供热系统的设计热负荷

冬季 t
－9℃
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22时间24
二、围护结构基本耗热量计算
q/

k F(t n

t
/ w
)a
Q/ 1, j

q/
a——围护结构温差修正系数
注意：
• 不同材料（K不同），分开计算； • 不同朝向，分开计算，按逆时针或顺时针顺序计算； • 对一侧不与室外气温直接接触的围护结构（如楼板、
大纲要求
• 重点：熟练掌握供暖系统负荷计算基本原理、组成、
及各项修正系数的物理意义。
• 理解：围护结构最小热阻与经济热阻的意义。 • 难点：得热量和失热量的热平衡、围护结构热工性能
第一节 供暖系统的设计热负荷
«暖通规范»规定
累年日平均温度稳定低于或 等于5 ℃的日数大于 或等于90天的地区，宜采用集中供暖；
Notice of L & l
•l
1）当房间仅有一面或相邻两面外墙时，全部计入； 2）当房间有相对两面外墙时，仅计入风量较大一面的缝隙； 3）当房间有三面外墙时，仅计入风量较大的两面的缝隙。 4）当房间有四面外墙时，则计入迎主导风向的1/2外围护结构范
围内的门窗缝隙。
2.换气次数法
Q2/

0.278
考虑上述修正后的围护结构总耗热量：
Q1/ (1 xg )(1 x jan )
akF(tn

t
/ w
)(1

xch
xf
xlang
xm )
围护结构传热耗热量Q1
民用建筑主要房 间16—24
生产厂房工作地 点10—15
辅助建筑及用室 低限值
地面 tg 墙窗门t平均 屋顶天窗td

nk
Vn
C
P

w
(t
n
t
/ w
)
nk——房间换气次数，次/h (P21表1-8) Vn——房间内部体积， m3
3.百分数法 表1-9：渗透耗热量占围护结构总耗热量Q’ 1的百分数 渗透耗热量Q2’=Q1’的百分数
二、综合考虑热压风压，且室外风速随高度递增时的计 算方法（规范规定之方法）
基础知识点
第四节 冷风渗透耗热量
产生的原因：风压作用和热压作用。 影响因素：
建筑内部隔断、门窗构造与朝向、室外风速风向、△t等
计算方法:
一、忽略热压及室外风速沿房高的递增，只计入风压作 用时的V的计算方法 (用于多层建筑)
1.缝隙法(较准确) 2.换气次数法(民用建筑概算 ) 3.百分数法 (工业建筑概算 )
1）热压与热压作用
烟囱效应
2）中和面
渗入空气量=渗出空气量， 内外压差为零
3）理论热压与热压系数
Pr

(hZ
h)( w


' n
)
g
Pr cr Pr
1——楼梯间及竖井热压分布线 2——各层外窗热压分布线
V (l L0 mb )
l——房间某朝向上可开启门窗缝隙的长度
L0——理论渗风量 m——冷风渗透压差的综合修正系数 b——外窗、门缝隙的渗风指数，钢窗取0.67
研。究表明：人体着衣适宜，保暖充分且处于安静
状态时，室温20℃较舒适，18℃时无冷感，15℃ 时产生明显冷感。
规范规定：
民用建筑的主要房间 16-24℃； 公共建筑和工业建筑值班温度 5℃; 采用地板辐射供暖时 18-19℃
值班供暖温度------5 ℃保证室内工艺设备不冻结
对层高超过4 m的房间，地面、天棚、外墙和
Q/
Q1/, j

Q/ 1,x
Q2/
Q3/
围护结构 基本耗热量
围护结构 冷风渗透 冷风侵入 附加耗热量 耗热量 耗热量
• 一、围护结构的传热过程
1、目前普遍采用的方法——稳态计算方法
Q = K F (tn - tw)a
实际过程为非稳态传热过程
按稳态传热计算围护结构耗热量的原因
•由于不稳定传热计算比较复杂 •冬季室内外平均温差比室外温度日波动值大 • 连续供暖，室外温度波动时，引起内表面温度波动
L0

a1
(

w
v
2 0
/ 2)b
a1——外门窗缝隙的渗风系数(由新版手册P312表5.1-10 查取) V0——冬季室外最多风向下的平均风速
m Cr C f (n1/b C)Ch
Cr——热压系数，新版手册P312表5.1-11
△Cf——风压差系数，取0.7 n ——纯风压作用下渗风量的朝向修正系数
--Q4 --Q3
+ Q10 --Q5
--Q2
3.建筑物或房间得失热量的途径：
失热量有：
1) 围护结构传热耗热量Q1； 2) 冷风渗透耗热量Q2； 3) 冷风侵入耗热量Q3； 4) 水分蒸发耗热量Q4； 5) 加热运入冷物料和运输工具的耗热量Q5；
6) 通风耗热量 Q6；
得热量有:
7) 工艺设备散热量(生产车间最小负荷班的) 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)太阳辐射得热量Q10； 11)通过其它途径散失或获得的热量Q11。
C ——作用于外门、窗缝隙两侧的有效热压差与有效风压差
之比
Ch 0.3h 0.4
Ch——外门、窗缝隙所在高度的高度修正系数
大城市
Ch 0.4h0.4
中小城市及大城 市郊区
C

70(tn'
tw )(hZ
h) /[C f
v02
(273

t
/ n
)h0.4
]
(大城市)
C

50(tn'
tw )(hZ
各房间的内外隔墙），
• 当内外温差△t<5℃时，可不计算其传热耗热量;
△t<5℃，且通过隔墙和楼板的传热量大于该 房间热负荷的10%时，尚应计算其传热量 。
1．室内计算温度tn
指距地面2m以内人们活动地区的平均空温度,各处 温度不同，随高度而变化 其主要取决于：建筑房间使用功能对舒适性的要求 与地区、冷热源情况、经济条件和节能要求等因素有关
a tn th
tn

t
/ w
见附录1-2。实测统计值。大小取决于不 供暖房间的保温状况、通风情况及周围环
境。
• 封闭阳台温差修正系数：
南向——0.5 北向——0.7 东西向——0.6
4. 围护结构的传热系数k
1）匀质多层材料的k 2）两种以上材料组成、两向非匀质围护结构的k 3）空气间层的k 4）地面的k
考虑朝向、风力、高度修正后的围护结构总耗热量：
Q1/ Q1/, j Q1/,x
(1 xg ) akF(tn tw/ )(1 xch x f )W
四、其它修正(参见新版《实用供热空调设计手册》 ) 对于公用建筑： 1）两面外墙修正 lang
房间有两面及两面以上外墙时，将外墙、外门、窗的 基本耗热量附加5%。
h) /[C f
v02
(273

t
/ n
)h0.4
]
(中小城市及大城市郊区)
hz——纯热压作用下建筑物中和面标高 tn/——建筑物内热压竖井内的空气温度
V的计算
说明：
• 旧版规范～多层建筑仅考虑风压，高层建筑综合考虑
风压和热压。
• 现行规范～多、高层建筑均考虑风压和热压。
• 授课思路：先介绍仅考虑风压的多层建筑的V计算方法，再
介绍综合考虑热压和风压、适用于多层和高层建筑的V计算的
新方法。
1. 缝隙法
V Lln
L——每米门、窗缝隙渗入的空气量，m3/h.m (P20表1-7) l——门、窗缝隙的计算长度，m n——渗透空气量的朝向修正系数 (P323 附表1-6 )
1.供暖系统的热负荷 度指t在n,供某暖一系室统外在温单度位tw时下间，内为向了建达筑到物要供求给的的室热内量温。
它随着建筑物得失热量的变化而变化。
Q 随tw变化。如何确定设计依据？
• 供暖系统的设计热负荷——在设计室外温度 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Q’。
很小接近稳态
• 室内温度允许有一定波动
实践证明此法可行。 （讨论：为什么，什么情况下不可以采用稳态计算法）
北京室外气温和室内控制温度比较
温度(℃)
35 30 25 20 15 10
5 0 -5 -10 -15
0
28.6℃ 18℃
夏季 t
26℃
夏季室内控制温度 冬季室内控制温度
夏季室外气温 冬季室外气温
外墙、屋顶）的传热系数，可直接查取。
• 资料中的外墙传热系数是考虑热桥后的平均传
热系数，可直接应用。
• 当房间地面沿外墙有供暖管道地沟时，该房间
可不计算地面耗热量。
• 封闭阳台内窗户及阳台门上部可按双层窗考虑。
第三节 围护结构附加耗热量
一、朝向修正耗热量 Qch
•
考虑建筑物太阳辐射得热影响。
-15%~-30% -10%-15% 南 -10%-15%
• 确定原则：
1）围护结构热惰性原理。 2）不保证天数法。
规范规定:采用历年(20年)平均每年不保证5天的 日平均温度,一般取整值。
• 新版手册tw/有所提高。
3. 温差修正系数a
何时进行温差修正？
如何修正？
室 外
tw
非
供 暖
th
房
间
供
暖 房
tn
间
q/ kF(tn th ) akF(tn tw/ )
• Notice：城市住宅小区一般不存在风力附加，但计算独立
式别墅时需加以注意，酌情选择合适的风力附加系数。
三、高度附加耗热量 Qg
• 计算方法：房间高度>4 m时，每高出1 m，Qj+
Qch+Qf附加2%，但总的附加率xg≯15%。
• 计算基础：基本耗热量和其它附加耗热量的总
和上。
• 注：楼梯间不适用此项附加。
• 说明:
空调建筑室内通常保持正压,因而在一般情况下, 不计算门窗缝隙渗入室内的冷空气（夏季为热空 气）的耗热量。
第四节 冷风渗透耗热量
计算公式：
Q2'

0.278
V wCP (tn

t
/ w
)
V——经门、窗缝隙渗入室内的空气量；
w ——供暖室外计算温度下的干空气密度；
CP ——冷空气的定压比热容，=1 kJ/(kg.℃)。
门窗分别采用不同的室内温度。
地面耗热量 屋顶、天窗耗热量 门、窗、墙耗热量
工作地点空气温度 tg； 屋顶下空气温度 td=tg+△t(H-2); 室内平均温度 tp,j=(tg+td)/2
△t——温度梯度。一般由实验测定或按同类厂房已有资料确定无资 料时取0.3-1.5℃/m
H——屋顶距地面高度
2. 供暖室外计算温度tw/
• 修正方法：围护结构不同，采用
不同的朝向修正率 Q1,j’ ×xch。
• 计算基础
用垂直的外围护结构
-5% 东
（门、 窗、外墙及 屋顶 的垂直部分） 的基本耗 热量乘以 相应的朝向修正率。
0~10%
北 0~10%
西 -5% 0~10%
Notice of xch
1） xch是一个范围值。选用时，要考虑当地冬季日照率、 太阳辐射强度、建筑物的使用和遮阳情况。
第一节 供暖系统的设计热负荷
4. 采暖系统热负荷的建立基础—保持室内温度下的 热平衡
在任一时刻，在室内温度恒定的情况下，
房间失热量=房间得热量
Q补充=Q失―Q得
tR=20℃
Q失
Q得
供暖设计热负荷的基本公式
Q / Q1/ Q2/ Q3/ Q1/0
基本耗热量 Q1/, j
Q1/,x 附加耗热量
2）窗墙面积比过大修正 m
窗墙（不含窗）面积比大于1:1时，外窗基本耗热量 附加10%。
gc
3）高层建筑外窗的风力修正 gc
按单、双层钢窗在不同高度和室外风速下分别考虑 0%-15%和0%-7%的K值附加率进行修正，详见手册。
4）间歇附加 jan
仅白天使用，附加20%；不经常使用，附加30%。 对外墙、外窗、外门、地面、顶棚均适用，附加在其 它项之上。
• 影响因素：
室内设计温度tn 、室外设计温度t’w 、围护结构 它是设计供暖系统的最基本依据。 计算目的：
设计散热器 设计输送管道 设计热源
Next:如何确定设计热负荷（计算原理）？
热负荷的确定
Q/ Qs/h Qd/ Q1/ Q2/ Q3/ Q1/0
--Q6 --Q1
2）仅对外围护结构的垂直部分进行朝向。
3）日照率<35%的地区，东南、西南和 南向修正率采用--10%~0%，东、西 向不做修正。
二、风力附加耗热量 Qf • 考虑室外风速变化影响。
• 室外换热系数αw，v<4m/s， • 计算方法与计算基础：高地、海边、旷野，垂直外
围护结构基本耗热量附加5%-10%（xf）。
5. F
原则：按散热面积丈量
线屋 门 面外
计顶 、 （墙
——
—— ——
算、 窗 除
。地
底
面
层按
外 ）本
墙 计层
外 净 高地
Leabharlann Baidu
墙 空 ，面
内 尺 按上
表 寸 外表
面
廓面
与
尺到
内
寸上
墙
计层
中
宽地
心
。面
上
表
地下室面积丈量
从与室外地面相平的墙面开始划分四个地带
Notice of K (sup.)
• 手册有常见新型节能建筑的围护结构（窗户、