地暖-红塔暖通
  • 聊聊地暖热负荷计算

  • 来源:  发布时间:2014-10-21  浏览:175
  • 聊聊地暖热负荷计算

    摘 要:负荷计算对采暖系统的设计起着指导作用。对于很多朋友,这似乎是个老大难的问题。本专题就和朋友们聊聊地暖热负荷计算。
    关键字:负荷计算;基本耗热量

    正  文:

    有的朋友可能会质疑本文的题目,“聊聊”是什么意思呢?

    按照国家规范,必须逐个房间进行负荷计算(《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012-第5.2.1条)。

    如果想神速的进行负荷计算,可以采用通过国家住建部认证的负荷计算软件,比如天正暖通、浩辰暖通、鸿业ACS等软件都能进行精确的负荷计算。这些我都有正版,并在工程实践中使用过。

    刚刚开始工作的时候,我们是这样进行负荷计算的:拿到建筑底图,逐个房间,逐项的录入各项围护结构的参数。外墙、外窗、外门、屋顶、地面,一项项的输入他们的尺寸、传热系数、修正系数,最后用软件就可以生成计算书了。这些在本栏目以前的专题曾经系统的讲过。不光要录入整个建筑的建筑构造尺寸模型,还要输入各围护结构的传热系数、修正系数,真是繁琐至极。

    后来有了可以提取天正建筑图纸的软件,比如天正暖通8,画得规矩的图形,便可以直接提取相应的建筑模型,批量修改各围护结构的传热系数,此为神速。但是很多画的不规整的天正建筑图也不能直接提取,需要人工录入缺损参数。

    如果在方案设计阶段,需要即刻拍板,负荷计算也来不及了,怎么办?我们可以用面积或体积热指标的方法进行简单的估算。在连续供暖的情况下,新建的住宅热指标可以取50W/㎡;保温性能不太好的老楼可以取70W/㎡;新建办公楼可以取70W/㎡;有大玻璃的底商和平房可以取100W/㎡……当然,上面是一些经验的数据,只能用来简单的估算整个建筑物的能耗情况。

    一般来说,就单个房间,北面的房间热指标可能比南面的房间大些;把边的房间热指标比中间的房间大些;底层和顶层的房间热指标比中间层的房间大些。(这些指标以连续供暖或间歇不长的供暖运行方式为基础)

    如果想找负荷计算的依据,那么请看民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012,这上面是最新、最权威的计算方法。如果想找最全的负荷计算资料,那么请查阅《实用供热空调设计手册》第二版,这本是由暖通界的泰斗陆耀庆老先生主持编辑的,国内最权威的著作。

    如果想要非正式的了解负荷计算,那么请继续阅读此文。红塔将以非主流的方式和朋友们聊聊负荷计算。

    俗话说大道至简。我们就把负荷计算简化到极点来计算。

    先说说负荷计算的公式。建筑物围护结构耗热量的基本公式就是:耗热量=传热系数×面积×温差;其余的围护结构公式都是在这个公式的基础上增加各种系数变化而来的。

    Q=K×F×ΔT

    其中:

    Q——耗热量

    K——传热系数

    F——传热面积

    ΔT——室内外温差

    上面这个基本公式我们一定要熟练掌握。下面举例说明。

    如图,中间层,不把边的房间只有一面外墙和一个窗户(把边的多了外墙,首层的增加了地面,多层的无非增加了屋顶。我们首先选取只有一面外墙和一个窗户的标间进行简化计算)。

     我们假设该典型标准房间:层高3m、进深5.6m、开间3.6m、窗户2.1m、宽1.5m。依据:《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)进行基本耗热量的简化计算:室内设计温度取18℃,唐山室外计算温度取-9.1℃。

    房间外墙:3×3.6=10.8㎡;

    窗体面积:2.1×1.5=3.15㎡;

    墙体面积:10.8-3.15=7.65㎡。

    围护结构耗热量=传热系数×面积×(室内设计温度-室外计算温度)

    墙体的传热系数是0.50W/㎡•K,窗体的传热系数是2.4W/㎡•K。

    墙体耗热量=0.50×7.56×(18+9.1)=103W

    窗体耗热量=2.4×3.15×(18+9.1)=205W

    标间耗热量=103+205=308W

    如果还有屋顶和地面的话,地面的传热系数是0.30W/㎡•K,屋顶的传热系数是0.45W/㎡•K,房间的面积取20㎡。

    地面耗热量=0.30×20×(18+9.1)=163W

    屋顶耗热量=0.45×20×(18+9.1)=244W

    房间耗热量=103+205+163+244=715W

    我们列表看下各项数值的情况:

    在上述我们选取的房间中,我们可以看到窗户的耗热量比墙体的大很多,究其原因是窗户的传热系数较大。地面和屋顶在房间耗热量中占了很大的部分,所以我们做设计的时候要充分考虑这部分负荷,要根据详细计算决定是否对顶层的地暖进行加密。

    实际上,在完整的负荷计算中还要考虑各种修正,比如朝向修正。一般来说,同样格局的房间,北面的要比南面的耗热量大30%左右,这是因为南面有太阳得热的结果。其他各种修正原则请参阅《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)。

    冬天的时候,站在关闭的门窗前,特别是密闭性不好的门窗前,我们会感觉到嗖嗖的冷风。我们称之为冷风渗透。在此红塔直接给朋友们一个经验数据供参考:冷风渗透大概占到房间耗热量的30%左右。冷风渗透在《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)也有相应的规定,我们在此仅补充书本上没有的东西。

    常见的冷风渗透计算方法有缝隙法和换气次数法。缝隙法的计算原理是先统计可开启部分缝隙长度,再乘以单位长度渗透的冷风耗热量。还有一种仅仅适用于多层建筑的换气次数法。什么是换气次数呢?即被置换的空气体积除以整个房间所能容纳的空气体积。如果被置换空气的体积是房间体积的2倍,那么换气次数就是2。

    还有考虑必要的外门冷风侵入、风力附加、高度附加、窗墙面积比过大、两面外墙、高层建筑外窗的耗热量修正。

    本专题和朋友们谈了负荷计算的最基本原理。只要我们能掌握并熟练运用耗热量计算的基本公式Q=K×F×ΔT,我们就能选取典型房间进行简化计算,得到我们需要的基础数据,供地暖设计参考。

    本篇收笔之际,希望朋友们有所收获,最后谢谢你和我一起到最后。欢迎朋友们来信一起交流。红塔的电子邮箱是:1261487815@qq.com

     

    参阅资料:

    《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)

    《辐射供暖供冷技术规程》(JGJ 142-2012)

    《实用供热空调设计手册》(2008版)陆耀庆 主编 

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