供热工程2.9 高层建筑供暖设计热负荷计算方法简介及建筑节能

第九节高层建筑供暖设计热负荷计算方法简介建筑节能及措施
一、热压作用
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 ()()Z w n h h ρρg =--Pa （1—22）
式中r P ---理论热压，Pa
w ρ---供暖室外计算温度下的空气密度，3/m kg ；
'n
ρ---形成热压的室内空气柱密度，3/m kg ；h ---计算高度，m ；
Z h ---中和面标高，m ；
g ---重力加速度，2
/81.9s m g =有效热压差可按下式计算
热压系数值r c 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r c =0.2-0.5。

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h V ---高度h 处的风速，m/s ；
0V ---高度0h 处的风速，m/s ；
α--幂指数，与地面的粗糙度有关，可取α=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0V 是对应基准高度0h =10m 的数值。

对于不同高度处h 的室外风速h V 可改写为下式
'
()()r r r r z w n P c P c h h g
∆==-ρ-ρa h h h V V ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=000.20.200
0.631()10h h V V h V ==
三、风压和热压共同作用
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△Pr,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）。

四、节能建筑的相关节能指标
采暖能耗指在采暖期内用于建筑物采暖所消耗的能量，包括锅炉、锅炉附件设备及热媒输送过程中所消耗的热能与电能。

在民用建筑节能设计标准中判定建筑是否节能，主要是以建筑的耗热指标与采暖指标作为依据。

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2/m W 。

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
采暖的耗煤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，单位建筑面积在一个采暖期消耗的标准煤量，其单位是2/m kg 。

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。

五、建筑节能的方法及设计步骤
（一）建筑节能的方法
1.墙体降耗
2.门窗降耗
（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
（2）坡屋面
（3）地面
（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。

F（不包括地面和不采1．体形系数是指建筑物与室外大气接触的外表面积
ο
V的比值。

暖楼梯间隔墙与户门的面积），与其所包围的体积
ο
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）比值。

另外，建筑物朝向对太阳辐射得热量和空气渗透耗热量都有影响。