01-《供热工程》第一课_供暖系统的设计热负荷详解

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。 基本耗热量Q1.j
围护结构耗热量Q1
通过房间各部分围护结构（门、窗、 墙、地板、屋顶等）从室内传到室 外的稳定传热量的总和。
附加(修正)耗热量Q1.x
包括风力附加、高度附加 和朝向修正等耗热量。
小结
不考虑太阳辐射得热量，设计热负荷为：
' Q/ q ' KF （tn tw ）
一、室内计算温度tn
室内计算温度 tn ：指距地面2米以内, 人 们活动地区的平均 空气温度。 当人体衣着适宜，保暖量充分且处于安静 状态时，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。
按照国家标准，民用建筑主要房间的tn 定 在16~24℃。
第一章 室内供暖系统的设计热负荷
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节 第十节 供暖系统设计热负荷 围护结构的基本耗热量 围护结构的附加（修正）耗热量 冷风渗透耗热量 冷风侵入耗热量 供暖设计热负荷计算例题 辐射供暖系统热负荷计算 围护结构的最小传热阻与经济传热阻 高层建筑供暖设计热负荷计算方法简介（*） 建筑节能及措施（*）
概述

供暖系统设计热负荷是供暖设计中最基本的数据。 它直接影响供暖系统方案的选择 , 供暖管道管径和 散热器等设备的确定，关系到供暖系统的使用和经 济效果。
本章重点及难点
供暖设计热负荷计算：
围护结构基本耗热量 修正耗热量
供暖设计热负荷与热负荷的区别
第一节 供暖系统设计热负荷
在生产和生活中要求室内保持一定的温度。一 个建筑物或者房间可能有多种得热和散失热量 的途径。 当建筑物或者房间的失热量大于得热量时，为 保持室内在要求温度下的热平衡，需由供暖通 风系统补充热量。 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。
Q Q Q Q Q Q Q
/ / sh / d / 1 / 2 / 3
/ 10

在工程设计中，供暖系统的设计热负荷，一般可 分为以下几部分进行计算。
' ' ' ' Q' Q1.j Q1.x Q2 Q3
围护结构的 基本耗热量
围护结构的 附加耗热量
冷风渗透耗热量
冷风侵入耗热量

1 R n R p j R w
W / (m2.℃)
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，由两种以上材料组成的、非匀质围护结构，属二维传 热过程； 通常采用近似计算方法或实验数据。
3、空气间层传热系数K值
严寒地区和高级民用建筑，常用空气间层减小围护结 构传热量。如双层玻璃、复合墙体的空气间层等。 间层中空气导热系数比其他围护结构材料的导热系数 小，增加了围护结构传热阻（见公式1-8）。
非
不同情况的温差修正系数α可见附录1-2
四、围护结构的传热系数K值
围护结构表面换热： 对流和辐射的综合过程。 内表面：壁面与邻近空气和 其他壁面由于温差引起的自 然对流和辐射换热作用。 外表面：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。
图1-2 通过围护结构的传热过程
四、围护结构的传热系数K值
空气间层厚度 （cm） 竖向空气间层 m2· ℃∕W 热流自下向上水平 空气间层 （m2· ℃∕W） 热流自上向下水平 空气间层 （m2· ℃∕W）
1 2 3 5 10 15～30
0.15 0.16 0.17 0.17 0.17 0.16
0.13 0.15 0.155 0.155 0.155 0.16
1、外墙面积的丈量 （1）外墙高度H
从本层地面算到上层的地面（底层除外）。
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； 对有闷顶的斜屋面，最顶层的丈量是从最顶层的 地面算到闷顶内的保温层表面。
五、围护结构传热面积的丈量
（2）外墙平面尺寸 按建筑物外廓尺寸计算； 两相邻房间以内墙中线为分界线。
得热量Qd ：
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 11、通过其它途径散失或获得的热量Q11
供暖系统的设计热负荷
对没有装置机械通风系统的建筑物，供暖系统的 设计热负荷可用下式表示：
图1-5 围护结构传热面积的尺寸丈量规则
2、门、窗的面积 按外墙外面上的净空尺寸计算。
3、闷顶和地面的面积 闷顶和地面：按建筑物外墙以内的内廓尺寸计算。 平屋顶：对平屋顶，顶棚面积按建筑物外轮廓尺 寸计算。
4、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。 传热地带的划分，应从与室外地面相平的墙面算起， 即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。
设计热负荷：定值
第一节
tw
供暖系统设计热负荷
有何区暖的热负荷应根据建筑物或房间的得、失 热量确定。
失热量Qsh：
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Q6 （通风系统将空气从室内排到室外所需要带走的热量)
i R R0 i 1 i
/ 0 n
R0’–贴土保温地面的热阻，m2·℃/ W(见表1-5)； R0 –非保温地面的热阻，m2·℃／W； δi –保温层的厚度，m； i –保温材料的导热系数，W/ m·℃
（3）铺设在地垄墙上的保温地面
1.18R0 R0
五、围护结构传热面积的丈量
第一节
供暖系统设计热负荷
供暖系统的热负荷是 供暖系统的设计热负荷 指某一室外温度 tw 下 , 是 指 在 设 计 室 外 温 度 tw’下，为达到要求的 为达到要求的室内温 室 内 温 度 tn’, 供 暖 系 度 tn ，供暖系统在单 统在单位时间内向建筑 位时间内向建筑物供 物供给的热量 Q’ 。它 给的热量。它随着建 是供暖设计中最基本依 筑物得失热量的变化 据。 而变化。 热负荷：变化的值
0.155 0.18 0.20 0.215 0.22 0.22
4、地面的传热系数
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；通过 远离外墙地面传到室外的路程较长， 热阻增大。
室内地面的传热系数（热阻）随着离 外墙的远近有变化，但在离外墙约 8m 以上的地面，传热量基本不变。 工程上，一般采用近似方法计算。把 地面沿外墙平行方向分成四个计算地 带。
1、匀质多层材料(平壁)的传热系数K值。一般建筑物 的外墙和屋顶都属于均质多层材料的平壁结构。
1 K 1 R0 1
i n i w
1 1 Rn R j R w
围护结构 传热阻 内表面 换热系数 各层材料 导热系数
外表面 换热系数
各层的厚度
注：h —— 肋高(m)；s —— 肋间净距(m)。
高度较高的生产厂房，由于对流作用，通过其上部围护结构 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tn，应按下列规定采用： • 计算地面耗热量时，应采用工作地点的温度tg • 计算屋顶和天窗耗热量时，应采用屋顶下的温度td • 计算门、窗和墙耗热量时，应采用室内平均温度 tp.j ，
/ / / / / ' Q/ Qsh Qd Q1/ Q2 Q3 Q10 Q1' j Q1'x Q2 Q '3
第二节

围护结构的基本耗热量
供暖控制对象：室内温度（干球温度） 空调控制对象：温度、相对湿度、风速、洁净度
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 。
二、室外计算温度tw'
室 外 计 算 温 度 tw' 的 国内外选定供暖室外 确定，对供暖系统设 计算温度的方法，可 计有很关键性的影响。 以归纳为两种： 按稳态传热计算围护 结 构 基 本 耗 热 量 ， • 根据围护结构的热惰 性原理； tw'应为固定值。 • 采用tw'值过低，供暖 • 根据不保证天数的原 系统的造价增加； 则来确定。
对流换热强度与间层厚度、间层设置方向（水平、竖 直）、形状、密封性等因素有关。
间层厚度相同时，热流朝下（水平：热流自上而下） 的空气间层热阻最大，竖壁次之，热流朝上的空气间 层热阻最小。间层达到一定厚度后，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
空气间层的热阻难以用理论公式确定。在工程设计中，查表1-4：
冬季室内温度标准：《采暖通风与空气调节设计 规范》(GB 50019-2003) 规定：
民用建筑的主要房间，tn宜采用16~24℃； 工业建筑的工作地点，宜采用 轻作业：18~21℃ 中作业：16~18℃ 重作业：14~16℃ 过重作业：12~14 ℃ 辅助建筑物及辅助用室的冬季室内计算温度tn，见附录1-1。
三、温差修正系数值
• 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，该围护结构 的传热量应为：
q KF（t n t ） KF（t n t h）
/ / w
tn th ' tn t w
传热达到热平衡时， 非供暖房间或空间 的温度。
• 温差修正系数 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 th 更接近于室外空气温度 tw’，则 值 更接近于1，其他不同情况查附录1-2。 • 两个相邻房间的温差大于 或等于 5℃ 时，应计算通过 隔墙或楼板的传热量。
tp.j=（tg+td）/ 2 (℃) • 用温度梯度法确定td： td tg ( H 2)t H — 屋顶距地面的高度,m; △t — 温度梯度, ℃/m。
对于散热量小于23W／m2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。
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，是一个不稳 定传热过程。
围护结构基本耗热量，计算公式：
q KF（t n t ） KF（t n t h）
/ / w
整个建筑物或房间的基本耗热量 Q1.j’等于它的围护结构各 部分（门、窗、墙、地板、屋顶等）基本耗热量q ’总和。
地面传热地带的划分：
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1.16 W／m℃）的 传热系数及热阻，见表1-5。
第一地带靠近墙角的地面面积需要计算两次。
（2）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：
(组成地面的各层材料导热系数有小于1.16 W／m℃的保温层）
表1-1
换热系数 传热阻R
表1-2
附录1-3：常用建筑材料的导热系数λ值
附录1-4：常用围护结构的传热系数K值
A R n R w R p j n Ai R i 1 0i
K
1 R0
• 采用tw'值过高，则不 能保证供暖效果。
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。 所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：
允许有几天时间可以低于规定的供暖室外计算温 度值，亦即容许有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不同，有规定 1天、 3 天、5天等。 我国采用历年平均不保证5天的日平均温度。