【文章內(nèi)容簡介】 結(jié)構(gòu) 基本 耗熱量計算 ′ 圍 護結(jié)構(gòu)傳熱是一個很復(fù)雜的過程，它通過導(dǎo)熱、對流、輻射三種基本傳熱方式將熱量傳到室外。在穩(wěn)定傳熱條件下，通過各部分 圍 護結(jié)構(gòu)的基本 耗 熱量為 ′=ΣKF(tn?tw)a W (15) 式中： K—圍 護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)， W/(m2℃ )； F —計算部分的維護結(jié)構(gòu)的傳熱面積， m2； tn —室內(nèi)要求的計算溫度， ℃ ； tw —采暖 室外計算溫度， ℃ ； a —維護結(jié)構(gòu)溫差修正系數(shù)。 整個房間的基本耗熱量為它的 圍 護結(jié)構(gòu)各部分基本耗熱量之和。 圍 護結(jié)構(gòu)各部分的劃分是按朝向、材料結(jié)構(gòu)和室內(nèi)外溫差的不同而進行的。對一側(cè)不與室外空氣直接接觸的 圍 護結(jié)構(gòu)，當(dāng)室內(nèi)外溫差超過 5℃ 時，也應(yīng)計算通過該 圍 護結(jié)構(gòu)的耗熱量。 1． 室內(nèi)計算溫度 室內(nèi)空氣計算溫度一般指距離地面 以內(nèi)人們活動地區(qū)的環(huán)境平均溫度，應(yīng)滿足人的生活和生產(chǎn)的工藝要求。室內(nèi)計算溫度的高低與房間用途、室內(nèi)潮濕情況和散熱強度，勞動強度以及生活習(xí)慣、舒適性因素等都有關(guān)。表 12為部分民用建筑采暖室內(nèi)計算溫度。 表 12 部分民用建筑采暖室內(nèi)計算溫度 序號 房 間 名 稱 室內(nèi)溫度（ ℃） 序號 房 間 名 稱 室內(nèi)溫度（ ℃） 一、居住建筑 二、體育建筑 1 飯店、賓館的臥室 20 1 比賽廳 16 2 起居室 20 2 休息廳 16 3 飯店、賓館的臥室 18 3 練習(xí)廳 16 4 起居室 18 4 運動員更衣室 22 5 廚房 10 5 運動員休息室 20 6 走廊 16 6 游泳館 26 7 廁所 15 8 浴室 25 9 洗室 18 2． 室外計算溫度 采暖室外計算溫度是某一固定數(shù)值，這一數(shù)值的確定應(yīng)保證采暖期內(nèi)絕大多數(shù)時間，室內(nèi)空氣溫度是維持在設(shè)計所要求的溫度。我國制定的《工業(yè)企業(yè)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》里規(guī)定： ―供暖室外計算溫度，應(yīng)采用歷年平均每年不保證 5天的日平均溫度 ‖，這里采用 ―日平均溫度 ‖是考慮到了一般 圍 護結(jié)構(gòu)的熱惰性性質(zhì)，只有在足夠長的時間內(nèi)的室外溫度 17 波動才能對室內(nèi)溫度的變化起到實質(zhì)性的作用。 3． 溫差修正系數(shù) 引入溫差修正系數(shù)的目的是：當(dāng)有些 圍 護結(jié)構(gòu)的外側(cè)并不是室外，而是不采暖的房間或空間時，通過該 圍 護結(jié)構(gòu)的傳熱量計算公式應(yīng)為 Q=KF(tn ?th)，其中 th是傳熱達到平衡時非采暖房間的溫度，為了計算上的方便，工程上用 (tn?tw)a代替 tn ?th進行計算，所以 a稱為 圍護結(jié)構(gòu)溫差修正系數(shù)。 a的取值見表 13。 表 13 溫差修正系數(shù) 序號 維護結(jié)構(gòu)及其所處情況 α值 1 外墻、屋頂、地面積其直接接觸室外空氣的樓板等 2 悶頂及其與室外空氣相通的供采暖地下室上面的樓板等 3 與有外門窗的供采暖樓梯間相鄰的隔墻（ 1~6層） 與有外門窗的供采暖樓梯 間 相鄰的隔墻（ 7~30層） 4 不供暖地下室上面的樓板 當(dāng)外墻上有窗戶時 當(dāng)外墻上無窗戶且位于室外地坪以上時 外墻上無窗戶且位于地坪以下時 4． 圍 護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) 建筑物 圍 護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)按以下幾種類型計算 : （ 1） 勻質(zhì)多層材料 (平壁 )的傳熱系數(shù) 傳熱系數(shù) K值可用下式計算 K=1/Ro=1/（ 1/αn+∑δi/λi+1/αw） =1/(Rn+Rj+Rw) W/(m2℃ ) (16) 式中 ： Ro一圍護結(jié)構(gòu)的傳熱阻， (m2℃ )/W； αn, αw—圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面、外表面的換熱系數(shù)， W/(m2℃ )； Rn， Rw—圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面、外表面的傳熱阻， (m2℃ )/W； δi一圍護結(jié)構(gòu)各層的厚度， m λi—圍護結(jié)構(gòu)各層材料的導(dǎo)熱系數(shù)， W/(m℃ )； Rj—一由單層或多層材料組成的圍護結(jié)構(gòu)各材料層的熱阻， (m2℃ )/W （ 2） 兩向非勻質(zhì)圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) 由兩種以上材料組成的、非勻質(zhì)圍護結(jié)構(gòu)， 其中的傳熱過程 屬于兩維傳熱過程，計算它的傳熱系數(shù) K時，通常來用近似計算方法或?qū)嶒灁?shù)據(jù)。 （ 3） 空氣間層傳熱系數(shù) 間層中的空氣導(dǎo)熱系數(shù)比組成圍護結(jié)構(gòu)的其它材料的導(dǎo)熱系數(shù)小。增加了圍護結(jié)構(gòu)傳熱 18 阻。 空氣間層傳熱同樣是輻射與對流換熱的綜合過程。在間層壁面涂覆輻射系數(shù)小的反射材料，如鋁箔等，可以有效地增大空氣間層的換熱阻。對流換熱強度，與間層的厚度、間層設(shè)置的方 向和形狀、以及密封性等因素有關(guān)。當(dāng)厚度相同時．熱流朝下的空氣間層熱阻最大，豎壁次之，而熱流朝上的空氣間層熱阻最小。 （ 4） 地面的傳熱系數(shù) 在冬季，室內(nèi)熱量通過靠近外墻地面?zhèn)鞯绞彝獾穆烦梯^短，熱阻較??；而通過遠離外墻地面?zhèn)鞯绞彝獾穆窂捷^長，熱阻增大 。因此，室內(nèi)地面的傳熱系數(shù)隨著離外墻的遠近而有變化，但 在離外墻約 8米以遠的地面，傳熱量基本不變。 （二） 圍護結(jié)構(gòu)的附加 (修正 )耗熱量 ′ 附加 (修正 )耗熱量有：朝向修正耗熱量，風(fēng)力附加耗熱量和高度附加耗熱量。 1． 朝向修正耗熱量 xch 是考慮建筑物受太 陽照射影響而對圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量的修正。 計算方法：需要修正的耗熱量等于垂直的外圍護結(jié)構(gòu) (門、窗、外墻及用頂?shù)拇怪辈糠?)的基本耗熱量乘以相應(yīng)的朝向修正率。 暖通 相關(guān) 規(guī)范規(guī)定：宜按下列規(guī)定的數(shù)值，選用不同朝向的修正率： 北、東北、西北 0~10％； 東南、西南 10％ ~15％； 東、西 5% ； 南 15％ ~30％。 選用上面朝向修正率時，應(yīng)考慮當(dāng)?shù)囟救照章?、建筑物使用和被遮擋等情況。對于冬季日照率小于 35％的地區(qū)，東南、西南和南向修正率，宜采用 10％ ~0％，東、西向可不修正 。 2． 風(fēng)力附加耗熱量 xf 指 考慮室外風(fēng)速變化而對圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量的修正。 計算方法： 一般情況下，不 考慮風(fēng)力附加。只對建在不避風(fēng)的高地、河邊、海岸、曠野上的建筑物，以及城鎮(zhèn)、廠區(qū)內(nèi)特別突出的建筑物，才考慮垂直外圍結(jié)構(gòu)附加 5％ ~10％。 3． 高度附加耗熱量 xg 是考慮房屋高度對圍護結(jié)構(gòu)耗熱量的影響而附加的耗熱量。 計算方法：民用建筑和工業(yè)輔助建筑物 (樓梯間除外 )的高度附加率，當(dāng)房間高度大于 19 4m時，高出 1m應(yīng)附加 2％，但總的附加率不應(yīng)大于 15％。 應(yīng)注意：高度附加率，應(yīng)附加于房間各圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量和其它附加 (修正 )耗熱量的總和上。 綜合上述，建筑物或房間在室外供暖計算溫度 tw′下，通過圍護結(jié)構(gòu)的 傳熱 耗熱量 Q1′，可用 下式 綜合表示 ： Q1′＝ ′+ ′ ＝ (1+xg) ∑KF(tntw′ )a(1+xch+xf) W (17) 式中 ′—圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量 ′—圍護結(jié)構(gòu)的附加 (修正 )耗熱量 xch—朝向修正率，％； xf一風(fēng)力附加率，％， xf≥0； xg一 高 度附加 率， ％， 15%≥xg≥0。 三、 圍護結(jié)構(gòu)的最小傳熱阻與 經(jīng)濟傳熱阻 （一） 低限熱阻 (最小傳熱熱阻 ) 圍護結(jié)構(gòu)的傳熱熱阻越小，墻壁的厚度可適當(dāng)減小，可節(jié)省建筑的初投資。但從上述采暖耗熱量的分析計算可知，圍護結(jié)構(gòu)的傳熱熱阻越小，則采暖耗熱量越大，同時也會影響房間的衛(wèi)生要求和使用條件。因此對圍護結(jié)構(gòu)的傳熱熱阻要有一個基本的要求。 確定傳熱熱阻，圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度是最主要的考慮因素。圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度必須 滿足不低于室內(nèi)空氣露點溫度的要求，否則內(nèi)表面結(jié)露會使墻體材料導(dǎo)熱性能增強，耗熱量增加，還會縮短圍護結(jié)構(gòu)使用壽命。即使圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面不結(jié)露，但由于過低的墻體內(nèi)表面使得室 內(nèi)空氣與墻體內(nèi)表面形成較大的溫差，會增大人體對墻體內(nèi)表面的輻射放熱，使人體產(chǎn)生不舒適感。因此滿足以上要求的傳熱熱阻為低限熱阻，即最小傳熱熱阻。在正常使用條件，采用集中采暖的建筑物，非透明部分外圍護結(jié)構(gòu)的總傳熱熱阻，都不能低于這一要求的低限熱阻。 圍護結(jié)構(gòu)的低限熱阻可按 下式 計算： =a Rn (tntw)/ △ ty (m2℃ )/W (18) 式中， tn —采暖室內(nèi)計算溫度， ℃ ； tw —采暖室外計算溫度， ℃ ； a—溫差修正系數(shù)； Rn —圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面換熱熱阻， (m2℃ )/W； △ ty—采暖室內(nèi)溫度與圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度的允許溫差， ℃ ，其值可查表 14。 20 表 14 允許溫度 △ ty 值／ ℃ 建筑物及房間類別 外墻 屋頂 居住房間及要求較高的公共建筑（如辦公樓、醫(yī)院、幼兒園等） 具有正常溫濕度的公共建筑（如影劇院、學(xué)校、車站、體育館等） 室內(nèi)相對濕度小于 50%的車間 10 室內(nèi)相對濕度為 50%~60%的車間 70 室內(nèi)相對濕度大于 60%的車間，同時不允許圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)表面結(jié)露的車間 tnt1 tnt11 有余熱且室內(nèi)計算濕度不大于 45%的車間 12 12 室內(nèi)相對濕度大于 60%，同時允許墻內(nèi)表面結(jié)露的車間 tnt1 輔助建筑物 7 注 :t1 為室內(nèi)空氣露點溫度 （二） 經(jīng)濟傳 熱阻 經(jīng)濟熱阻就是在一個規(guī)定年限內(nèi)，使建筑物的建造費用與經(jīng)營費用之和最小的外圍護結(jié)構(gòu)總的傳熱熱阻。建造費用包括土建部分和采暖系統(tǒng)的建造費用；經(jīng)營費用包括 圍 護結(jié)構(gòu)和采暖系統(tǒng)的折舊費、維修費及其運行費用。 國內(nèi)外許多資料分析表明，按經(jīng)濟熱阻原則確定的圍護結(jié)構(gòu)傳熱熱阻，比目前采用的實際傳熱熱 阻值要大很多。但目前能源緊缺、價格上漲，因此從節(jié)能和經(jīng)濟角度出發(fā)，現(xiàn)階段建筑外圍護結(jié)構(gòu)總的傳熱熱阻應(yīng)逐漸增大。 四、加熱進入室內(nèi)的冷空氣所需的熱量 加熱進入室內(nèi)的冷空氣所需要的熱量包括冷風(fēng)滲透耗熱量 Q2′和冷風(fēng)侵入耗熱量 Q3′。所謂冷風(fēng)滲透耗熱量是在風(fēng)力及熱壓造成的室內(nèi)外壓差的作用下，室外冷空氣通過門、窗等縫隙滲入到室內(nèi)被加熱后，又逸出室外而消耗掉的熱量；冷風(fēng)侵入耗熱量的產(chǎn)生是由于冷空氣在風(fēng)壓和熱壓作用下，由開啟的門、孔洞從室外或相鄰房間和其他生產(chǎn)跨間侵入室內(nèi)，把這部分冷空氣加熱到室內(nèi)所要求的溫度而消耗的熱 量；這兩種耗熱量均可用式 (19)來計算出概值： Qi′=Lcρ(tntw) W (19) 式中： Qi′—冷空氣所需要的熱量， W； i=2,3 L—冷空氣進入到室內(nèi)的量， m3/s； c—空氣的定壓比熱容， (kg℃ )； ρ —在一定的室外溫度下空氣的密度， kg/ m3； tn—室內(nèi)空氣計算溫度， ℃ ； tw —室外采暖空氣計算溫度， ℃ 。 五、熱負(fù)荷的概算法 在方案及初步設(shè)計階段，可以用概算法來估算建筑物的采暖熱負(fù)荷。 熱負(fù)荷概算法一般 21 有兩種：單位 面積熱指標(biāo)法和單位體積熱指標(biāo)法。熱指標(biāo)法是在調(diào)查了同一類型建筑物的采暖熱負(fù)荷后，所得出的該種類型建筑物每平方米建筑面積或在室內(nèi)外溫差為 1℃ 時每立方米建筑物體積的平均采暖熱負(fù)荷。 民用建筑的單位面積采暖熱指標(biāo)，見表 15；表 16 為工業(yè)車間建筑物單位體積的采暖熱指標(biāo)參數(shù)。 表 15 民用建筑單位面積采暖熱指標(biāo) 建筑物類型 單位面積熱指標(biāo)（ W/m2） 建筑物類型 單位面積熱指標(biāo)（ W/m2） 住宅 45~70 商店 65~75 辦公樓、學(xué)校 60~80 單層建筑 80~105 醫(yī)院、幼兒園 65~80 食堂、餐廳 115~140 旅館 65~70 影劇院 90~115 圖書館 45~75 禮堂、體育館 115~160 表 16 工業(yè)車間采暖體積熱指標(biāo) 建筑物名稱 建筑物體積 采暖體積熱指標(biāo) 建筑物名稱 建筑物體積 采暖體積熱指標(biāo) 1000m3 W/(m3 ℃ ) 1000m3 W/(m3 ℃ ) 金工裝配車 10~50 50~100 100~150 150~200 200以上 ~ ~ ~ ~ ~ 油漆車間 50以 下 50~100 ~ ~ 木工車間 5以下 5~10 10~50 50以 上 ~ ~ ~ ~ 焊接車間 50~100 100~150 150~250 250以上 ~ ~ ~ ~ 工具機修間 10~50 50~100 ~ ~ 中央實驗室 5以下 5~10 10以上 ~ ~ ~ 生活用品間及辦公室 ~1 1~2 2~5 5~10 10~20 ~ ~ ~ ~ ~ 第三節(jié) 采暖設(shè)備及附件 一、散熱器 散熱器是安裝在房間內(nèi)的一種放熱散備，也是我國目前大量使用的一種散熱設(shè)備。它是把來自管網(wǎng)的熱媒 (熱水或蒸汽 )的部分熱量傳給室內(nèi)，以達到補償房間散失的熱量的目的，維持室內(nèi)所要求的溫度，從而達