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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
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