六层以下)的建筑物，由于房屋高度不高，在工程设计中，冷风渗透耗热量主要考虑风压的作用，可忽略热压的影响。,计算冷风渗透耗热量的常用方法,常用方法,缝隙法,换气次数法,百分数法,一、按缝隙法计算多层建筑的冷风渗透耗热量,缝隙法的概念：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米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。每米长缝隙渗入的空气量L 的确定：可采用表1-7的实验数据。,每米门窗缝隙渗入的空气量L（m3/m.h）,经门、窗缝隙渗入室内的总空气量,VL ln m3h,渗透空气量的朝向修正系数n,门、窗缝隙的计算长度,当房间仅有一面或相邻两面外墙全部计入其门、窗可开启部分的缝隙长度；当房间有相对两面外墙时，仅计入风量较大一面的缝隙；当房间有三面外墙时，仅计入风量较大的两面的缝隙；当房间有四面外墙时，则计入较多风向的1/2外围护结构范围内的外门窗缝隙。,冷风渗透耗热量Q2,二、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,在工程设计中，按房间换气次数来估算该房间的冷风渗透耗热量。,概算换气次数,缝隙法与换气次数法的比较,三、用百分数法计算冷风渗透耗热量用于工业建筑的概算法,由于工业建筑房屋较高，室内外温差产生的热压较大，冷风渗透量可根据建筑物的高度及玻璃窗的层数，按表19列出的百分数进行估算。,渗透耗热量占围护结构总耗热量的百分率,第五节 冷风侵入耗热量,在冬季受风压和热压作用下，冷空气从开启的外门侵入室内。把这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量称为冷风侵入耗热量。冷风侵入耗热量，可按下式计算,冷风侵入耗热量的经验计算法,冷风侵入耗热量可采用外门基本耗热量乘以表l10的百分数的简便方法进行计算。亦即,注意事项,表110的外门附加率，只适用于短时间开启的、无热风幕的外门。对于开启时间长的外门，冷风侵入量Vw可根据工业通风等原理进行计算，或根据经验公式或图表确定并按公式(120)计算冷风侵入耗热量。此外，对建筑物的阳台门不必考虑冷风侵入耗热量。,第六节 供暖设计热负荷计算例题,例题11,图18所示为北京市一民用办公建筑的平面图和剖面图。试校核其外围结构的最小传热阻，并计算其中会议室(101号房间)的供暖设计热负荷。,已知条件,已知围护结构条件：外墙：一砖半厚(370mm)，内面抹灰砖墙。K1.57W，D=5.06外窗：单层木框玻璃窗。尺寸(宽x高)为1.5*2.0m。窗型为带上亮(高0.5m)，三扇两开窗。可开启部分的缝隙总长为13.0m。外门：单层木门。尺寸(宽x高)为1.5x2.0m。门型为无上亮的双扇门。可开启部分的缝隙总长度为9.0m。顶棚：厚25mm的木屑板，上铺50mm防腐木屑。K=0.93 W,D=1.53,已知条件,地面：不保温地面。K值按划分地带计算。北京市室外气象资料；供暖室外计算温度tw-9；累年(1951年一1980年)最低日平均温度为-17.1；冬季室外平均风速vp.j2.8ms。,计算步骤,一、校核围护结构传热阻是否满足最小传热阻的要求该外墙属于 型围护结构（表1-6），围护结构冬季室外计算温度tw.e等于,式1-15有：,计算步骤,根据已知条件即查得数据，以tn18,tw.e12,ty 6,R00.115代入得：外墙实际传热阻：R01/K1/1.570.637m2/W，R0R0.min,满足要求。,校核顶棚传热阻,该围护结构属于型，围护结构冬季室外计算温度应采用：根据已知条件及查得数据值：tn18,t w.e 15,a0.9,ty4.5,R00.115 得：,根据已知条件及查得数据值：tn18,t w.e 15,a0.9,ty4.5,R00.115 得：,计算步骤,顶棚实际传热阻为：,满足要求,（1）围护结构传热耗热量Q1计算全部计算列于表中。围护结构总传热耗热量Q125268W。（2）冷风渗透耗热量Q2的计算。北京市的冷风朝向修正系数：东向n0.15，西向n0.40。对有相对两面外墙的房间，按最不利的一面外墙（西向）计算冷风渗透耗热量。在冬季室外平均风速vpj2.8m/s下，单层木窗的每米缝隙的冷风渗透量 L2.88m3/(mh)。西向六个窗的缝隙总长度为61378m。总的冷风渗透量V等于：,供暖设计热负荷,外门冷风侵入耗热量Q3的计算 可按开启时间不长的一道门考虑。外门冷风侵入耗热量为外门基本耗热量乘 65，即,冷风渗透耗热量Q2等于：,101房间供暖设计热负荷总计为,第九节 高层建筑供暖系统设计热负荷,高层建筑供暖设计热负荷的计算特点主要是冷风渗透耗热量的计算方法与前有所不同，其原因是高层建筑风压和热压综合作用的结果,对门、窗缝隙的冷风渗透有影响，而多层建筑热压的影响不计入。热压作用 风压作用 自学风压与热压综合作用,第十节 建筑热工,1、建筑热工设计分区及设计要求2、建筑物围护结构节能设计,1.建筑热工设计分区及设计要求,为使建筑物适应各地不同的气候条件，满足我国现阶段建筑节能的要求，建筑热工设计应根据建筑物所处的建筑气候分区，确定建筑围护结构合理的热工性能参数。,建筑气候分区与热工设计要求,2.建筑物围护结构节能设计,体形系数窗墙比围护结构节能设计,建筑物围护结构节能设计,体形系数 体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积的比值。外表面积不包括地面、楼梯间隔墙及户门面积。建筑节能标准要求，住宅建筑体形系数易控制在0.3及0.3以下，若体形系数大于0.3时，则屋顶和外墙应加保温，其传热系数必须符合节能标准要求。,窗墙比,窗墙比是指窗户洞口面积与房间立面单元面积的比值，房间立面单元面积是指房间层高与开间定位线围成的面积。对采暖居住建筑，不同朝向的窗墙比不应超过下表中的数值。,围护结构节能设计,根据围护结构形式，计算出的各部分围护结构的传热系数，必须满足有关建筑节能标准规定的围护结构传热系数限制值，若超过限制值，应调整围护结构的构造。根据公共建筑节能标准，对围护结构传热系数，按气候分区分别作了规定围护结构热工性能必须符合建筑热工设计规范。公共建筑围护结构热工节能设计方法有两种：一种为规定性方法，建筑设计符合标准中对体形系数、窗墙比、窗户的保温性能等参数的规定。另一种为性能化方法，如果建筑设计不满足上述对体形系数、窗墙比等参数的规定，必须使用权衡判断法来判定围护结构的总体热工性能是否符合节能要求。,铸铁散热器的散热方式：,第七节 辐射供暖系统热负荷计算,自然对流与热辐射,热辐射是处于一定温度下的物体所发射的能量,辐射供暖,低温辐射供暖（60）,中温辐射供暖（80200）,辐射设备的构造不同,单体式辐射板（带状或块状辐射板、红外辐射器等）,建筑构造相结合的辐射板（天棚式、墙壁式、地板式等）,一、低温辐射供暖负荷的计算,低温辐射采暖的热负荷应计算确定。热负荷分为全面辐射采暖的热负荷与局部辐射采暖的热负荷两类。全面辐射采暖的热负荷，应按照第二节第五节的方法进行计算，并对计算出的热负荷乘以0.90.95的修正系数或将室内计算温度取值降低2。建筑物地板敷设加热管时，采暖负荷中不计算地面的热损失，并可不考虑高度附加。局部辐射采暖的热负荷，可按整个房间全面辐射采暖的热负荷乘以该区的建筑面积与所在房间的面积的比值和表1-11所规定的附加系数确定,局部辐射采暖热负荷附加系数,第八节 围护结构的最小传热阻与经济传热阻,最小传热阻：,室内舒适性要求,围护结构内表面不结露,结露会导致耗热量增大，围护结构易损坏,围护结构内表面温度过低，人体向外辐射热过多，产正不舒适感。,最小传热阻计算公式,在稳定传热条件下，围护结构传热阻、室内、外空气温度、围护结构内表面温度之间的关系式为：,式中 各层材料的传热阻，/W；各层材料的蓄热系数，W/。材料的蓄热系数值，可由下式求出 W/式中 c材料的比热，J/kg；材料的密度，kg/m3；材料的导热系数，W/m；Z温度波动周期，s（一般取24h=86400s计算）。,外墙围护结构的实际传热热阻应大于最小传热热阻（例题1-1）但选用多大的传热热阻才算经济呢？由此我们引出经济传热热阻。经济传热热阻：使建筑物的建造费用和经营费用之和最小的围护结构的传热阻。,建筑围护结构平均传热系数，可按下式计算,式中,参与传热的各围护结构的传热系数，W/相应的围护结构面积，；F0参与传热的各围护结构面积的总和，；Km建筑物围护结构的平均传热系数，W/,二、热水吊顶辐射供暖负荷的计算,热水吊顶辐射采暖板采暖，可应用于高度330m建筑物的采暖。供暖负荷计算同上所述。热水吊顶辐射板采暖的供水温度，宜采用40140的热水，并应满足产品对水质的要求，在非采暖季节应充水保养。,三、燃气红外线辐射供暖负荷的计算,燃气红外线辐射采暖，可用于建筑物室内采暖或室外工作地点的采暖。采暖的燃料，可采用天然气、人工煤气、液化石油气等。燃气质量、燃气输配系统应符合国家现行的城镇燃气设计规范的要求。采用燃气红外线辐射采暖时，必须采取相应的防火、防爆和通风换气等安全措施，并符合国家的现行有关安全、防火规范的要求。燃气红外线采暖器用于全面采暖时，建筑围护结构的耗热量应按照第二节第五节的 方法进行计算，可不计算高度附加，并在此基础上再乘以0.80.9的修正系数。辐射器安装过高时，应对总耗热量进行必要的高度修正。局部采暖时，其负荷可按照表1-11的规定计算。,第九节 高层建筑供暖设计热负荷计算简介,1楼梯间及竖井热压分布线 2各层外窗热压分布线 理论热压 式中 理论热压，Pa,一、热压作用,热压作用原理图,曲线1楼梯间及竖井热压分布线；,曲线2各层外窗热压分布线,冬季建筑物的内、外温度不同，由于空气的密度差，室外空气在底层一些楼层的门窗缝隙进入，通过建筑物内部楼梯间等竖直贯通通道上升，然后在顶层一些楼层的门窗缝隙排出。这种引起空气流动的压力称为热压。假设沿建筑物各层完全畅通，热压主要由室外空气与楼梯间等竖直贯通通道空气之间的密度差造成。建筑物内、外空气密度差和高度差形成的理论热压，可按下式计算,Pr理论热压 供暖室外计算温度下的空气密度 形成热压的室内空气柱密度 h计算高度 hz中和面标高，m；指室内外压差为零的界面。通常在纯热压作用下，可近似取建筑物高 度的一半。,有效热压差可按下式计算,热压系数值 与建筑物内部隔断及上下通风等状况有关，即与空气从底层部分渗入而从顶层部分渗出的流通路程的阻力状况有关。国内一些研究资料认为，热压差系数的大致范围为=0.20.5。,二、风压作用,二、风压作用,高层建筑遇到的特殊问题之一，是需要考虑风速随高度的变化。风速随高度增加的变化规律，可用下式表示：,式中,高度h处的风速，m/s；,高度 处的风速，m/s；,幂指数，与地面的粗糙度有关，可取=0.2。,按照我国气象部门规定，风观测的基准高度为10m。因此，目前规范给出各城市的冬季平均风速 是对应基准高度=10m的数值。对于不同高度处 的室外风速可改写为下式,三、风压与热压共同作用,实际作用的冷风渗透现象，都是风压与热压共同作用的结果。理论推导在风压与热压共同作用下，建筑物各层各朝向的门窗冷风渗透量时，考虑了下列几个假设条件 1.建筑物各层门窗两侧的有效作用热压差 仅与该层所在的高度位置、建筑物内部竖井空气温度和室外温度所形成的密度差、以及热压差系数Cr值大小有关，而与门窗所处的朝向无关。2.建筑物各层不同朝向的门窗，由于风压作用所产生的计算冷风渗透量是不相等的，需要考虑渗透空气量的朝向修正系数（见附录1-5的n值）。,第十节 建筑节能及措施,我国是社会主义国家，能源的获取一方面依靠自己生产，另一方面是通过等价交换，必须节约使用。我国近些年用于建筑供暖、通风及空调等（包括用电）的建筑能耗占总能耗的1/51/4，建筑的能耗指标是发达国家的1.5倍。特别是在我国的“三北”地区，供暖的能耗又占建筑能耗的一半以上，是建筑能耗的主要部分，通常在这一部分的浪费最多，节能的潜力与效果也最大。可见，建筑的供暖能耗在建筑节能工作中占有重要地位。,一、节能建筑的相关节能指标,在民用建筑节能设计标准中的判定建筑是否节能，主要是以建筑的耗热指标与采暖的耗煤指标作为判据的。不同地区采暖住宅建筑耗热量指标和采暖耗煤量指标不应超过节能标准规定的数值。,1.建筑的耗热指标与采暖设计热负荷,建筑物耗热量指标指在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的、需由室内采暖设备供给的热量，其单位是W/m2。它是用来评价建筑物能耗水平的一个重要指标，节能标准给出了不同地区采暖住宅建筑耗热量指标。,2.采暖的耗煤量指标,采暖耗煤量指标系指在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在一个采暖期消耗的标准煤量，其单位是kg/m2。它是用来评价建筑物和采暖系统组成的综合体的能耗水平的一个重要指标，不同地区住宅建筑的采暖耗煤量指标也已在节能标准中给出。,二、建筑节能的方法及设计步骤,（一）建筑节能的方法,减小供暖热负荷的方法一方面是，最大限度地减少失热，另一方面，最大限度地争取得热。本书主要研究的是前者，方法是改进墙体、门窗、屋面等围护结构，降低其基本耗热量，同时减少冷风渗透耗热量。,1.墙体降耗,发展高效保温节能的墙体是墙体节能的根本途径。外墙按其保温层所在的位置分类，目前主要有：单一保温外墙、外保温外墙、内保温外墙和夹心保温外墙4种类型。,2.门窗降耗,在建筑外围护结构中，门窗的保温隔热能力较差，门窗缝隙是冷风渗透的主要通道。改善门窗的保温隔热性能是节能及提高热舒适性的一个重点。（1）采用适当的窗墙面积比（2）改善窗户的保温性能（3）提高门窗的气密性，减少冷风渗透（4）户门、阳台门的保温性能,3.屋顶和地面降耗,（1）平屋面为加强屋顶保温，采用厚度为50100mm的加气混凝土块或架空设置的加气混凝土块；采用散铺浮石砂作保温层；在架空层填充袋装膨胀珍珠岩、岩棉或矿棉等效果更好；还可采用防水层在下、聚苯板在上的倒铺法，保暖效果尤佳,（2）坡屋面坡屋面可顺坡顶内铺设玻璃棉毡或岩棉毡，也可在天棚上铺设玻璃棉毡或岩棉毡；还可喷、铺玻璃棉、岩棉、膨胀珍珠岩等松散材料。坡屋面便于铺设保温层，其保温隔热和防水效果好，发展较快。,（3）地面房间下部土壤温度变化不大，但与室内空气相邻的边缘地下温度变化却相当大。冬季将有较多热量由此散失，夏季高温、高湿的空气与低温的地面接触易产生结露。故应沿首层地面外墙周围边缘设置一定宽度的炉渣带，有利于保温隔热。,（二）建筑节能设计的步骤主要是校核建筑物体形系数、窗墙面积比是否符合节能标准要求。,1.体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积（不包括地面和不采暖楼梯间隔墙与户门的面积），与其所包围的体积的比值。住宅建筑体形系数宜控制在0.30及0.30以下；若体形系数大于0.30，则屋顶和外墙应加强保温，使传热系数符合节能标准要求。,2.窗墙面积比是窗户洞口面积与房间立面单元 面积（即房间层高与开间定位线围成的面积）的比值。对于采暖居住建筑，不同朝向的窗墙面积比不应超过表1-15中的数值,不同朝向的窗墙面积比 表1-15,1本章主要论述了供暖设计热负荷的计算。2供暖设计热负荷的计算依据是房间得热量的平衡。供暖设计热负荷包括：围护结构耗热量（基本耗热量+附加耗热量）、冷风渗透耗热量、冷风侵入耗热量。3高层建筑供暖设计热负荷计算时，注意热压和风压综合作用的结果。主要对冷风渗透耗热量有影响。4最小传热阻的计算。,本章小结,作业,将例题1-2中的北京市改为石家庄，计算此题。（可到图书馆借阅暖通设计规范查找有关参数）,