哈尔滨供暖设计热负荷

第一章：采暖设计热负荷计算

图2-7为哈尔滨市某学校两层教学楼的平面图。试计算一层101图书馆的采暖设计热负荷。 已知条件：

采暖室外计算温度twn=-26℃;冬季主导风向：SSD；冬季室外风速：3.8m/s。 室内计算温度：101图书馆16℃。 围护结构：

外墙：二砖墙（490mm），外表面水泥砂浆抹面，内表面水泥砂浆抹面、白灰粉刷、厚度均为20mm； 外窗：双层木框玻璃窗C-1，尺寸为2000mm*2000mm（冬季用密封条封窗）： 外门：双层木框玻璃门M-1，尺寸为4000mm*3000mm： 层高：4m（从本层地面上表面算到上层地面上表面）： 地面：不保温地面： 屋面：构造如图2-8.

解：一、确定围护结构的传热系数K

（1） 查表1-1、表1-2、附录1-3得到：

围护结构内表面换热系数αn=8.7w/(㎡·℃) 外表面换热系数αw=23w/(㎡·℃)

外表面水泥砂浆抹面导热系数λ1=0.87 w/(m·℃)

内表面水泥砂浆地面、白灰粉刷导热系数λ2=0.87 w/(m·℃) 红砖墙导热系数λ3=0.81w/(m·℃) 外墙传热系数K计算得

K=

1

++++ αnαwλi1

㎡·℃)

(2)屋面：

屋面的构造如图2-8，查表得： 内表面换热系数αn=8.7w/(㎡·℃) 板下抹混合砂浆λ1=0.87 w/(m·℃) δ屋面预制空心板λ2=1.74 w/(m·℃) δ1:3水泥砂浆 λ3=0.87 w/(m·℃) δ一毡二油 λ4=0.17 w/(m·℃) δ膨胀珍珠岩 λ5=0.07 w/(m·℃) δ1:3水泥砂浆 λ6=0.87 w/(m·℃) δ

1=20mm 2=120mm 3=20mm 4=5mm 5=100mm 6=20mm

三毡四油卷材防水层λ7=0.17 w/(m·℃) δ7=10mm 外表面换热系数αw=23w/(㎡·℃) 屋面传热系数为

K=

1

++∗3++ αnαwλi1

=0.55w/(㎡·℃)

（3）外门、外窗：查附录1-4，双层木框玻璃窗K=2.68 w/(㎡·℃)

双层木框玻璃门K=2.68 w/(㎡·℃)

（4）地面：不保温地面，按表1-5取各地带传热系数。 二、101图书馆计算： 1、围护结构基本耗热量Q1

（1）南外墙：南外墙传热系数K=1.24 w/(㎡·℃)，温差修正系数α=1，传热面积F=(6.0+0.37)*4-(2*2*2)=17.48㎡ 按公式（1-3）计算南外墙的基本耗热量

Q1′＝KF(tn-twn) α＝1.24*17.48*(16+26)*1＝910.36W 查附录1-5得哈尔滨南向的朝向修正率，取-17% 则朝向修正耗热量

Q1′′＝910.36*(-0.17) ＝-154.76W

本教学楼不需要进行风力修正，高度未超过4米也不需要进行修正。 南外墙的实际耗热量

Q1＝Q1′+ Q1′′＝910.36-154.76＝755.6W

(2)南外窗：南外窗传热系数K=2.68 w/(㎡·℃).，传热面积F=2*2*2=8㎡（两个外窗） 基本耗热量

Q1′＝KF(tn-twn) α＝2.68*8*(16+26)*1＝900.48W 朝向修正耗热量

Q1′′＝900.48*（-0.17）＝-153.08W 南外窗实际耗热量

Q1＝Q1′+ Q1′′＝900.48-153.08＝747.40W (3)东外墙：

东外墙传热系数K=1.24 w/(㎡·℃)，温差修正系数α=1，传热面积F=(4.5+0.37)*4-2*2=15.48㎡ 基本耗热量

Q1′＝KF(tn-twn) α＝1.24*15.48*（16+26）*1＝806.20W 查附录1-5得哈尔滨东向的朝向修正率，取+5% 则朝向修正耗热量

Q1′′＝806.20*（+5%）＝40.31W 东外墙实际耗热量

Q1＝Q1′+ Q1′′＝806.20+40.31＝846.51W (4)东外窗：

东外窗传热系数K=2.68 w/(㎡·℃)，温差修正系数α=1，传热面积F=2*2=4㎡ 基本耗热量

Q1′＝KF(tn-twn) α＝2.68*4*（16+26）*1＝450.24W 朝向修正耗热量

Q1′′＝450.24*（+5%）＝22.51W 东外窗实际耗热量

Q1＝Q1′+ Q1′′＝450.24+22.51＝472.75W （5）地面：地面划分地带如图2-9

第一地带传热系数K1=0.47 w/(㎡·℃) F1=（6.0-0.12）*2+（4.5-0.12）*2=20.52㎡ 第一地带传热耗热量

Q1′= K1F1(tn-twn) α＝0.47*20.52*（16+26）*1＝405.06W 第二地带传热系数K2＝0.23 w/(㎡·℃) F2＝（3.88+0.38）*2＝8.52㎡ 第二地带传热耗热量

Q2′= K2F2(tn-twn) α＝0.23*8.52*（16+26）＝82.3W 第三地带传热系数K3＝0.12 w/(㎡·℃) F3＝1.88*0.38＝0.71㎡ 第三地带传热耗热量

Q3′= K3F3(tn-twn) α＝0.12*0.71*（16+26）＝3.58㎡ 所以地面的传热耗热量

Q1＝Q1′+Q2′+Q3′＝405.06+82.3+3.58＝490.94㎡ 综上，101图书馆围护结构的总传热耗热量 Q1＝Q1南墙+Q1南窗+Q1东墙+Q1东窗+Q1地 ＝755.60+747.40+846.51+472.75+490.94 ＝3313.20W

2、冷风渗透耗热量（按缝隙法计算） （1）南外窗，如图2-10

外窗为四扇，带上亮，两侧窗扇可开启，中间两扇固定。 外窗（两个）缝隙总长为

L＝（1.5*4+0.5*8）*2＝20m（包括气窗）

查表1-6，在ν＝3.8m/s的风速下双层木窗每米缝隙每小时渗入的冷空气量为2.84m ³/(m·h) 由于采用密封条封窗，渗入量减少。 L。′＝2.84*0.6＝1.70 m ³/(m·h) 据twn＝-26℃查的ρw＝1.4㎏/m ³

查附录1-5，哈尔滨南向修正系数n＝1.00 由公式V＝L。′ln＝1.70*10*1.00＝34m ³/h 得南外窗冷风渗透耗热量

Q2′＝0.287VρwCp（tn-tw′）

＝0.287*1*1.4*34*（16+26） ＝555.78W

（2）东外窗，如图2-10

缝隙长度l＝1.5*4+0.5*8＝10m（包括气窗） 哈尔滨的东向修正系数n＝0.20 东外窗的冷空气渗入量

V＝L。′ln＝1.70*10*0.20＝3.4 m ³/h 东外窗冷风渗透耗热量

Q2′＝0.287VρwCp（tn-tw′） ＝0.287*1*1.4*3.4*(16+26) ＝57.38W

3、图书馆的总耗热量为

Q＝Q1+Q2＝3313.20+(555.78+57.38) ＝3926.36W

房间热负荷计算

散热器面积及片数的计算：

已知：房间设计热负荷Q=4000W；tpj=（95+70）/2=82.5℃; tn=16℃; Δ

t= tpj－tn=82.5－18=64.5℃;室内安装采用M-132型散热器，

散热器明装，供暖系统为双管上供式，设计供回水温度为：95/70℃ 支管与散热器同侧连接，上进下出。 查附录2﹣1，对M-132型散热器

K=2.426Δt0.286=2.426∗(64.5)0.286=7.99 w/(㎡·℃)

修正系数：

散热器组装片数修正系数：先假定β1＝1.0

散热器连接形式修正系数：查附录2-4，β2=1.0 散热器安装形式修正系数：查附录2-5，β3=1.02 据式：

F′＝

QKΔt

β1β2β3=

40007.99∗64.5

∗1.0∗1.0∗1.02=7.92㎡

M-132型散热器每片散热面积为0..24㎡,计算片数n′为：

n′＝7.91/0.24≈33片

查附录得当散热器片数为20以上时β1=1.10

因此实际所需散热器面积为：F=F′*β1=7.92*1.10=8.72㎡ 实际采用片数n为：

Ff

8.720.24

n==

=36.33片 取整得 应采用M-132型散热器36片

根据计算可知101房间的热负荷总计为4000W，且有四个散热器，每个散热器的热负荷如下图所示，热媒参数供回水温度：95/70℃, 确定供暖系统的并计算出101房间的系统阻力：

1、在图上进行管段编号，水平管与跨越管编号并注明了各管段的热负荷和管长。如右图所示。 2、计算各管段管径：

水平管段：1、3、5、7、9的流量为：G=

0.86 Qtg−th

=

0.86∗400095−70

=137.6kg/h

根据管径分流系数知跨越管段2、4、6、8均采用DN15，则α=0.36，则这些管段的流量： Gk=（1－0.36）G=0.64*137.6=88.1kg/h

根据以上计算可以确定各管段的管径，见下表； 3、各管段的局部阻力系数的确定，见下表： 4、跨越管的局部阻力与沿程阻力计算：

跨越管2、4、6、8的阻力相等，假设长度L=1.2m，R=25.86Pa/m，v=0.13m/s.局部阻力系数，每组节点间有两个直流三通， ξ=2∗1.0=2.0：则阻力为（RL+ΔPj）25.86*1.2+16.62=47.65Pa 5、计算水平管的总阻力：

水平管的总阻力由1、3、5、7、9和四个跨越管段组成，各管段的阻力计算见下表。

总阻力： RL+ΔPj

=1396.94Pa

管路的水力计算表

各管段局部阻力系数