供暖系统的设计热负荷

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
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径较 长，热阻增大；
在离外墙约8米以远的地面，传热量基本 不变。
所以，工程上一般采用近似方法计算。
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1.16W／m．℃) 见表1-5；
建筑物或房间的得、失热量的确定
失热量有：
1．围护结构传热耗热量Q1； 2．加热出门、窗缝隙渗人室内的冷空气的耗热量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
围护结构的附加(修正)耗热量——是指围护结构的 传热状况发生变化而对基本耗热量进行修正的耗热 量。附加(修正)耗热量包括风力附加、高度附加和 朝向附加等耗热量。
Q'=Q1.j'+Q1.x'+Q2'+Q3‘ 式中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。
对具有供暖及通风系统的建筑(如工业厂房 和公共建筑等)、供暖及通风系统的设计热负荷 ，需要根据生产工艺设备使用或建筑物的使用 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。这部分内容将在“通风 工程”课程中详细阐述。
走的热量Q6；
得热量有：
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．热物料的散热量Q 9； 10．太阳辐射进入室内的热量Q10； 此外，还会有通过其它途径散失或获得的热量
Q11。
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：
Q' Qs'h Qd' Q1' Q2' Q3' Q1'0
“′”的上标符号均表示在设计工况下的各种 参数。
在工程设计中，供暖系统的设计热负荷，一般 可分几部分进行计算。
Q'=Q1.j'+Q1.x'+Q2'+Q3' 式中 Q1.j'—围护结构的基本耗热量;
Q1.x'——围护结构的附加(修正)耗热量。
围护结构的基本耗热量——是指在设计条件下，通 过房间各部分围护结构（门、窗、墙、屋顶、地板 等）从室内传到室外的稳定传热量的总和。
下面介绍中国建筑科学研究院物理所推荐的方法
先求出围护结构的平均传热阻
Rp j
(
n
A Ai
)
R i 1 0i
( Rn
Rw )
m2 C W
Rp j ——平均传热阻， m2 C W
A——与热流方向垂直的总传热面积， Ai ——按平行热流方向划分的各个传热面积， R0i ——对应于传热面积 Ai 上的总热阻， Rn 、 Rw ——内、外表面还热阻， m2 C W ，
2. 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，可以有效地增大空气间层的换热阻，
3. 对流换热强度，与间层的厚度、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。
4. 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。
(2)贴土保温地面(组成地面的各层材料中， 有导热系数小于1．16w／m．℃的保温 层) ，其热阻等于非保温地面的换热阻 加保温层的热阻；
(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(图1-4的阴影部 分)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》
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； 另一种是根据不保证天数的原则来确定。
我国供暖室外计算温度值的确定原则
《暖通规范》采用了不保证天数方法确定北 方城市的供暖室外计算温度值。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”。
——平均传热阻修正系数，按表 1-3 取值。 两向非匀质围护结构的传热系数 K 值用下式确定：
K1
1
R0 Rn Rp j Rw
W m2 C
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等。
空气间层传热系数作用原理
1. 间层中的空气导热系数比组成围护结构的其它材 料的导热系数小，增加了围护结构传热阻。
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。
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。
对室内温度容许有一定波动幅度的—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。
但对于室内温度要求严格，温度波动幅 度要求很小的建筑物或房间，就需采用不稳 定传热原理进行围护结构耗热量计算，详见 《空气调节》工程的书籍。
围护结构基本耗热量计算
q'＝KF(tn- tw ' )a W （1-3） 式中 K: 围护结构的传热系数，W／m2℃； F: 围护结构的而积，m2； tn: 冬季室内计算温度，℃ tw ' : 供暖室外计算温度， ℃ a: 围护结构的温差修止系数。
•
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a值更接近于1。
•
此外，如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 。
四、围护结构的传热系数K值
1．匀质多层材料(平壁)的传热系数K值。 2．由两种以上材料组成的、两向非匀质围
护结构的传热系数值。 3．空气间层传热系数K值。
热阻。见P12表1-1、1-2、P322附录1-3、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等日益增多。 这种墙体用于由两种以上材料组成的、非匀 质围护结构，属于两维传热过程，计算它的传热 系数时，通常来用近似计算方法或实验数据。
第一章 供暖系统的设计热负荷
本章的主要内容： 供暖系统的设计热负荷； 围护结构的基本耗热量和附加耗热量的计算； 室内计算温度和室外设计温度的确定； 围护结构的最小传热阻与经济传热阻的保证
。 本章的难点和重点：
围护结构的基本耗热量和附加耗热量的计算 围护结构的最小传热阻的计算和保证。
第一节 供暖系统设计热负荷
W
(1-6)
式中 F——供暖房间所计算的围护结构表面积，m2；
K——供暖房间所计算的围护结构的传热系数， W m2 C
tn —— 不供暖房间或空间的空气温度， ℃； a——围护结构温差修正系数。
三、温差修正系数a值P321附录1-2
注意事项：
•
围护结构温差修正系数的大小，取决于非
供暖房间或空间的保温性能和透气状况。
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。它和许多因素有关，如与房间的用途、 室内的潮湿状况和散热强度、劳动强度以及生 活习惯、生活水平等有关。
即 td＝tg+ (H-2) △t ℃ 式中 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，当其 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，但应按后面讲述的高度附加的 方法进行修正，增大计算耗热量。
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。
不保证天数根据各国规定而有所不 同，有规定l天、3天、5天等。
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(如图1—1)，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。
q' aKF (tn tw' ) KF(tn th )
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 。
即假设在计算时间内，室内、外空气温度 和其它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。
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
传热系数K值可用下式计算 K=1/R。=1/（1/αn+∑δi/λi+1/αw） =1/(Rn+Rj+Rw)
式中 R。一围护结构的传热阻， m2℃／W ； αn, αw—围护结构内表面、外表面的换热系数； Rn，Rw—围护结构内、外表面的传热阻，m2℃／W； δi一围护结构各层的厚度，m λi—围护结构各层材料的导热系数，W／m℃； Rj——由单层或多层材料组成的围护结构各材料层的