1 暖規(guī)采暖設(shè)計熱負(fù)荷指標(biāo)計算方法
日常實際設(shè)計工作中,常常在按暖規(guī)計算出建筑冬季采暖通風(fēng)系統(tǒng)的熱負(fù)荷后,計算采暖設(shè)計熱負(fù)荷指標(biāo)q(W/㎡)。采暖設(shè)計熱負(fù)荷指標(biāo)是指在采暖室外計算溫度條件下,為保持室內(nèi)計算溫度,單位建筑面積在單位時間內(nèi)需由鍋爐房或其它供熱設(shè)施供給的熱量。采暖設(shè)計熱負(fù)荷指標(biāo)q計算公式如下:
q=Q/Ao (1)
式中Q、Ao分別為冬季采暖通風(fēng)系統(tǒng)的熱負(fù)荷(W)和建筑面積(㎡),且Q值應(yīng)根據(jù)建筑物下列散失和獲得的熱量確定:
1)圍護結(jié)構(gòu)的耗熱量,包括基本耗熱量和附加耗熱量,且圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量應(yīng)按下式計算:
Q1=αFK(tn-twn) (2)
式中Q1、α、F、K、tn、twn分別表示圍護結(jié)構(gòu)的基本耗熱量(W)、溫差修正系數(shù)、面積(㎡)、傳熱系數(shù)[W/(㎡·K)]、冬季采暖室內(nèi)設(shè)計溫度(℃)及采暖室外計算溫度(℃)。
圍護結(jié)構(gòu)的附加耗熱量應(yīng)按其占基本耗熱量的百分率確定,包括朝向附加、風(fēng)力附加、外門附加、高度附加和間歇附加。
2)加熱由外門、窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣耗熱量,計算公式為:
Q2=0.28cpρwnL(tn-twn) (3)
式中Q2表示由門窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量(W)、cp表示空氣的定壓比熱容[kJ/(kg·K)]、ρwn表示采暖室外計算溫度下的空氣密度(kg/m3)、tn和twn與上同,L表示滲透冷空氣量(m3/h)、其計算公式如下:
L=L0l1mb (4)
式中L0表示在單純風(fēng)壓作用下,不考慮朝向修正和建筑物內(nèi)部隔斷情況時,通過每米門窗縫隙進入室內(nèi)的理論滲透冷空氣量[m3/(m·h)] 、l1表示外門窗縫隙的長度(m)、m表示在風(fēng)壓與熱壓共同作用下,考慮建筑體型、內(nèi)部隔斷和空氣流通等因素后,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)、b表示門窗縫隙滲風(fēng)指數(shù),當(dāng)無實測數(shù)據(jù)時,取b=0.67。
3)加熱由外門開啟時經(jīng)外門進入室內(nèi)的冷空氣耗熱量;
4)通風(fēng)耗熱量;
5)通過其他途徑散失或獲得的熱量;
2.2 節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建筑物耗熱量指標(biāo)計算方法
建筑物耗熱量指標(biāo)qH(W/㎡)。建筑物耗熱量指標(biāo)是指在計算采暖期室外平均溫度條件下,為保持室內(nèi)設(shè)計計算溫度,單位建筑面積在單位時間內(nèi)消耗的需由室內(nèi)采暖設(shè)備供給的熱量。其計算公式如下:
qH = qHT + qINF-qIH (5)
1)qHT為折合到單位建筑面積上單位時間內(nèi)通過建筑圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量,應(yīng)分別按折合到單位建筑面積上單位時間內(nèi)通過外墻、屋面、地面、門窗、非采暖封閉陽臺等的傳熱量分項計算后匯總,且計算公式如下:
qHT = qHq+ qHw+ qHd+ qHmc+ qHy (6)
式中,qHq、 qHw、 qHd、 qHmc、 qHy分別表示折合到單位建筑面積上單位時間內(nèi)通過外墻、屋面、地面、門窗、非采暖封閉陽臺的傳熱量,其計算公式及含義在此就不再一一列舉。
2)qINF為折合到單位建筑面積上單位時間內(nèi)建筑物空氣滲透耗熱量(W/㎡),且計算公式如下:
qINF =(tn-te)(CpρNV)/A0 (7)
式中CP、ρ、N、V分別是空氣的比熱容(取0.28Wh/kg.K)、空氣的密度(kg/m3)、換氣次數(shù)(取0.5h-1)和換氣體積(m3)。
3)qIH為折合到單位建筑面積上單位時間內(nèi)建筑物內(nèi)部得熱量(W/㎡),包括炊事、照明、家電和人體等的散熱所得熱量,本標(biāo)準(zhǔn)居住建筑取3.8 W/㎡。
3 暖規(guī)與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)差異比較及分析
3.1 概念差異
1)采暖設(shè)計熱負(fù)荷指標(biāo)和建筑物耗熱量指標(biāo)是不完全相同的兩個概念。前者是在建筑物室內(nèi)外設(shè)計計算溫度條件下的能耗量,其值是按暖規(guī)計算得到的為確定最不利工況時達到室內(nèi)溫度所必須選型、設(shè)計的采暖設(shè)備的依據(jù),中華人民共和國地方標(biāo)準(zhǔn)《采暖居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》DB62/T25-3033-2006規(guī)定,甘肅蘭州地區(qū)其值不應(yīng)超過32.6 W/㎡、白銀地區(qū)不應(yīng)超過33.4 W/㎡;后者是在采暖期內(nèi)、在建筑物室外平均溫度條件下的耗熱量,是全部采暖期間內(nèi)耗熱量的平均值,其值按節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)計算得到,可用以計算全年采暖能耗量,節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定甘肅蘭州地區(qū)(4~8)層建筑不應(yīng)超過14.4 W/㎡、≤3層不應(yīng)超過16.5 W/㎡。
2)在計算圍護結(jié)構(gòu)的耗熱量、冷風(fēng)滲透耗熱量和建筑物耗熱量時,暖規(guī)中都用到了室內(nèi)外最大溫差(tn-twn),而節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中都用到了平均溫差(tn-te),二者的差異是很大的。如在甘肅蘭州地區(qū),前者一般為27℃(采暖室內(nèi)設(shè)計溫度取主要房間18℃),后者為18.6℃(室內(nèi)計算溫度取18℃),前者約為后者的1.452倍。
3)暖規(guī)是從純滲透的角度出發(fā)(衛(wèi)生間除外)計算確定由門窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣滲透耗熱量,而節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)是從空氣換氣的角度出發(fā)計算確定建筑物空氣滲透耗熱量。
3.2 方法差異
1)暖規(guī)是對每個房間分別進行熱負(fù)荷計算,然后匯總得到整棟建筑的采暖熱負(fù)荷;而節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)是按室外平均溫度、外墻平均傳熱系數(shù)等參數(shù)的平均值對整棟建筑圍護結(jié)構(gòu)耗熱量、空氣滲透耗熱量和建筑內(nèi)部得熱量分別計算,然后匯總得到整棟建筑的耗熱量。
2)暖規(guī)與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中圍護結(jié)構(gòu)耗熱量的計算公式是類似的,但修正系數(shù)的選取方法不同;由于計算分類不同,面積的選取也不同,但從整體上講,計算所用的面積基本一致。
3)在計算圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量時,節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中對外圍護結(jié)構(gòu)各部分的傳熱系數(shù)都有上限值要求;而實際工作中按設(shè)暖規(guī)計算選用的傳熱系數(shù)有時比按節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)計算時規(guī)定的傳熱系數(shù)限值要大一點,此時就需要設(shè)計時采取合適的節(jié)能措施以降低傳熱系數(shù),直至符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
4 結(jié)論
1)采暖設(shè)計熱負(fù)荷指標(biāo)和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中建筑物耗熱量指標(biāo)是有本質(zhì)判別的兩個概念,計算方法也不盡相同,且節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對各參數(shù)、指標(biāo)的要求更為嚴(yán)格一些。
2)暖規(guī)與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)在計算圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量時溫差和傳熱系數(shù)的差異是最主要的原因,而修正系數(shù)、計算公式等的不同引起的差異則是相對次要的原因。
3)按暖規(guī)與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的分別計算的建筑物空氣滲透總耗熱量和圍護結(jié)構(gòu)總耗熱量的百分比差別不大,在一般情況下,與傳統(tǒng)的滲透耗熱量占30%的比例基本上是一致的。
作者簡介:劉健,男,生于1970年8月,靖遠(yuǎn)煤業(yè)工程勘察設(shè)計有限公司,暖通工程師,主要從事暖通設(shè)計。