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        冷風(fēng)滲透耗熱量計(jì)算方法對(duì)住宅熱負(fù)荷的影響

        2011-06-14 01:15:16李朋韓靖
        山西建筑 2011年24期
        關(guān)鍵詞:耗熱量冷風(fēng)熱壓

        李朋 韓靖

        目前,高層住宅常用的采暖系統(tǒng)形式為散熱器采暖系統(tǒng)和低溫地板輻射采暖系統(tǒng),也有部分住宅采用集中空調(diào)采暖或其他采暖方式,而合理設(shè)計(jì)這些系統(tǒng)的前提是進(jìn)行準(zhǔn)確的熱負(fù)荷計(jì)算。《全國(guó)民用建筑工程技術(shù)措施(2009)暖通空調(diào)·動(dòng)力》[1]中明確指出,集中采暖系統(tǒng)的施工圖設(shè)計(jì),必須對(duì)每個(gè)房間進(jìn)行采暖熱負(fù)荷計(jì)算,計(jì)算書中應(yīng)附標(biāo)有房間編號(hào)的建筑平面圖,以滿足審核需要。

        冷風(fēng)滲透耗熱量在高層住宅熱負(fù)荷中占有一定比重,因此,有必要合理地選擇冷風(fēng)滲透耗熱量的計(jì)算方法。

        1 民用建筑的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷

        民用建筑的設(shè)計(jì)熱負(fù)荷,主要包括下列各項(xiàng)耗熱量:圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差傳熱耗熱量(圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本耗熱量)、地面的溫差傳熱耗熱量、加熱通過門窗縫隙滲入室內(nèi)的冷風(fēng)耗熱量、加熱外門開啟時(shí)進(jìn)入室內(nèi)的冷風(fēng)耗熱量、各項(xiàng)附加耗熱量。

        2 冷風(fēng)滲透耗熱量計(jì)算方法

        其中,Q為通過門窗冷風(fēng)滲透耗熱量,W;CP為干空氣的定壓質(zhì)量比熱容,取1.0056 kJ/(kg·℃);pwn為采暖室外計(jì)算溫度下的空氣密度,kg/m3;V為滲透冷空氣量,m3/h;tn為冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度,℃;twn為采暖室外計(jì)算溫度,℃。

        1)通過門窗縫隙的冷風(fēng)滲透耗熱量計(jì)算。

        其中,L0為在基準(zhǔn)高度單純風(fēng)壓作用下,不考慮朝向修正和內(nèi)部隔斷的情況時(shí),每米門窗縫隙的理論滲透冷空氣量,m3/(m·h)。

        其中,a1為外門窗縫隙滲風(fēng)系數(shù),m3/(m·h·Pa),當(dāng)無實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí),可根據(jù)建筑外窗空氣滲透性能分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采用;v0為基準(zhǔn)高度冬季室外最多方向的平均風(fēng)速,m/s;l1為外門窗縫隙長(zhǎng)度,應(yīng)分別按各朝向計(jì)算,m;b為門窗縫隙滲風(fēng)指數(shù),b=0.56~0.78,當(dāng)無實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí),可取b=0.67;m為風(fēng)壓與熱壓共同作用下,考慮建筑體型、內(nèi)部隔斷和空氣流通因素后,不同朝向、不同高度的門窗冷風(fēng)滲透壓差綜合修正系數(shù)。

        其中,Cr為熱壓系數(shù);Cf為風(fēng)壓差系數(shù),當(dāng)無實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí),可取0.7;n為滲透冷空氣量的朝向修正系數(shù);Ch為高度修正系數(shù)。

        其中,h為計(jì)算門窗的中心線標(biāo)高;C為作用于門窗上的有效熱壓差與有效風(fēng)壓差之比,按下式計(jì)算:

        其中,hz為單純熱壓作用下,建筑物中和界標(biāo)高,m,可取建筑物總高度的1/2;tn'為建筑物內(nèi)形成熱壓作用的豎井計(jì)算溫度(樓梯間溫度),℃。

        2)忽略熱壓及室外風(fēng)速沿房高的遞增,只計(jì)入風(fēng)壓作用時(shí)的滲風(fēng)量。

        其中,l為房間某朝向上的可開啟門、窗縫隙的長(zhǎng)度,m;L為每米門窗縫隙的滲風(fēng)量,m3/(m·h),詳見實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)表5.1-7[2];n為滲風(fēng)量的朝向修正系數(shù),詳見實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)表 5.1-8[2]。

        3)換氣次數(shù)法。

        其中,L為房間冷風(fēng)滲透量,m3/h;K為換氣次數(shù),1/h,詳見實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)表 5.1-13[2];Vf為房間凈體積,m3。

        4)百分比法計(jì)算冷風(fēng)滲透耗熱量。

        其中,Q為通過外門窗冷風(fēng)滲透耗熱量;Qo為圍護(hù)結(jié)構(gòu)總耗熱量,W;n為滲透耗熱量占圍護(hù)結(jié)構(gòu)總耗熱量的百分率,%。

        其中,換氣次數(shù)法主要適用于多層建筑,考慮熱壓和風(fēng)壓的縫隙長(zhǎng)度法主要適用于高層建筑,百分比法應(yīng)用較少。

        表1 某高層住宅室外計(jì)算參數(shù)

        表2 某高層住宅室內(nèi)計(jì)算參數(shù) ℃

        圖1 不同冷風(fēng)滲透耗熱量計(jì)算方法下的樓層熱負(fù)荷

        3 實(shí)例分析

        結(jié)合某高層住宅,分別采用考慮熱壓和風(fēng)壓的縫隙長(zhǎng)度法(A)、僅考慮風(fēng)壓的縫隙長(zhǎng)度法(B)、換氣次數(shù)法(C)和百分比法(D)計(jì)算熱負(fù)荷(E代表未考慮冷風(fēng)滲透),以分析其對(duì)熱負(fù)荷的影響。該高層住宅地下1層(儲(chǔ)藏室),地上26層(住宅)。室內(nèi)外計(jì)算參數(shù)如表1,表2所示。

        圖2 不同冷風(fēng)滲透耗熱量計(jì)算方法下的總熱負(fù)荷

        由圖1可以看出,對(duì)樓層熱負(fù)荷來說,采用不同方法的計(jì)算熱負(fù)荷大小順序是換氣次數(shù)法(C)>僅考慮風(fēng)壓的縫隙長(zhǎng)度法(B)>百分比法(D)>考慮熱壓和風(fēng)壓的縫隙長(zhǎng)度法(A)>未考慮冷風(fēng)滲透(E);僅考慮風(fēng)壓的縫隙長(zhǎng)度法(B)與百分比法(D)的計(jì)算結(jié)果比較接近,這與百分比法(D)的取值有關(guān);僅考慮風(fēng)壓的縫隙長(zhǎng)度法(B)的計(jì)算結(jié)果大于考慮熱壓和風(fēng)壓的縫隙長(zhǎng)度法(A)的計(jì)算結(jié)果,這由式(4)可以得到明顯的結(jié)果;考慮熱壓和風(fēng)壓的縫隙長(zhǎng)度法(A)中,熱壓和風(fēng)壓共同作用下,熱壓和風(fēng)壓的共同作用主要影響較低樓層的熱負(fù)荷;僅考慮風(fēng)壓的縫隙長(zhǎng)度法(B)與考慮熱壓和風(fēng)壓的縫隙長(zhǎng)度法(A)中,熱壓對(duì)較低樓層的熱負(fù)荷影響較小,主要影響較高樓層的熱負(fù)荷。

        由圖2可以看出,采用不同方法計(jì)算的熱負(fù)荷,總熱負(fù)荷大小順序是換氣次數(shù)法(C)>僅考慮風(fēng)壓的縫隙長(zhǎng)度法(B)>百分比法(D)>考慮熱壓和風(fēng)壓的縫隙長(zhǎng)度法(A)>未考慮冷風(fēng)滲透(E),這與圖1得出的結(jié)果吻合。

        4 結(jié)語(yǔ)

        計(jì)算采暖熱負(fù)荷,必須考慮冷風(fēng)滲透耗熱量;對(duì)高層住宅來說,必須考慮熱壓和風(fēng)壓的綜合作用,采用換氣次數(shù)法計(jì)算出的熱負(fù)荷偏大,考慮熱壓和風(fēng)壓的縫隙長(zhǎng)度法計(jì)算的結(jié)果比較合理。

        [1] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司,中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.全國(guó)民用建筑工程技術(shù)措施(2009)暖通空調(diào)·動(dòng)力[M].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2009:9.

        [2] 路耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第2版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2009:310-313.

        [3] 陳 鵬.集中供熱運(yùn)行調(diào)節(jié)[J].山西建筑,2010,36(20):178-179.

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