土木建筑學院

陳曦

2014-2015學年第1學期建筑設備BuildingEquipments第九章采暖系統(tǒng)的設計熱負荷9.1圍護結構耗熱量9.3采暖系統(tǒng)熱負荷的概算9.4高層建筑采暖熱負荷計算的特點9.2加熱進入室內的冷空氣所需要的熱量9.1圍護結構耗熱量一、圍護結構耗熱量圍護結構傳熱內表面吸熱結構材料導熱外表面放熱三種傳熱方式導熱對流輻射當物體各部分之間不發(fā)生相對位移或不同的物體直接接觸時，依靠物質的分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產生的熱量傳遞。流體各部分之間發(fā)生相對位移，依靠冷熱流體互相摻混和移動所引起的熱量傳遞方式。物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。一、圍護結構耗熱量在工程設計中，計算采暖系統(tǒng)的設計熱負荷時，常把它分成圍護結構的基本耗熱量和附加(修正)耗熱量兩部分進行計算。——每一計算部分的圍護結構的

傳熱面積，㎡；——圍護結構的傳熱系數(shù)，W/（㎡·℃）;——采暖室內計算溫度，℃;——采暖室外計算溫度，℃;——圍護結構的溫差修正系數(shù)。1）基本耗熱量一、圍護結構耗熱量2）附加耗熱量

包括：朝向修正、風力附加、高度附加朝向修正耗熱量

考慮到太陽輻射對圍護結構基本耗熱量的修正北、東北、西北：0%~10%東、西：-5%東南、西南：-10%~-15%南：-15%~-20%各朝向的附加率：日照率低于35%的地區(qū)：東、西向不修正東南、西南和南向：-10%~0一、圍護結構耗熱量2）附加耗熱量風力附加耗熱量

設在不避風的高地、河邊、海岸、曠野上的建筑物，以及城鎮(zhèn)中高出周圍其他建筑物的建筑，其垂直外圍護結構宜附加5%~10%。高度附加耗熱量民用建筑和工業(yè)建筑輔助建筑物（樓梯間除外）的高度附加率：房間高度大于4m時，每高出1m應附加2%，但總附加率不應大于15%。高度附加率，應附加于圍護結構的基本耗熱量和其他附加耗熱量上。二、室內計算溫度tn=16-24℃民用建筑主要房間：室內計算溫度一般是指距地面2m以內人們活動地區(qū)的平均空氣溫度。不同用途的房間室內計算溫度見《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》(GB50019-2003)層高高于4m的廠房（散熱量<23W/m2)時

地面基本耗熱量采用室內計算溫度（tn);

屋頂、天窗采用屋頂下的溫度（td);

墻、門窗采用平均溫度：tpj=（tn+td）/2三、采暖室外計算溫度確定方法：不保證天數(shù)法、熱惰性原理法我國采用不保證天數(shù)法(歷年平均不保證5天的平均溫度），氣象資料是1951年-1980年的鄭州地區(qū)：供暖室外計算溫度-3.8℃冬季采用空調取暖時，采用平均不保證1天的平均溫度鄭州：t'w=-5.7℃四、溫差修正系數(shù)對供暖房間圍護結構外側不是與室外空氣直接接觸，而中間隔著非供暖房間或空間的場合，為了簡便計算，一般直接用室外計算參數(shù)去計算，并采用修正系數(shù)以減小誤差。五、圍護結構的傳熱系數(shù)圍護結構傳熱系數(shù)k多層均質材料組成的圍護結構內表面換熱系數(shù)材料層的導熱系數(shù)外表面換熱系數(shù)六、圍護結構的低限熱阻與經濟熱阻圍護結構內表面溫度不應低于室內空氣的露點溫度。限制圍護結構內表面溫度過分降低而確定的外圍護結構的總傳熱阻稱為低限熱阻?！膳覂扔嬎銣囟龋?——采暖室外計算溫度，℃;——溫差修正系數(shù)；——圍護結構內表面換熱阻，㎡·℃/W;——采暖室內計算溫度與圍護結構內表面溫度的允許溫差，℃。1）低限熱阻六、圍護結構的低限熱阻與經濟熱阻在一個規(guī)定年限(建筑物使用年限、投資回收年限、或政策性規(guī)定年限等)內，使建造費用與經營費用之和最小的外圍護結構總傳熱阻稱之為經濟熱阻。建造費用(建筑造價)包括土建部分和供暖系統(tǒng)的建造費用。經營費用包括土建部分和供暖系統(tǒng)的維修費用及供暖系統(tǒng)的運行費用(水費、電費、燃料費、工資等)。

國內外許多資料分析表明，根據(jù)經濟熱阻原則確定的圍護結構熱阻值，都比目前實際使用的熱阻值大。從經濟和節(jié)能角度來看，現(xiàn)階段建筑外圍護結構總傳熱阻應逐步增大。2）經濟熱阻9.2加熱進入室內的冷空氣所需要的熱量冷風滲透耗熱量&冷風侵入耗熱量

加熱進入室內的冷空氣所需要的熱量包括冷風滲透耗熱量和冷風侵入耗熱量。在風力及熱壓造成的室內外壓差的作用下，室外的冷空氣就會通過門、窗等縫隙滲入室內，被加熱后又逸出室外，將這部分冷空氣從室外溫度加熱到室內溫度所消耗的熱量為冷風滲透耗熱量。

在冬季，受風壓和熱壓作用，會有大量冷空氣由開啟的門、孔洞從室外或相鄰房間和其它生產跨間侵入室內，把這部分冷空氣加熱到室內溫度所消耗的熱量稱為冷風侵入耗熱量?！淇諝膺M入量，m3/s;——空氣的定壓比熱，其值為1kJ/（kg·℃）;——在室外溫度下的空氣的密度，kg/m3。9.3采暖系統(tǒng)熱負荷的概算一、體積熱指標法——采暖室內計算溫度，℃;——采暖室外計算溫度，℃;——建筑物的采暖體積熱指標，kW/(m3·℃)；——建筑物的外圍體積，m3。二、面積熱指標法——建筑物的面積熱指標，kW/㎡；——建筑物的建筑面積，㎡。9.4高層建筑采暖熱負荷計算的特點一、關于圍護結構的傳熱系數(shù)高層建筑外表面換熱系數(shù)增大，外表面對流、輻射換熱系數(shù)增大?！鶞矢叨认碌挠嬎泔L速，即采暖設計冬季室外風速，m/s；——計算高度h下的室外風速，m/s;——基準高度，m；——計算樓層的高度，m;——指數(shù)，主要與垂直溫度梯度和地面粗糙度有關?？諘缂把睾５貐^(qū)m=1/6，城郊區(qū)m=1/4~1/5，建筑群多的市區(qū)m=1/3；一般可取0.2。。二、關于室外空氣進入量熱壓作用冬季建筑物的內、外溫度不同，由于空氣的密度差，室外空氣在底層一些樓層的門窗縫隙進入，通過建筑物內部樓梯間等豎直貫通通道上升，然后在一些樓層的門窗縫隙排除。這種引起空氣流動的壓力稱為熱壓。風壓作用風吹過建筑物時，空氣會從迎風面的門窗縫隙滲入，從背風面滲出。冷風滲透量取決于門窗兩側的風壓差。10.1散熱器的作用及常用類型10.3散熱器的布置10.2散熱器的計算第十章采暖系統(tǒng)的散熱設備10.1散熱器的作用及常用類型一、散熱器的作用及對散熱器的要求1．熱工性能方面的要求散熱器的傳熱系數(shù)K值越高，說明其散熱性能越好。提高散熱器的散熱量，增大散熱器傳熱系數(shù)的方法，可以采用增加外壁散熱面積(在外壁上加肋片)、提高散熱器周圍空氣流動速度和增加散熱器向外輻射強度等途徑。在采暖房間安裝散熱設備的目的是向房間供給熱量以補充房間的熱損失，使室內保持需要的溫度，從而達到采暖的目的。散熱器內部通道流過熱水或蒸汽，散熱器壁面被加熱，其外壁面溫度高于室內空氣溫度，因而形成對流換熱，大部分熱量以這種方式傳給室內空氣?？枯椛鋼Q熱把另一部分熱量傳給室內的物體和人，最終亦起到提高室內空氣溫度的作用。一、散熱器的作用及對散熱器的要求2．經濟方面的要求散熱器傳給房間的單位熱量所需金屬耗量越少，成本越低，其經濟性越好。金屬熱強度越大，說明散出同樣的熱量所耗的金屬量越小。這個指標可作為衡量同一材質散熱器經濟性的一個指標。3．安裝使用和工藝方面的要求

散熱器應具有一定機械強度和承壓能力；散熱器的結構形式應便于組合成所需要的散熱面積，結構尺寸小，少占房間面積和空間，散熱器的生產工藝應滿足大批量生產的要求。一、散熱器的作用及對散熱器的要求4．衛(wèi)生和美觀方面的要求散熱器外表光滑，不積灰和易于清掃，散熱器的裝設不應影響房間觀感。

5．使用壽命的要求散熱器應不易于被腐蝕和破損，使用年限長。

二、常用散熱器的類型

分類：

按材質可分為鑄鐵、鋼制、鋁制、銅質散熱器；按結構形式分為柱型、翼型、管型、板式、排管式散熱器等；按其傳熱方式分為對流型和輻射型散熱器。目前，國內生產的散熱器種類繁多，按其制造材質、構造形式、傳熱方式等進行分類。一、散熱器的作用及對散熱器的要求選用散熱器類型時，應考慮其在熱工、經濟、衛(wèi)生工藝和美觀等方面的基本要求，應符合下列原則性的規(guī)定：散熱器應滿足采暖系統(tǒng)工作壓力要求，且應符合現(xiàn)行國家行業(yè)標準；所選散熱器的傳熱系數(shù)應較大，其熱工性能應滿足采暖系統(tǒng)的要求。采暖系統(tǒng)下部各層散熱器承受壓力較大，所能承受的最大工作壓力應大于采暖系統(tǒng)底層散熱器的實際最大工作壓力；散熱器的外形尺寸應適合建筑尺寸和環(huán)境要求，易于清掃。民用建筑宜采用外形美觀、易于清掃的散熱器，考慮與室內裝修協(xié)調。在放散粉塵或對防塵要求較高的工業(yè)建筑中，應采用易于清除灰塵的散熱器；一、散熱器的作用及對散熱器的要求在具有腐蝕性氣體的工業(yè)建筑或相對濕度較大的房間應采用耐腐蝕的散熱器；鋁制散熱器內表面應進行防腐處理，且采暖水的PH值不應大于10。水質較硬地區(qū)不宜使用鋁制散熱器；采用鋁制散熱器、銅鋁復合散熱器時，應采取措施防止散熱器接口電化學腐蝕。安裝熱量表和恒溫閥的熱水采暖系統(tǒng)不宜采用水流通道內含有粘砂的鑄鐵等散熱器。環(huán)境濕度高的房間（如浴室、游泳館）和開式采暖系統(tǒng)中不應選用鋼制散熱器(包括鋼制柱式、板式、扁管散熱器)。二、常用散熱器的類型（一）柱型散熱器柱型散熱器是呈柱狀的單片散熱器，外表光滑、無肋片，每片各有幾個中空的立柱相互連通。在散熱片頂部和底部各有一對帶絲扣的穿孔供熱媒進出，并可借正、反螺絲把若干單片組合在一起形成一組。二、常用散熱器的類型（一）柱型散熱器我國常用的柱型散熱器有四柱、五柱和二柱M-132。前兩種的高度有700mm、760mm、800mm及813mm四種尺寸，有帶腳與不帶腳兩種片型，用于落地或掛墻安裝。M-132的寬度為132mm，兩邊為柱狀，中間有波浪形的縱向肋片，是不帶腳片型，用于掛墻安裝。優(yōu)點：傳熱系數(shù)高，外形美觀，易清掃，容易組對成需要的散熱面積。缺點：制造工藝復雜，勞動強度大。二、常用散熱器的類型（二）翼型散熱器翼型散熱器分為長翼型和圓翼型兩種。（1）圓翼型散熱器圓翼型散熱器是一根管子外面帶有許多圓形肋片的鑄件。有內徑D50和D75兩種規(guī)格。每根管長1m，兩端有法蘭，可以把數(shù)根組成平行或疊置的散熱器組與管道相連接。二、常用散熱器的類型（二）翼型散熱器（2）長翼型散熱器長翼型散熱器是一個在外殼上帶有翼片的中空殼體。在殼體側面的上、下端各有一個帶絲扣的穿孔，供熱媒進出，并可借正、反螺絲把單個散熱器組合起來。這種散熱器有兩種規(guī)格，由于其高度為600mm，習慣上稱為“大60”及“小60”。長280mm長200mm

優(yōu)點：制造工藝簡單，耐腐蝕，造價較低。

缺點：承壓能力低，易積灰，難清掃，外形也不美觀。由于單片散熱面積大，不易恰好組成所需要的面積。二、常用散熱器的類型（三）鋼串片對流散熱器鋼串片散熱器是由鋼管、鋼片、聯(lián)箱、放氣閥及管接頭組成。其散熱量不但隨熱媒參數(shù)、流量改變，而且與其構造特點有關。優(yōu)點：承壓高、體積小、重量輕、容易加工、安裝簡單和維修方便；缺點：薄鋼片間距密，不易清掃，耐腐蝕性差。二、常用散熱器的類型柱翼型鑄鐵散熱器：介于柱型散熱器和翼型散熱器之間鋼制板型散熱器10.2散熱器的計算散熱器散熱面積計算散熱器的傳熱系數(shù)K

用解析式來表達各種散熱器的熱工性能是不可能的。事實上，散熱器的傳熱系數(shù)K值是通過一定的實驗確定的。——在實驗條件下，散熱器的傳熱系數(shù)，W/（㎡·℃）；——由實驗確定的系數(shù)；——供回水溫度的平均值。散熱器片數(shù)

散熱器片數(shù)為——每片散熱器的散熱面積，㎡。n只能取整數(shù)，如果計算得出n值不為整數(shù)，應根據(jù)下述原則進行取舍：

對柱型、長翼型、板式、扁管式等散熱器，