【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ,設(shè)備價(jià)格昂貴。熱電式系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)易，但制冷量小且價(jià)格昂貴。 體育館冬季耗熱量計(jì)算 耗熱量組成 供 熱 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷 是供暖設(shè)計(jì)中最基本的數(shù)據(jù)，其數(shù)值的大小直接關(guān)系著供 熱 方案的確定、 熱源的選型和輸熱管道管徑的大小 、 輸熱設(shè)備的多少等，也影響著供熱系 統(tǒng)的工程造價(jià)額供暖效果。 房間的耗熱量一般包括一下幾部分： 1） 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量； 2） 加熱由門、窗戶縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣耗熱量 ； 3） 加熱由門、 孔洞及相鄰房間侵入室內(nèi)的冷空氣耗熱量 ； 4） 加熱由室外運(yùn)入的冷物料、運(yùn)輸工具等耗熱量； 5） 水分蒸發(fā)的耗熱量 ； 6） 通過其他途徑的耗熱量 。 房間的得熱量一般包括以下幾個(gè)方面： 1） 散熱設(shè)備的散熱量 ； 2） 最小負(fù)荷班的工藝設(shè)備散熱 ； 3） 熱物料的散熱量； 4） 非供暖熱管道及其他熱表面的散熱量； 5） 通過其他途徑的得熱量 。 供 熱 系統(tǒng)的熱負(fù)荷就是為了在要求的室內(nèi)溫度下保持房間的熱平衡，供暖設(shè)備向房間供給的熱量，即 散熱設(shè)備的散熱量。對(duì)于一般的民用建筑和產(chǎn)生熱量很少的工業(yè)建筑，供 熱 系統(tǒng)設(shè)計(jì)熱負(fù)荷的計(jì)算通常只考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗熱量，加熱由門、 窗戶縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣耗熱量，以及加熱由門等開啟的孔洞和其他生產(chǎn)跨間 等 流入室內(nèi)的冷空氣耗熱 量 [10]。 9 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量是指當(dāng)室內(nèi)溫度高于室外溫度時(shí)，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)向外傳遞的熱量損失，在計(jì)算中通常分為兩部分：圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量和附加耗熱量。基本耗熱量是指在一定條件下，通過墻、屋頂、地面、門窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)，由室內(nèi)向室外傳遞的穩(wěn)定傳熱量的總和；附加耗熱量指 由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱條件發(fā)生變化而對(duì)基本耗熱量的修正。 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量 在穩(wěn)定傳熱的條件下房間各圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量的計(jì)算公式為 ： Qj=KF(tntw)a 式中 Qj— — 圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量， W； K— — 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)， W/(m2℃ )； F— — 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱面積， m2； tn— — 冬季供暖室內(nèi)計(jì)算溫度，℃ ； tw— — 冬季供暖室外計(jì)算溫度，℃ ； a— — 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù) 。 1） 室內(nèi)計(jì)算 溫度 室內(nèi)計(jì)算 溫度是指距地面 2 m以內(nèi)人們活動(dòng)地區(qū)的平均空氣溫度。室內(nèi)空氣溫度的選擇，應(yīng)滿足人 們生活和生產(chǎn)工藝的要求。許多國(guó)家所規(guī)定的冬季室內(nèi)溫度標(biāo)準(zhǔn)，大致在 16～ 22℃范圍內(nèi)。根據(jù)本體育館的建筑結(jié)構(gòu)和 體育建筑設(shè)計(jì) 規(guī) 范 （ JGJ 312021 ） ，選取室內(nèi)計(jì)算溫度為 18℃ [11]。 2）室外計(jì)算溫度 在整個(gè)供暖 期間內(nèi)，室外空氣溫度是波動(dòng)且極不穩(wěn)定，這樣就出現(xiàn)了在計(jì)算圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量時(shí)，室外計(jì)算溫度究竟是如何取值問題。 單從技術(shù)角度來看，供 熱 系統(tǒng)的最大出力 10 恰好等于當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)最冷天氣時(shí)所需的冷負(fù)荷是最理想的。 但研究一下氣象資料可以發(fā)現(xiàn)，并不是每年都會(huì)出現(xiàn)最冷的天氣。如果供 熱 設(shè)備是根據(jù)歷年最不利條 件選擇的，即把室外計(jì)算溫度定得過低，那么，在供暖運(yùn)行期間的 絕大多數(shù)時(shí)間里，會(huì)顯得設(shè)備能力富余過，造成浪費(fèi) ； 反之，如果把室外計(jì)算溫度定得過高，則在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不能保持必要的室內(nèi)溫度，達(dá)不到供 熱 的目的和要求。因此，正確確定和合理采用供 熱 室外計(jì)算溫度是一個(gè)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)一的問題。 結(jié)合我國(guó)國(guó)情和氣候特點(diǎn)及建筑物的供暖情況等，在《通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)冬季室外計(jì)算溫度作出如下規(guī)定：“采暖室外計(jì)算溫度，應(yīng)采用歷年平均不保證 5 天的日平均溫度?！?據(jù)此，蘇州市的冬季室外計(jì)算溫度取 2℃ [12]。 3）溫差修正系數(shù) 溫 差修正系數(shù)是對(duì)（ tntw）修正。當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)直接與大氣接觸時(shí) a=1,[13] 此時(shí)基本耗熱量為 Qj=KF(tntw)。 4）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) 由于該建筑物的外墻和屋頂采用均勻多層材料的平壁結(jié)構(gòu)，所以其傳熱系數(shù) K值可以用下式計(jì)算 ： niiiw11 1R1K ????????? 式中 R— — 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總傳熱熱阻 ,（ m2℃） /W； α n— — 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面換熱系數(shù) ,W/（ m2℃ ）； α w— — 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面換熱系數(shù) W/（ m2℃ ）； δ i— — 圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層材料的厚度 ,m； λ i— — 圍護(hù)結(jié)構(gòu)各層材料的導(dǎo)熱系 數(shù) , W/（ m℃） 。 該體育館墻體結(jié)構(gòu) 由外至內(nèi) 為： 水泥砂漿，磚墻， 石灰砂漿。由于水泥砂漿和石灰砂漿為常見材料，所以 α n和 α w可以近似的 取 定值 ， α n取 W/（ m2℃）， α w取 23 W/（ m2℃）。磚塊導(dǎo)熱系數(shù) λ i取 W/（ m℃）。 計(jì)算得外墻傳熱系數(shù)為 W/（ m2℃）。 11 據(jù)已知條件和查設(shè)計(jì)手冊(cè)，門的傳熱系數(shù) K取 W/（ m2℃），窗的傳熱系數(shù) K 取 W/（ m2℃）。 5）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱面積 由已知條件，經(jīng)計(jì)算，該建筑外墻的傳熱面積為 東北面 401m2，西南面 395m2，東南面192m2，西北面 192m2。 窗戶的傳熱面積為 西南面 49m2,東北面 49m2， 頂棚的傳熱面積為 1100 m2。門的傳熱面積為西南面 6m2，東南面 6m2，西比面 6m2。 。 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加耗熱量 按穩(wěn)定傳熱計(jì)算出的圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量，并不是房間的全部耗熱量，因?yàn)榉块g的耗熱量還與室外 風(fēng)速、建筑物的朝向，以及房間層高等諸多因素有關(guān)。這些因素是很復(fù)雜的，很難也不必要進(jìn)行非常細(xì)致的計(jì)算。在工程計(jì)算中，常常根據(jù)多年積累的經(jīng)驗(yàn)，通過計(jì)算附加耗熱量的方式，對(duì)基本耗熱量予以修正。 1）朝向修正耗熱量 《暖通規(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℅ [13]。 此設(shè)計(jì)我們選取的修正率為：西南朝向 10℅，東南朝向 10℅，西北朝向 5%，東北朝向 5%。 2）風(fēng)力附加耗熱量 風(fēng)力附加是考慮到室外風(fēng)速變化而對(duì)基本耗熱量的修正。 其中主要考慮風(fēng)速對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面換熱系數(shù)的影響。我國(guó)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，只對(duì)建筑在不避風(fēng)的高地，河邊，海岸，曠野上，以及 建在廠區(qū)，城區(qū)特別高的建筑物適用此項(xiàng)附加。附加率為 5%～ 10%。所以，本設(shè)計(jì)該附加可以省略掉。 12 3）房高附加耗熱量 房高附加是考慮到室內(nèi)空氣溫度的垂直溫度梯度的影響而對(duì)基本耗熱量的修正。此項(xiàng)附加應(yīng)在房間總的圍護(hù)物傳熱耗熱量。附加率為：當(dāng)房間凈高大于 4m 時(shí)，每高出 1m，附加 2%，但總的附加率 不應(yīng)超過 15%。 所以此設(shè)計(jì)的高度附加率為 10%。 于是，供暖房間通過圍護(hù)物的傳熱耗熱量 Q1， 可用下式表示 ： Q1， =（ 1+p g） ∑ KF(tntw)(1+pch+pf) 式中 pch— — 朝向附加率（ %） ； pf— — 風(fēng) 力附加率（ %）； p g— — 高度附加率（ %）； 綜上，計(jì)算得 Q1， =。 冷風(fēng)滲透耗熱量 由于風(fēng)壓和熱壓的作用，室外的冷空氣常常會(huì)通過門，窗縫隙滲入室內(nèi)，把這部分冷空氣從室外溫度加熱到室內(nèi)溫度所需要消耗的熱量稱為冷風(fēng)滲透耗熱量。 冷風(fēng)滲透耗熱量與室外風(fēng)向及風(fēng)速、室內(nèi)外溫差、門窗朝向及構(gòu)造、房間高度等因素有關(guān)。常用的計(jì)算方法有縫隙法、換氣次數(shù)法、 百分?jǐn)?shù)法。本設(shè)計(jì)采用百分?jǐn)?shù)法，通過查表，知冷風(fēng)滲透耗熱量占圍護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量 的百分率為 35%。即 ： Q2=， = = W 冷風(fēng)侵入耗熱量 冬季，在風(fēng)壓和熱壓的作用下，會(huì)有大量的冷空氣從室外或相鄰房間、其他生產(chǎn)跨間等通過開啟的門或孔洞侵入室內(nèi)，把這部分冷空氣加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量成為冷風(fēng)侵入耗熱量。 對(duì)于開啟時(shí)間不長(zhǎng)的民用建筑，外門冷風(fēng)侵入耗熱量為外門可開啟部分的基本耗熱量乘以６５％ n。計(jì)算得 Ｑ ３ ＝ 1088 W。 13 整個(gè)體育館總的耗熱量 Q= Q1， +Q2+Q3= W 體育館暖氣片供熱系統(tǒng)擬定 n 供熱系統(tǒng)根據(jù)熱媒的不同 ,可以分為熱水供熱系統(tǒng) ,蒸汽供熱系統(tǒng) 和熱風(fēng)供熱系統(tǒng)。 考慮到該體育館在大學(xué)校園內(nèi)，學(xué)校鍋爐房有富余的 熱水 ，所以可以考慮用 熱水供熱 。 同時(shí)，由于體育館為單層大空間建筑， 結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，從設(shè)計(jì)管路的簡(jiǎn)易程度和系統(tǒng)的總造價(jià)考慮，該建筑準(zhǔn)備使用機(jī)械循環(huán) 雙管水平 同程 式供熱系統(tǒng)。該供熱系統(tǒng)具有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便簡(jiǎn)易。 2） 工程量小，初投資節(jié)省。 3）簡(jiǎn)單實(shí)用，能夠滿足基本要求。 4）可以減少和防止系統(tǒng)的水力 失調(diào)現(xiàn)象。 但其存在排氣方式復(fù)雜的缺點(diǎn)。 對(duì)較小的系統(tǒng)可在散熱器上設(shè)置放風(fēng)門分散排氣，對(duì)散熱器較多的系統(tǒng)，宜采用在 同一層散熱器上設(shè)置一根串聯(lián)的空氣管排氣 【 14】 。此設(shè)計(jì)采用 在同一層散熱器上設(shè)置一根串聯(lián)的空氣管。 系統(tǒng)草圖如下： 圖 采暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)草圖 14 暖氣片供熱系統(tǒng)初步設(shè)計(jì) 熱源的計(jì)算與選擇 前已述及，該體育館采用學(xué)校鍋爐房富余熱水， 來解決冬日采暖問題，方便而且節(jié)約能源。 減少了很多工程建設(shè)，節(jié)省投資。 熱水從鍋爐中出來后，通過分水器，把熱水送至體育館的散熱器， 通過散熱器把熱量源源不斷地送入體育館， 從而滿足館內(nèi)的供 熱 需要。 暖氣片 的 選擇 和計(jì)算 暖氣片的選擇 供暖系統(tǒng)的 散熱設(shè)備是系統(tǒng)的主要組成部分。它向房間散熱以補(bǔ)充房間的熱損失，保持室內(nèi)要求的溫度。 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的散熱器種類很多，按材質(zhì) 分 ，有鑄鐵、鋼制 ,鋁制 和銅鋁復(fù)合等；按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分為柱形、翼型、管型和平板型等；按其傳熱方式分為對(duì)流型和輻射型兩種。 散熱器的選擇，應(yīng)根據(jù)對(duì)散熱器的一般要求，再結(jié)合各自具體情況來選用。對(duì)散熱器的一般要求歸納起來有：“緊湊、衛(wèi)生、耐用、輕型、高效、節(jié)能、節(jié)材、美觀、 內(nèi)凈、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)” [15]這 12條 24 字。具體設(shè)計(jì)選擇時(shí)，應(yīng)符合下列原則性的規(guī)定： 1） 散熱器的工作壓力，應(yīng)滿足系統(tǒng)的工作壓力 ，并符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定； 2） 民用建筑宜采用外形美觀、易于清潔的散熱器； 3） 采用鋼制散熱器時(shí)，應(yīng)采用閉式系統(tǒng)，并滿足產(chǎn)品對(duì)水質(zhì)的要求，在非供暖季節(jié)供暖系統(tǒng)應(yīng)充分保養(yǎng)；蒸汽供暖系統(tǒng)不應(yīng)采用鋼制、板型和扁管等類型散熱器； 4） 采用鋁制散熱器時(shí)，應(yīng)選用內(nèi)防腐蝕型鋁制散熱器，并滿足產(chǎn)品對(duì)水質(zhì)的要求； 5）在放散腐蝕性氣體的廠房或相對(duì)濕度較大的房間，宜選用鑄鐵散熱器。 各種材料散熱器的特點(diǎn)如