室内供暖系统的设计热负荷学习教案

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1、室内供暖系统的设计室内供暖系统的设计(shj)热负荷热负荷第一页，共65页。第1页/共65页第二页，共65页。第2页/共65页第三页，共65页。第3页/共65页第四页，共65页。建筑物失热量：建筑物失热量：（1）围护结构的耗热量；）围护结构的耗热量；（2）加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，称冷风渗透耗热量；）加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，称冷风渗透耗热量；（3）加热由门、孔洞及相邻房间侵入）加热由门、孔洞及相邻房间侵入(qnr)的冷空气的耗热量，称冷风侵入的冷空气的耗热量，称冷风侵入(qnr)耗热量；耗热量；（4）水分蒸发的耗热量；）水分蒸发的耗热量；（5）加热由外部运入的

2、冷物料和运输工具的耗热量；）加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量；（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；）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；（7）通过其它途径的耗热量。）通过其它途径的耗热量。第4页/共65页第五页，共65页。第5页/共65页第六页，共65页。QQQQQQQdsh10321第6页/共65页第七页，共65页。l在工程设计在工程设计(shj)中，供暖系统的设计中，供暖系统的设计(shj)热负荷，一般可分为以下几部分进行计算：热负荷，一般可分为以下几部分进行计算：1.j1.x23QQQQQ围护结构的基本围护结构的基本(jbn)耗热耗热量量

3、围护结构的附加耗围护结构的附加耗热量热量冷风渗透耗热量冷风渗透耗热量冷风侵入耗热量冷风侵入耗热量第7页/共65页第八页，共65页。第8页/共65页第九页，共65页。ntwtq=KF(tn-tw) 第9页/共65页第十页，共65页。nt第10页/共65页第十一页，共65页。第11页/共65页第十二页，共65页。wtwt第12页/共65页第十三页，共65页。第二节第二节 围护结构基本围护结构基本(jbn)耗热量耗热量第13页/共65页第十四页，共65页。q= KF(tn-th) =KF(tn-tw)nhnwtttta第二节第二节 围护结构基本围护结构基本(jbn)耗热量耗热量第14页/共65页第十

4、五页，共65页。围围 护护 结结 构构 特特 征征a外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等外墙、屋顶、地面以及与室外相通的楼板等1.00闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等闷顶和与室外空气相通的非采暖地下室上面的楼板等 0.90与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙(16层建筑层建筑)0.60与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙与有外门窗的不采暖楼梯间相邻的隔墙(730层建筑层建筑)0.50非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时非采暖地下室上面的楼板，外墙上有窗时0.75非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以上时非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗

5、且位于室外地坪以上时0.60非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时非采暖地下室上面的楼板，外墙上无窗且位于室外地坪以下时0.40与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙与有外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.70与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙与无外门窗的非采暖房间相邻的隔墙0.40伸缩缝墙、沉降缝墙伸缩缝墙、沉降缝墙0.30防震缝墙防震缝墙0.70温差温差(wnch)修正系数（修正系数（a）第二节第二节 围护结构基本围护结构基本(jbn)耗热耗热量量第15页/共65页第十六页，共65页。第二节第二节 围护结构基本围护结构基本(jbn)耗热量耗热量第16页/共65页第十七页，共65页。第二

6、节第二节 围护结构基本围护结构基本(jbn)耗热量耗热量围护结构的传热系数围护结构的传热系数K值值l地面的传热系数地面的传热系数 (划分划分(hu fn)地带法）地带法） 室内地面的传热系数随着离外墙的远近的变化而变化。室内地面的传热系数随着离外墙的远近的变化而变化。 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。 在离外墙约在离外墙约8米以远米以远(yyun)的地面，传热量基本不变。的地面，传热量基本不变。第17页/共6

7、5页第十八页，共65页。地地 带带（W）（W）第一地带第一地带第二地带第二地带第三地带第三地带第四地带第四地带2.152.154.304.308.608.6014.214.20.470.470.230.230.120.120.070.07非保温非保温(bown)(bown)地面的传热系数和热阻地面的传热系数和热阻地面传热地面传热(chun r)(chun r)地带的划分地带的划分l（1）贴土非保温地面）贴土非保温地面(组成地面的组成地面的各层材料中，导热各层材料中，导热(dor)系数均大于系数均大于1.16 W/m的保温层的保温层)第二节第二节 围护结构基本耗热量围护结构基本耗热量第18页/共

8、65页第十九页，共65页。001niiiRR 0R0Rii第二节第二节 围护结构基本围护结构基本(jbn)耗热量耗热量第19页/共65页第二十页，共65页。001.18RR第二节第二节 围护结构基本围护结构基本(jbn)耗热量耗热量第20页/共65页第二十一页，共65页。围护结构传热围护结构传热(chun r)(chun r)面积的尺寸丈量面积的尺寸丈量规则规则第二节第二节 围护结构基本围护结构基本(jbn)耗热量耗热量第21页/共65页第二十二页，共65页。地下室面积地下室面积(min j)(min j)的丈量的丈量第22页/共65页第二十三页，共65页。围护结构的附加围护结构的附加耗热量耗

9、热量朝向修正耗热量风力附加耗热量高度附加耗热量第23页/共65页第二十四页，共65页。朝向修正耗热量产生原因朝向修正耗热量产生原因室内因阳光射入而得到的热量室内因阳光射入而得到的热量向阳面围护结构外表面温度升高。向阳面围护结构外表面温度升高。失热量减少失热量减少 向阳面围护结构，向阳面围护结构，K值较小值较小第24页/共65页第二十五页，共65页。 围护结构的基本耗热量，是在稳定条件下，计算围护结构的基本耗热量，是在稳定条件下，计算得出的。得出的。 实际耗热量会受到气象条件以及建筑物情况等各实际耗热量会受到气象条件以及建筑物情况等各种因素种因素(yn s)(yn s)影响而有所增减。由于这些因

10、素影响而有所增减。由于这些因素(yn (yn s)s)影响，需要对围护结构基本能热量进行修正影响，需要对围护结构基本能热量进行修正第25页/共65页第二十六页，共65页。 按围护结构的不同按围护结构的不同(b tn)朝向，选择不同朝向，选择不同(b tn)的朝向修正率的朝向修正率第26页/共65页第二十七页，共65页。 风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正。修正。 在计算围护结构基本耗热量时，外表面换热系数是对应风速约在计算围护结构基本耗热量时，外表面换热系数是对应风速约为为4m/s的计算值。我国大部分地区冬季平均

11、风速一般为的计算值。我国大部分地区冬季平均风速一般为23m/s。因此，在一般情况下，不必考虑风力附加。因此，在一般情况下，不必考虑风力附加。 只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内城镇、厂区内(q ni)特别高出的建筑物，才考虑垂直的外围护特别高出的建筑物，才考虑垂直的外围护结构附加结构附加510。第27页/共65页第二十八页，共65页。l高度附加耗热量是考虑房屋高度对围护结构耗热量的影响而附加的耗热量。高度附加耗热量是考虑房屋高度对围护结构耗热量的影响而附加的耗热量。l计算方法：计算方法：l 民用建筑筑和工业辅

12、助建筑物民用建筑筑和工业辅助建筑物(楼梯间除外楼梯间除外)的高度附加率，当房间高度大于的高度附加率，当房间高度大于4m时，高出时，高出1m应附加应附加2，但总的附加率不应大于，但总的附加率不应大于15。l 应注意应注意:高度附加率，应附加于房间各围护结构基本耗热量和其它附加高度附加率，应附加于房间各围护结构基本耗热量和其它附加(修正修正(xizhng)耗热量的总和上。耗热量的总和上。第28页/共65页第二十九页，共65页。综上所述：通过综上所述：通过(tnggu)外围护结构的总耗热量可表示为外围护结构的总耗热量可表示为高度高度(god)附加附加率率朝向附加率朝向附加率风力附加率风力附加率fch

13、wngxjxxttKFxQQQ11, 1, 11第29页/共65页第三十页，共65页。计热负荷中占有不小的份额。计热负荷中占有不小的份额。第30页/共65页第三十一页，共65页。影响。对于高层建筑，则应考虑影响。对于高层建筑，则应考虑风压与热压综合作用的结果。风压与热压综合作用的结果。第四节第四节 冷风冷风(lngfng)渗透耗热量渗透耗热量第31页/共65页第三十二页，共65页。第四节第四节 冷风冷风(lngfng)渗透耗热量渗透耗热量)(278. 02wnwpttLcQ L 经门窗缝隙渗入室内的总空气量，经门窗缝隙渗入室内的总空气量，m3/h；w供暖供暖(n nun)室外计算温度下的空气密

14、度，室外计算温度下的空气密度，kg/m3；Cp冷空气的定压比热容，冷空气的定压比热容，Cp1kJ/(kg)； 0.278单位换算系数，单位换算系数， 1kJ/h0.278W。第32页/共65页第三十三页，共65页。nLlL0L0每米门窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季每米门窗缝隙渗入室内的空气量，按当地冬季(dngj)室外平均风速，室外平均风速，m3/(m.h)l门、窗缝隙的计算长度，门、窗缝隙的计算长度，m；n渗透空气量的朝向修正系数。渗透空气量的朝向修正系数。第四节第四节 冷风冷风(lngfng)渗透耗热量渗透耗热量第33页/共65页第三十四页，共65页。)(278.02wnwpttVcQ

15、第四节第四节 冷风冷风(lngfng)渗透耗热量渗透耗热量第34页/共65页第三十五页，共65页。第四节第四节 冷风冷风(lngfng)渗透耗热量渗透耗热量第35页/共65页第三十六页，共65页。30.278()wnwQVc tt 冷风侵入耗热量：冷风侵入耗热量： 在冬季受风压和热压作用下，冷空气由开启在冬季受风压和热压作用下，冷空气由开启(kiq)的外门侵入室内，这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量。的外门侵入室内，这部分冷空气加热到室内温度所消耗的热量。 简化简化(jinhu)计算方法：计算方法：外门基本耗热量乘以附加率外门基本耗热量乘以附加率第36页/共65页第三十七页，共65页。第3

16、7页/共65页第三十八页，共65页。图图1-8 例题例题1-1热负荷热负荷(fh)计算示意图计算示意图 第38页/共65页第三十九页，共65页。第39页/共65页第四十页，共65页。第40页/共65页第四十一页，共65页。第41页/共65页第四十二页，共65页。第42页/共65页第四十三页，共65页。第43页/共65页第四十四页，共65页。第44页/共65页第四十五页，共65页。第45页/共65页第四十六页，共65页。第46页/共65页第四十七页，共65页。第47页/共65页第四十八页，共65页。36.238033.5503.232521QQQ101房间采暖设计房间采暖设计(shj)热负荷热负

17、荷第48页/共65页第四十九页，共65页。第49页/共65页第五十页，共65页。 tK热压作用热压作用(zuyng)(zuyng)原理图原理图曲线曲线1楼梯间及竖井热压分布线；楼梯间及竖井热压分布线；曲线曲线2各层外窗热压分布各层外窗热压分布线线曲线曲线2各层外窗热压分布线各层外窗热压分布线wgrznPhh（） （）第50页/共65页第五十一页，共65页。 冬季建筑物的内、外温度不同，冬季建筑物的内、外温度不同，由于空气的密度差，室外由于空气的密度差，室外(sh wi)(sh wi)空气在底层一些楼层的门窗缝隙进入，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通过建筑物内

18、部楼梯间等竖直贯通通道上升，然后通过顶层一些楼层的门道上升，然后通过顶层一些楼层的门窗缝隙排除。这种引起空气流动的压窗缝隙排除。这种引起空气流动的压力称为热压。力称为热压。第51页/共65页第五十二页，共65页。 Pr Pr理论热压，理论热压，PaPa；ww供暖室外计算温度供暖室外计算温度(wnd)(wnd)下的空气密度，下的空气密度，kg/m3 kg/m3 ；nn形成热压的室内空气柱密度，形成热压的室内空气柱密度，kg/m3kg/m3；h h 计算高度，计算高度，m m；hz hz 中和面标高，中和面标高，m m；指室内外压差为零的界面。通常在纯热压作用下，可近似取建筑；指室内外压差为零的界

19、面。通常在纯热压作用下，可近似取建筑物高度的一半。物高度的一半。gg重力加速度，重力加速度，g g9.81 m/s29.81 m/s2ghhpnwZr(1)(1)理论热压计算理论热压计算(2)(2) 假设沿建筑物各层完全畅通假设沿建筑物各层完全畅通(chngtng)(chngtng)，热压主要由室外空气与楼，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，可按下式计算成的理论热压，可按下式计算 当门窗中心处于中和面以下时，热压为正值，室外当门窗中心处于中和面以下时

20、，热压为正值，室外(sh wi)(sh wi)空气压力高空气压力高于室内空气压力，冷空气由室外于室内空气压力，冷空气由室外(sh wi)(sh wi)渗入室内；反之，室内空气压力高渗入室内；反之，室内空气压力高于室外于室外(sh wi)(sh wi)空气压力，热空气由室内渗出室外空气压力，热空气由室内渗出室外(sh wi)(sh wi)。第52页/共65页第五十三页，共65页。(2) (2) 实际实际(shj)(shj)热压差计算热压差计算ghhcpcpnwZrrrr热压系数热压系数(xsh)cr 取值取值表表 内部隔断情况 开敞空间 有内门或房门 有前室门、楼梯间门或走廊两端设门 密闭性差

21、密闭性好 密闭性差 密闭性好 cr1.0 1.00.8 0.80.6 0.60.4 0.40.2 cr cr ：热压系数，与空气从底层部分渗：热压系数，与空气从底层部分渗入而从顶层入而从顶层(dn(dn cn cn) )部分渗出部分渗出的流通路程的阻力状况有关。的流通路程的阻力状况有关。 曲线曲线1楼梯间及竖井热压分布线；楼梯间及竖井热压分布线；曲线曲线2各层外窗热压分布线各层外窗热压分布线第53页/共65页第五十四页，共65页。 1. 1. 风压风压高层建筑遇到的特殊问题之一，就是需要考虑风速随高度高层建筑遇到的特殊问题之一，就是需要考虑风速随高度(god)(god)的变化。当风吹过建筑物时

22、，空气会经过迎风面方向的门窗的变化。当风吹过建筑物时，空气会经过迎风面方向的门窗缝隙渗入，而从背风向的缝隙渗出。冷风渗透量取决于门窗两侧的风缝隙渗入，而从背风向的缝隙渗出。冷风渗透量取决于门窗两侧的风压差，它们的关系是由实验来确定的。压差，它们的关系是由实验来确定的。第54页/共65页第五十五页，共65页。vh vh 高度高度h h处的风速，处的风速，m/sm/s；v0 v0 高度高度h0h0处的风速，处的风速，m/sm/s；h0 h0 基准高度，基准高度，h=10mh=10m；幂指数，与地面的粗糙度有关幂指数，与地面的粗糙度有关(yugun)(yugun)， 一般一般可取可取0.20.2。0

23、0hhvvh02 . 02 . 0000631. 010vhhvhhvvh(1) (1) 室外室外(sh (sh wi)wi)风速风速 第55页/共65页第五十六页，共65页。(2) (2) 理论理论(lln)(lln)风压差风压差 22hfvpw(3)(3)有效有效(yuxio)(yuxio)风压差风压差22.0202)631.0(22hvcvcpwfwfhfcfcf风压差系数风压差系数(xsh)(xsh)，一般取，一般取cf=0.7 cf=0.7 第56页/共65页第五十七页，共65页。第57页/共65页第五十八页，共65页。1.1.p p与单位与单位(dnwi)(dnwi)缝隙长度渗透空

24、气量缝隙长度渗透空气量 L L之间的关之间的关系系bpaLaa外门窗缝隙外门窗缝隙(fngx)(fngx)渗风系渗风系数数bb外门窗缝隙外门窗缝隙(fngx)(fngx)渗风指数。木窗，渗风指数。木窗，b=0.56b=0.56；钢；钢窗，窗，b=0.67b=0.67；铝窗，；铝窗，b=0.78b=0.78第58页/共65页第五十九页，共65页。bfbwbwfbffhhcvavcapaLh)631.0()2(24.022024.04.023.0631.0hhccfhbhfhcLL0bwvaL)2(200ChCh高度高度(god)(god)修正系数修正系数, ,当当h 10mh -1c-1时，若时

25、，若m0m0m0，则，则该朝向有冷风渗透。该朝向有冷风渗透。hh计算层门、窗中心线标高，计算层门、窗中心线标高，m m。分母中。分母中h h是计算风压差时的取值。是计算风压差时的取值。 当当h 10mh 10m时，仍应按基准时，仍应按基准(jzhn)(jzhn)高度高度 h h10m 10m 取值；取值； bmLL0第61页/共65页第六十二页，共65页。bmLlLlL0)(278.02wnwpttLcQ第62页/共65页第六十三页，共65页。4 . 02027370nwnfZttthvchhc1.4 . 03 . 0 hch2.hbfrccnccm/13.bwvaL)2(2004.bmLlL05.)(278.02wnwpttLcQ6.C-1Q2=0C-1m0第63页/共65页第六十四页，共65页。第64页/共65页第六十五页，共65页。