兰州某高层采暖设计说明(2)

兰州交通大学毕业设计（论文）

3 供暖设计热负荷

3.1供暖系统的设计热负荷

冬季，人们为了满足生活和生产的需要往往要求室内或者工作地区保持一定的温度，为了使房间内的空气温度，在某一段时间能达到要求的数值，必须有散热设备补给热量，此热量称为该房间的供暖热负荷。一个供暖系统往往要担负若干个房间的供暖，因而一个供暖系统的热负荷和各个房间的供暖热负荷有直接的关系。所以房间采暖热负荷是供暖设计中最基本的数据，这个数据计算的正确是否，将直接影响着供暖设备的大小、供暖方案的选择及供暖系统的使用效果。

一般情况下，房间供暖热负荷应根据房间的热平衡来计算。供暖系统的设计热负荷，是指在设计室外温度tw下,为达到室内温度tn，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q。它是供暖系统的最基本依据。

冬季供暖通风系统的热负荷，应根据建筑物或者房间的得、失热量确定。 房间的失热量包括： 1.围护结构传热耗热量Q1；

2.加热由门、窗缝隙渗入室内的耗热量Q2，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Q3，称冷风侵入耗热量； 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带走的热量Q6；

房间的得热量包括：

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他管道和热表面的散热量Q8； 9.热物料的散热量Q9；

10.太阳辐射进入室内的热量Q10。 从得失热平衡式可以算出：

房间供暖热负荷=房间是热量总和-房间得热量总和=房间内散热设备的散热量

然而，在供暖工程设计时，并不逐项详细计算得热量和失热量，尤其对于一般民用建筑来说，通常只计算两类热损失：

1． 经过墙、屋顶、地面、门、窗和其他表面传出的热量；

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2． 加热进入室内的冷空气耗热量。

因此，供暖系统的设计热负荷一般可分几部分进行计算

Q′=Q′1.j+Q′1.x+Q′2+Q′3 (3—1)

式中：Q′——供暖系统的设计热负荷，W

Q′1.j——维护结构的基本耗热量，W Q′1.x——围护结构的附加耗热量，W Q′2——冷风渗透耗热量，W Q′3——冷风侵入耗热量，W

3.2维护结构的基本耗热量Q′1.j

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，即假设在计算时间内，室内、室外空气温度和其他传热过程参数都不随时间变化。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。但不稳定传热计算复杂，所以对室内温度容许有一定波动幅度的一般建筑物来说，采用稳定传热计算可以简化计算方法并能基本满足要求。

围护结构基本耗热量，可按下式计算：

Q′1.j =KF(tn-tw)α W (3—2) 式中 K——围护结构的传热系数，W/m2·℃； F——围护结构的面积, m2； tn——供暖室内计算温度, ℃； tw——冬季室外计算温度, ℃； α——维护结构的温差修正系数。

温差修正系数：对供暖房间围护结构外侧不是与室外空气直接接触，而中间隔者不供暖房间或空间的场合，本设计卫生间不采暖。故有温差修正系数。根据《供热工程》第四版的附录1-2 知修正系数为??0.7。 维护结构的基本耗热量见表1.

3.3围护结构的附加（修正）耗热量Q′1.x

按稳定传热计算出的房间维护结构的基本耗热量，并不是该供暖房间的全部耗热

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量。因为房间的耗热量还与它所处的地理位置及它的形状等因素（如高度、风向、风速等）有关。这些因素是很复杂的，不可能进行非常细致的计算。工程计算中，是根据多年经验按基本耗热量的百分率进行附加予以修正。其中包括：朝向修正、风力修正、高度修正,、窗墙面积修正等。

3.3.1朝向修正

不同朝向的围护结构所得的太阳辐射人是不同的。显然，受到日照的围护结构也就相应地减少了它的供暖耗热量。我国采暖通风设计规范给出的徐州地区修正率如下： 南 - 25% 东、西 -5%

北 0% 3.3.2风力修正

外围护结构外表面的传热主要有对流和辐射两部分，其中对流换热与室外风速有关，即风速愈大，则传热愈快。计算围护结构基本耗热量时，所选用的传热系数Ko值。它是对应欲某个固定室外风速值得来的。因为我国给地冬季平均风速相差不大，所以对传热的影响也不显著，故一般情况下可忽略。但是对于建筑在不避风的高地、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，垂直的外围护结构应附加5-10%。

本设计的建筑物在兰州市区，不考虑风力修正。 3.3.3高度修正

计算基本耗热量中的室内计算温度是指房间内工作区的温度，即指地面上2m以下的空气平均温度。对于一般的民用建筑和一般车间内部发热量小于23w/m2的工业厂房，当净空高度在4m以下时，可不考虑修正。本设计的房间高度为2.9m。故高度修正不予 考虑。

3.3.4.窗墙面积修正

窗墙面积比是窗户洞口面积与房间墙体面积的比值，按规定，当窗墙面积比超过1：l时，对窗附的基本耗热量增大10%计算。 维护结构的基本耗热量见表1.

3.4冷风渗透耗热量Q′2

在风压和热压的作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。

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当未对采暖房间的门、窗缝隙采取密封措施时，冷空气就会通过门、窗缝隙渗入到室内，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。

在各类建筑物特别是工业建筑的耗热量中，冷风渗透耗热量所占比例是相当大的，有时高达30％左右，所以门窗缝隙渗透冷空气耗热量的计算显得尤为重要。

计算冷风渗透耗热量的常用方法有缝隙法、换气次数法和百分比法。

对于高层建筑，由于建筑物高度增加，热压作用不容忽视，因此在计算冷风渗透耗热量时要考虑风压和热压的综合作用。对于高层建筑的冷风渗透耗热量可按下式进行计算：

Q′2 =0.278CpLl(t′n-t′W) ρWm (3—3)

式中Q3——门窗的冷风渗透耗热量，W

Cp——冷空气的定压比热，Cp=1KJ/(kg*℃)

L——基准风速V0作用下的单位缝隙长空气渗透量，经查兰州市推拉塑钢窗L=0.25m3/(m*h)

l——门窗缝隙的计算长度，m

t′n——建筑物内形成热压的的空气柱温度，简称竖井温度。由于本设计楼梯间

不采暖，因此竖井温度取t′n=5℃

t′w——-供暖室外计算温度，℃ ρw——兰州市大气密度，取1.34kg/m3

m——考虑计算门窗所处的高度，朝向和热压差的存在而引入的风量综合修正

系数，按式(3—4)确定

m=Ch[n+(1+C)b-1] (3—4) Ch=（0.4h0.4）b (3—5) C=[50Cr(hz-h)/(Cfh0.4V20)][ (t′n-t′W)/(273+ t′n)] (3—6)

式中Ch ——计算门窗中心线标高为h时的渗透空气量对于基准渗透量得高度修正系数（当h<10m时，按基准高度10m计算），按(3—5)计算。

h——计算门窗的中心线标高，m（当h<10m时，按基准高度10m计算）。 hz——中和面标高，m,一般设中和面标高在建筑物高度的一半位置上。 n——渗透空气量的朝向修正系数。

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b——与门窗构造有关的特性常数，本设计b=0.67。

C——作用在计算门窗上的有效热压差与有效风压差之比，简称压差比，按

式(3—6)计算

Cr——作用于门窗上的热压差相对于理论热压的百分比，简称热压差系数，

本设计取Cr=0.5

Cf——作用于门窗上的风压差相对于理论风压的百分比，简称风压差系数，本

设计取Cf=0.7

V0——室外平均风速，m/s 冷风渗透耗热量的计算见附表2. 计算m和C值时应注意：

1.如计算得出C≤-1时，即（1+C）≤0时，则表示在计算层处，即使处于主导风向朝向（n=1）的门窗也无冷风渗入，或已有室内空气渗出，此时，同一楼层所有朝向门窗冷风渗透量均取0值。

2.如计算得出C＞-1时，即（1+C）＞0时，根据式（2-5）计算出m≤0时，所计算的给定朝向的门窗已无冷空气侵入，或已有室内空气渗出，此时，处于该朝向的门窗冷风渗透量，取为0值。

3.如计算得出m＞0，该朝向的门窗冷风渗透量，可按式（2-4）计算。

3.5冷风侵入耗热量Q′3

在冬季受风压和热压作用下，冷空气由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，由于本设计只有一楼大门与外界直接相通，但是一楼门厅不采暖，所以无冷风侵入耗热量。

3.6户间传热量：

本设计做的是分户热计量采暖系统，考虑到周围房间不供暖而本房间供暖时，热量会通过相邻房间间的围护结构传向不采暖的一侧，造成采暖房间的热损失。因此在计算散热器片数以及确定管径时必须考虑户间传热量。 户间传热量的计算方法：

Q〞=KFΔtα W (3—7)

式中 Q〞——户间传热量，W

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