供暖系统设计热负荷.ppt

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1、供暖系统的设计热负荷,GONG NUAN XI TONG DE SHE JI RE FU HE,GONG NUAN XI TONG DE SHE JI RE FU HE,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。,第一节 供暖系统设计热负荷,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；3冷风侵入耗热量；4水分蒸发的耗

2、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；,第一节 供暖系统设计热负荷,得热量：,7生产车间最小负荷班的工艺设备散热量Q 7；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Q 9；10太阳辐射热量Q10通过其它途径散失或获得的热量Q11。,第一节 供暖系统设计热负荷,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。,第一节 供暖系统设计热负荷,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。,注：,第一节 供暖

3、系统设计热负荷,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(点击看动画）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,第二节 围护结构的基本耗热量,围护结构基本耗热量计算公式,第二节 围护结构的基本耗热量,整个建筑物或房间的基本耗热量,第二节 围护结构的基本耗热量,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。,第二节 围护结构的基本耗热量,冬季室内温

4、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。,第二节 围护结构的基本耗热量,采暖通风与空气调节设计规范(GBJl 9-87)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1620；2生产厂房的工作地点 轻作业不应低于15，中作业不应低于12,重作业不应低于10；,第二节 围护结构的基本耗热量,采暖通风与空气调节设计规范(GBJl 9-87)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4 m的建筑物或房间，冬季室内计算温度t n，应按下

5、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(),第二节 围护结构的基本耗热量,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。,采暖通风与空气调节设计规范(GBJl 9-87)规定,第二节 围护结构的基本耗热量,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t

6、w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。,第二节 围护结构的基本耗热量,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。,第二节 围护结构的基本耗热量,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

7、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。,第二节 围护结构的基本耗热量,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。,第二节 围护结构的基本耗热量,三、温差修正系数a值,第二节 围护结构的基本耗热量,图1-1 计算温差修正系数的示意图 1供暖房间 2非供暖房间,第二节 围护结构的基本耗热量,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,第二节 围护结构的基本耗热量

8、,第二节 围护结构的基本耗热量,内表面换热系数An与换热阻Rn表1-1,注:表中h肋高(m),s肋间净距(m).,第二节 围护结构的基本耗热量,第二节 围护结构的基本耗热量,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,第二节 围护结构的基本耗热量,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。,第二节 围护结构的基本耗热量,常用的形式：双层玻璃、复合墙体的空气间层等。,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的变化,第二节 围护结构的基本耗热量,4地面的传热系数的近似计算方法,(1)

9、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116wm的保温层）。(3)铺设在地垄墙上的保温地面,第二节 围护结构的基本耗热量,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（点击看动画）。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,第二节 围护结构的基本耗热量,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,第二节 围护结构的基本耗热量,第二节 围护结构的基本耗热量,第二节 围护结构的基本耗热量,铺设在地垄墙上的保温地面,铺设在地垄墙上的保温地面

10、各地带的换热阻值可按下式计算,第二节 围护结构的基本耗热量,图1-6地下室面积的丈量,第二节 围护结构的基本耗热量,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。,第二节 围护结构的基本耗热量,图1-5维护结构传热面积的尺寸丈量规则,第二节 围护结构的基本耗热量,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，

11、顶棚面积按建筑物轮廓尺寸计算。,第二节 围护结构的基本耗热量,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。,第二节 围护结构的基本耗热量,五、围护结构传热面积的丈量,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,第三节 围护结构的附加（修正）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、外墙及用顶的垂直部分)的基本耗热量乘以相应

12、的朝向修正率。,第三节 围护结构的附加（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。,第三节 围护结构的附加（修正）耗热量,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。,第三节 围护结构的附加（修正）耗热量,一、朝向修正耗热量,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、

13、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。,第三节 围护结构的附加（修正）耗热量,二、风力附加耗热量,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。,第三节 围护结构的附加（修正）耗热量,三、高度附加耗热量,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

14、表示：,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。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。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。,第四节 围护结构的最小传热阻与经济传热阻,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。,第四节 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。,第四节 围护结构的最小传热

15、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室外计算温度。,第四节 围护结构的最小传热阻与经济传热阻,匀质多层材料组成的平壁围护结构的D值计算,第四节 围护结构的最小传热阻与经济传热阻,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。,第四节 围护结构的最小传热阻与经济传热阻,解：1哈

16、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,第四节 围护结构的最小传热阻与经济传热阻,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,第四节 围护结构的最小传热阻与经济传

17、热阻,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。,第四节 围护结构的最小传热阻与经济传热阻,建筑围护结构平均传热系数的计算,第四节 围护结构的最小传热阻与经济传热阻,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,第五节 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、门窗朝问等。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

18、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。,第五节 冷风渗透耗热量,计算冷风渗透耗热量的常用方法,常用方法有：缝隙法；换气次数法；百分数法。,第五节 冷风渗透耗热量,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17的实验数据。,第五节 冷风渗透耗热量,经门、窗缝隙渗入室内的总空气量,VL ln m3h,第五节 冷风渗透耗热量,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

19、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。,第五节 冷风渗透耗热量,冷风渗透耗热量Q2,第五节 冷风渗透耗热量,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。,第五节 冷风渗透耗热量,每米门、窗缝隙渗入的空气量L，m3/m-h 表1-7,注：1.每米门外缝隙渗入的空气量，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.的系数。,第五节 冷风渗透耗热量,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

20、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。,第五节 冷风渗透耗热量,渗透耗热量占围护结构总耗热量的百分率,第五节 冷风渗透耗热量,第六节 冷风侵入耗热量,供热工程教案,第六节 冷风渗透耗热量,冷风侵入耗热量的概念,在冬季受风压和热压作用下，冷空气出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,外门附加率N值,注：n建筑物的层数,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,外门附加率，只适用于短时间开启的、无热风幕的

21、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。,例题12,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。,第七节 供暖设计热负荷计算例题,第七节 供暖设计热负荷计算例题,已知围护结构条件：外墙：一砖半厚(370mm)，内面抹灰砖墙。K157W，D=506外窗：单层木框玻璃窗。尺寸(宽x高)为15*20m。窗型为带上亮(高05m)，三扇两开窗。可开启部分的缝隙总长为130m。外门：单层木门。尺

22、寸(宽x高)为15x 20m。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,第七节 供暖设计热负荷计算例题,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tw9；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.j28ms。,第七节 供暖设计热负荷计算例题,已知条件,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D型围护结构，围护结构冬季室外计算温度tw.e等于,第七节 供暖设计热负荷计算例题,计算步骤,按公式(115)，最小传

23、热阻,第七节 供暖设计热负荷计算例题,计算步骤,以tn18，tw.e12，ty6，R00.115代入，得R0min0.575 m 2W实际外墙传热阻R01K1157 0637m 2W R。R。min，满足要求。,第七节 供暖设计热负荷计算例题,计算步骤,R。=0.115(见表1-1)代入 R。min1K10.931.075m 2WR。R。min，满足要求。,第七节 供暖设计热负荷计算例题,计算步骤,校核顶棚最小传热阻,该围护结构属型，围护结构冬季室外计算温度,=-15,第七节 供暖设计热负荷计算例题,计算步骤,tn18，tw.e15，ty4.5，R0=0.115代入，得R0min0.76 m

24、2W实际外墙传热阻R01K10.931.075m 2WR。R。min，满足要求。,第七节 供暖设计热负荷计算例题,计算步骤,二、101房间供暖设计热负荷1围护结构传热耗热量Q1的计算 全部计算列于表1-11中。围护结构总传热耗热量Q125268w。2冷风渗透耗热量Q2的计算 根据附录16，北京市的冷风朝向修正系数：东向 n=01 5，西向n=040。对有相对两面外墙的房间，按最不利的面外墙(西向)计算冷风渗透量。,第七节 供暖设计热负荷计算例题,计算步骤,按表17，在冬季室外平均风速的vp.j2.8ms;单层木窗的每米缝隙的冷风渗透量是L2.88 m3m h。西向六个窗的缝隙总长度为6*1378m。总的冷风渗透量V等于 VLLn2887804 8986 m3h冷风渗透耗热量Q2 等于 Q2=0.278nkVncpW(tn-tw)0.278x 89.86x1.34118一(一9)904 w,第七节 供暖设计热负荷计算例题,计算步骤,3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65n。Q3=N Q1。j。.m 0651377245w4.101房间供暖设计热负荷总计为(按十位数汇总)Q=Q1+Q2+Q3=25268+904+245=26420W,计算步骤,第七节 供暖设计热负荷计算例题,