第2章-热负荷计算-(2).ppt

第第2章章 热负荷计算热负荷计算 2.1室内外空气计算参数室内外空气计算参数 2.2冬季建筑的热负荷冬季建筑的热负荷 2.3计算例题计算例题.建筑热工分区：建筑热工分区：严寒地区：最冷月平均温度严寒地区：最冷月平均温度 1010。最热月平最热月平 均温度均温度25292529。设计要求：必须充分满足夏季防热要求，一般可不设计要求：必须充分满足夏季防热要求，一般可不考虑冬季保温。考虑冬季保温。.温和地区：最冷月平均温度温和地区：最冷月平均温度0 01313，最热月平均温度最热月平均温度18182 25 5的地区。的地区。设计要求：部分地区考虑冬季保暖，一般可不考设计要求：部分地区考虑冬季保暖，一般可不考 虑夏季防热虑夏季防热 .1 1、冷负荷：为补偿房间得热，保持一定热湿环境，在单位时、冷负荷：为补偿房间得热，保持一定热湿环境，在单位时间内所需向房间供应的冷量，称为冷负荷。间内所需向房间供应的冷量，称为冷负荷。2 2、热负荷：为补偿房间失热在单位时间内所需向房间供应的、热负荷：为补偿房间失热在单位时间内所需向房间供应的热量，称为热负荷。热量，称为热负荷。3 3、湿负荷：为了维持房间湿度恒定需从房间除去湿量称为湿、湿负荷：为了维持房间湿度恒定需从房间除去湿量称为湿负荷。负荷。4 4、正确确定冷热湿负荷的意义、正确确定冷热湿负荷的意义：负荷计算是暖通空调设计的负荷计算是暖通空调设计的依据，关系到环境指标，保证设备容量大小，方案确定，系统依据，关系到环境指标，保证设备容量大小，方案确定，系统管道大小等。管道大小等。5 5、冷、热、湿负荷计算依据、冷、热、湿负荷计算依据：室外气象参数和室内空气参数。.2.1室内外空气计算参数室内外空气计算参数一一 、室外空气计算参数、室外空气计算参数（1 1）室外空气计算参数：指在负荷计算中所采用）室外空气计算参数：指在负荷计算中所采用的室外空气参数。的室外空气参数。（2 2）确定室外空气计算参数：按现行的）确定室外空气计算参数：按现行的民用建民用建筑供暖通风与空气调节设计规范筑供暖通风与空气调节设计规范（GB50736-GB50736-20122012）中规定的计算参数。）中规定的计算参数。.（3 3）我国确定室外空气计算参数的基本原则：按不）我国确定室外空气计算参数的基本原则：按不保证天数（小时数）法，即全年允许有少数时间不保证天数（小时数）法，即全年允许有少数时间不保证室内温湿度标准。若必须全年保证时，参数需保证室内温湿度标准。若必须全年保证时，参数需另行确定。另行确定。（4 4）室外空气计算参数主要有：）室外空气计算参数主要有：供暖室外计算温度：供暖室外计算温度：供暖室外计算温度的确定：规范规定取冬季历供暖室外计算温度的确定：规范规定取冬季历年年平均不保证平均不保证5 5天的日平均温度。天的日平均温度。.供暖室外计算温度确定方法有：供暖室外计算温度确定方法有：围护结构的热惰性原理围护结构的热惰性原理 不保证天数的原则不保证天数的原则 我国采用的是我国采用的是不保证天数的原则不保证天数的原则来确定的来确定的供暖室外计算温度供暖室外计算温度.供暖室外计算温度的用途：计算供暖建筑物围护结供暖室外计算温度的用途：计算供暖建筑物围护结构的热负荷；以构的热负荷；以及计算消除有害污染物通风的进风及计算消除有害污染物通风的进风热负荷。热负荷。冬季通风室外计算温度冬季通风室外计算温度 :通风室外计算温度的确定：取累年最冷月平均温度。通风室外计算温度的确定：取累年最冷月平均温度。通风室外计算温度的用途：计算消除余热余湿的全通风室外计算温度的用途：计算消除余热余湿的全面通风。面通风。.二、室内空气计算参数二、室内空气计算参数室内空气计算参数选择考虑因素：1、房间使用功能对舒适性的要求2、地区、冷热源情况、经济条件和节能要求等因素。对舒适性空调、供暖室内计算参数的要求，参见规范及相关设计手册。工艺性空调根据工艺及卫生要求来确定，参见规范及空气调节设计手册。.1）冬季室内计算温度室内计算温度 ：定义：室内计算温度指距地面定义：室内计算温度指距地面2m2m以内人们活以内人们活动区域的平均空气温度。动区域的平均空气温度。当人体衣着适宜，保暖量充分且处于安静状当人体衣着适宜，保暖量充分且处于安静状况时：室内温度况时：室内温度20 20 比较舒服，比较舒服，18 18 无冷感，无冷感，15 15 为明显冷感温度界限。为明显冷感温度界限。.民用建筑冬季供暖室内设计参数：寒冷和严寒地区主要房间 1824夏热冬冷地区主要房间 1822辅助建筑物及辅助用房 浴室 不应低于25 更衣室 不应低于25 办公室、休息室 不应低于18 食堂 不应低于18 盥洗室、厕所 不应低于12.2.2 冬季建筑的热负荷冬季建筑的热负荷一.什么是热负荷？什么是热负荷？人们为了生产和生活上的需要，要求室内能够人们为了生产和生活上的需要，要求室内能够维持一定的温度。维持一定的温度。在冬季由于室内、外温度的差别，就会有热量在冬季由于室内、外温度的差别，就会有热量自室内不断地传向室外，从而导致室内温度的降低。自室内不断地传向室外，从而导致室内温度的降低。为了维持室内温度不变，就需要不断地向室内供给为了维持室内温度不变，就需要不断地向室内供给热量，这部分供给的热量就称之为热负荷。热量，这部分供给的热量就称之为热负荷。.1.1.热负荷热负荷Q的确定方法：是由冬季供暖房间的热平衡决定的。的确定方法：是由冬季供暖房间的热平衡决定的。如：如：失热量有：失热量有：Q 1、Q2、Q3、Q4、Q5 、Q6.得热量有：Q 7、Q8、Q9、Q10 、Q11.则：Q失=Q 1+Q2+Q3+Q4+Q5 +Q6 Q得=Q 7+Q8+Q9+Q10 +Q11.供暖房间的热平衡。即：Q失=Q得+Q 则热负荷：Q=Q失-Q得.民用建筑民用建筑：失热量：围护结构耗热量、由门窗缝隙渗入冷空气（冷风渗透）、外门开启侵入冷空气（冷风侵入）。得热量：太阳辐射工业建筑工业建筑：失热量：除上述民用建筑失热量项目，还有冷物料运输工具、水分蒸发、通风等。得热量：太阳辐射、设备散热、热物料等.2.热负荷Q的特点：随着室外温度的变化而变化。因为室外温度的变化直接导致了供暖房间得、失热量的变化。3.供暖系统的设计热负荷：指在设计室外温度下，为达到要求的室内温度，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。供暖房间的热平衡。即：供暖房间的热平衡。即：Q Q失失=Q=Q得得.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。.二、围护结构的耗热量二、围护结构的耗热量围护结构耗热量包含内容围护结构耗热量包含内容：围护结构温差传热量。冷风渗透（缝隙渗入冷空气）耗热量。冷风侵入（外门开启侵入）耗热量。太阳辐射得热量。上述代数和为围护结构耗热量围护结构耗热量，.为简化计算为简化计算可将可将围护结构温差传热量分为：围护结构温差传热量分为：围围护结构护结构基本耗热量和附加（修正）耗热量；基本耗热量和附加（修正）耗热量；即：即：围护结构的基本耗热量，按一维稳定传热计算。围护结构的基本耗热量，按一维稳定传热计算。.1 1、围护结构的基本耗热量按下式计算：、围护结构的基本耗热量按下式计算：j部分围护结构的基本耗热量，W；j部分围护结构的传热面积，；j部分围护结构的传热系数，W/；冬季室内计算温度，；供暖室外计算温度，；围护结构的温差修正系数，无量纲，见表2-4.式中：式中：F F 供暖房间所计算的围护结构表面积，供暖房间所计算的围护结构表面积，K K 供暖房间所计算的围护结构的传热系数供暖房间所计算的围护结构的传热系数W/W/t th h 不供暖房间或空间的空气温度，不供暖房间或空间的空气温度，温差修正系数。温差修正系数。计算温差修正系数的示意图计算温差修正系数的示意图 1-1-供暖房间；供暖房间；2-非供暖房间非供暖房间 温差修正系数温差修正系数 ：计算与大气不直接接触的外围护结构的基本计算与大气不直接接触的外围护结构的基本耗热量耗热量.围护结构的温差修正系数围护结构的温差修正系数 表表2-42-4 序号围护结构特征a1外墙、平屋顶及直接接触室外空气的楼板等1.002带通风间层的平屋顶，坡屋顶闷顶及与室外空气相同的不供暖地下室上面的楼板等0.903与有外门窗的不供暖楼梯间相邻的隔墙16层多层建筑730层高层建筑0.60 0.504不供暖地下室上面的楼板当外墙上有窗户时当外墙上无窗户且位于室外地坪以上时外墙上无窗户且位于室外地坪以下时0.600.405与有外门窗的不供暖房间相邻的隔墙与无外门窗的不供暖房间相邻的隔墙0.700.406伸缩缝、沉降缝墙抗震缝墙0.300.70.规范规范5.2.55.2.5：与相邻房间的温差大于或等与相邻房间的温差大于或等于于5 5，或通过隔墙和楼板等的热量大于房间热，或通过隔墙和楼板等的热量大于房间热负荷的负荷的10%10%时，应计算通过通过隔墙和楼板等时，应计算通过通过隔墙和楼板等的传热量。的传热量。.的确定：的确定：a a、外墙高度，本层地面到上层地面（中间层）。、外墙高度，本层地面到上层地面（中间层）。底层：由地面下表面到上层地面。底层：由地面下表面到上层地面。顶层：平屋顶，地面到屋顶外表面。顶层：平屋顶，地面到屋顶外表面。斜屋面：到屋顶的保温层表面。斜屋面：到屋顶的保温层表面。长：外表面到外表面，外表面到中心线，中心线到中心线。长：外表面到外表面，外表面到中心线，中心线到中心线。b b、门、窗按净空尺寸。、门、窗按净空尺寸。c c、地面、屋顶面积，地面和屋顶按内廓尺寸，平屋顶按外廓。、地面、屋顶面积，地面和屋顶按内廓尺寸，平屋顶按外廓。d d、地下室，位于室外地面以下的外墙，按地面计算。、地下室，位于室外地面以下的外墙，按地面计算。.围护结构传热面积的丈量围护结构传热面积的丈量:围护结构传热面积的尺寸丈量规则围护结构传热面积的尺寸丈量规则.地下室面积的丈量地下室面积的丈量.围护结构的传热系数围护结构的传热系数 值值 a a.匀质多层材料的传热系数匀质多层材料的传热系数 值，一般建筑物的外墙和屋值，一般建筑物的外墙和屋顶都属于匀质多层材料的平壁结构。顶都属于匀质多层材料的平壁结构。b b.由两种以上材料组成的、两向非匀质围护结构的传热系数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，比如从节能的角度出发，采用各种形式的空心砌值，比如从节能的角度出发，采用各种形式的空心砌块，或保温材料等。块，或保温材料等。c.c.空气间层传热系数空气间层传热系数 值。值。规范表规范表5.1.8-45.1.8-4 d d.地面的传热系数。地面的传热系数。(划分地带法）划分地带法）.a.a.匀质多层材料的平壁结构匀质多层材料的平壁结构.b.b.由两种以上材料组成的、两向非匀质围护结构的传热由两种以上材料组成的、两向非匀质围护结构的传热系数系数K K值。首先求出围护结构的平均传热阻值。首先求出围护结构的平均传热阻 .修修 正正 系系 数数 注1.当围护结构由两种材料组成，应取较小值，为较大值。2.当围护结构由两种材料组成，值应由 确定。3.当围护结构中存在圆孔时，应先将圆孔折成方孔再计算。两向非匀质围护结构传热系数K值，再用下式确定：W/W/m2 .非保温地面的传热系数和热阻非保温地面的传热系数和热阻 地面传热地带的划分地面传热地带的划分c.c.地面的传热系数地面的传热系数地面通常用地带划分法：地面通常用地带划分法：第一地带=0.47 W/第二地带=0.23 W/第三地带=0.12 W/第四地带=0.07 W/.（1）贴土非保温地面(组成地面的各层材料的导热系数都大于1.16 W/m)各地带的热阻值见上表（2）贴土保温地面(组成地面的各层材料中，有导热系数小于1.16 W/m的保温层)各地带的热阻值，可按下式计算：m2/W 式中：贴土保温地面的热阻，m2/W；.非保温地面的热阻，m2/W；保温层的厚度，m；保温材料的导热系数，W/m（3）铺设在地垄墙上的保温地面各地带的换热阻值，可按下式计算：m2/W.2.2.围护结构的附加耗热量围护结构的附加耗热量外门附加外门附加耗热量耗热量.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 K值较小值较小 朝向修正耗热量朝向修正耗热量 a.a.修正原因修正原因:太阳辐射对建筑物得失热量的影响，规范规定对不同朝向的垂直围护结构进行修正。.选用修正率时应考虑当地冬季日照率及辐射强度的大小。冬季日照率小于35的地区，东南、西南和南向的修正率宜采用0-10，其他朝向可不修正。b b .朝向修正耗热量修正方法：朝向修正耗热量修正方法：按围护结构的不同朝向，选择不同的按围护结构的不同朝向，选择不同的朝向修正率朝向修正率。（注意各地规定）.风力附加耗热量风力附加耗热量 a.a.主要原因：主要原因：考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正。的修正。b.b.修正方法：修正方法：规范规范5.2.65.2.6规定：设在不避风的高地、河边、规定：设在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物、以及城镇中明显高出周围其他建筑海岸、旷野上的建筑物、以及城镇中明显高出周围其他建筑物的建筑物，其垂直外围护结构宜附加物的建筑物，其垂直外围护结构宜附加5%10%5%10%。一般城市中建筑物可不附加。一般城市中建筑物可不附加。.外门附加率外门附加率a.a.产生原因：在冬季受风压和热压作用下，冷空气由开启的产生原因：在冬季受风压和热压作用下，冷空气由开启的外门侵入室内，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。量。b.b.方法：在外门基本耗热量的基础上乘上相应的附加率。方法：在外门基本耗热量的基础上乘上相应的附加率。短时间开启，无热风幕的外门，按教材表短时间开启，无热风幕的外门，按教材表2-52-5查取附加率查取附加率.外门附加率（）外门附加率（）表表2-52-5.高度附加耗热量（房高附加耗热量）高度附加耗热量（房高附加耗热量）a.a.原因：考虑建筑物高度对耗热量的影响。原因：考虑建筑物高度对耗热量的影响。b.b.方法：规范规定：建筑（除楼梯间外）的围护结方法：规范规定：建筑（除楼梯间外）的围护结构耗热量高度附加率，散热器供暖房间高度大于构耗热量高度附加率，散热器供暖房间高度大于4m4m时时,每高出每高出1m1m应附加应附加2%2%，但总附加率不应大，但总附加率不应大于于15%15%；地面辐射供暖的房间高度大于；地面辐射供暖的房间高度大于4m4m时时,每每高出高出1m1m宜附加宜附加1%1%，但总附加率不宜大于，但总附加率不宜大于8%8%。高度附加是在基本耗热量和其他附加耗热量总和上。.综上所述：通过外围护结构的总耗热量可表示为综上所述：通过外围护结构的总耗热量可表示为高度附加率高度附加率朝向附加率朝向附加率风力附加率风力附加率外门附加率外门附加率.3.3.门窗缝隙渗入冷空气的耗热量门窗缝隙渗入冷空气的耗热量 产生原因产生原因：因风压与热压作用,室外空气经门窗缝隙进入室内。方法方法：规范规定，对多层和高层民用建筑用以下方法。为加热门窗缝隙渗入的冷空气耗热量，w；.0.278单位换算系数，1kJ/h=0.278w；L 经门窗缝隙渗入室内的冷空气量，mm3 3/h/h 具体计算按规范附录F.0.2所给公式；多层建筑当无确切数据时，用换气次数法计算；供暖室外计算温度下空气密度，kg/mkg/m3 3 Cp 空气定压比热，1kJ/kg；.冷风渗透耗热量的概算冷风渗透耗热量的概算a.a.换气次数法换气次数法:用于民用建筑的概算法用于民用建筑的概算法渗透冷风量渗透冷风量=换气次数换气次数 (次次/h/h)房间体积房间体积()()表表2-62-6注意注意:1)1)空调房间通常保持正压，不计算冷风渗透。空调房间通常保持正压，不计算冷风渗透。2)2)封窗，可不计算冷风渗透。封窗，可不计算冷风渗透。b.b.百分数法百分数法:用于工业建筑的概算法。见表用于工业建筑的概算法。见表2-72-7 m3.4.4.间歇供暖系统和辐射供暖系统的供暖负荷间歇供暖系统和辐射供暖系统的供暖负荷规范中相关的规定：规范中相关的规定：.例2-2试计算哈尔滨某三层办公楼一层办公室（101办公室）冬季的供暖热负荷。已知条件：已知条件：（1）平面尺寸如图2-3所示，层高为3200mm（2）外墙为内抹灰岩棉保温空心砖墙，传热系数k=0.45w/.（3）内墙为两面抹灰一砖内墙，传热系数k=1.72w/.（4）外窗为双层玻璃窗，k=2.5w/.面积 Aw=2.77外型尺寸为 1.85*1.5m（5）哈市供暖室外计算温度为-24.2，办公室室内温度为18,冬季平均风速为3.7m/s。（6）地面为不保温地面，k值按地带决定。.解：按本题条件：计算如下：1、围护结构耗热量Q1的计算结果列入表2-24中，包括：基本耗热量和附加耗热量；2、冷风渗透耗热量计算：由表2-6查得换气次数 按公式（2-4）计算Q23、房间供暖热负荷：Q=Q1+Q2.建筑节能标准建筑节能标准:一一、一一、居住建筑：严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准JGJ26-2010；夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JGJ134-2010夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准JGJ75-2010 公共建筑：公共建筑节能设计标准GB50189-2015.既有居住建筑节能改造技术规程JGJ/T129-2012；外墙外保温工程技术规程JGJ144-2008公共建筑节能改造技术规范 JBJ176-2009建筑节能工程施工质量验收规范 GB50411-2014绿色建筑评价标准GB/T50378-2014民用建筑绿色设计规范JBJ/T229-2010绿色建筑评价标准绿色建筑评价标准.第2章 热负荷部分思考题1.供暖室外计算温度、冬季供暖室内计算温度是如何定义的？2.供暖热负荷计算时，进行风力附加和朝向修正的原因及 方法？3.供暖热负荷计算时，房屋高度对其的影响是如何考虑的？4.冷风渗透耗热量的计算和估算方法有哪些？.5当相邻供暖房间室内计算温度为何种情况时，应计算通过 隔墙或楼板的传热量。6.（教材2-7）建筑物围护结构的耗热量包括哪些?如何计算？7.（教材2-8）引入温差修正系数a的意义？在什么情况下对 供暖室内外温差不需要进行修正？8.（教材2-9）评价围护结构保温性能的主要指标是什么？.9.计算题:下图所示为北京市一民用建筑的北侧围护结构的平面图和剖面图，计算该房间冬季供暖设计热负荷。.