白旭光

摘 要：隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，科技水平也隨之提高，從冬季供暖來說，在五六十年代大多數(shù)北方家庭以木炭燒火爐的方式供暖，隨后有了煤炭等替代品的產(chǎn)生，人們的供暖問題雖然在一定程度上得到了改善，但隨之產(chǎn)生的環(huán)境污染問題不言而喻，很多企業(yè)也對這些問題做了很多探討，文章主要以熱負荷為出發(fā)點進行闡述。

關鍵詞：供暖；熱負荷；估算；運用

中圖分類號：TU111.19 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）29-0061-02

冬季供暖問題一直以來都受到社會各界的廣泛關注，尤其北方企業(yè)入冬取暖問題更加突出，供暖是企業(yè)生產(chǎn)及職工溫暖、舒適過冬的保證。隨著企業(yè)的不斷發(fā)展，新建、擴建、改造項目逐漸增多，原有基礎建筑所配套設計使用的供熱系統(tǒng)是否滿足要求，是否需要新增換熱設備等，需快速、合理的給出熱負荷估算值，以便參考。

1 熱負荷的體積估算法

體積估算法其實是對能量守恒定律的最簡單、直觀的應用。根據(jù)公式：

Q=c·m（Δt） （1）

其中Q是指當室外溫度為采暖計算溫度時， 為了達到要求的室內(nèi)溫度，供熱系統(tǒng)向建筑物供給的熱量；

c為空氣（室溫）的比熱容，取1 030 J/（Kg·℃）量值；

m為所計算室內(nèi)空氣質(zhì)量，取空氣的密度為1.293 kg/m3，即m=1.293 V，V表示所計算室內(nèi)的體積大??；

Δt為供熱要求達到的室內(nèi)溫度t1與室外采暖計算溫度t2的差。

式（1）=1 030×1.293 V（Δt）=1 332 V（Δt）

公式（1）的單位為J。

而1 kWh=1 000 W×3 600 s=3 600 000 J=3.6×106 J，

式（1）/（3.6×106）=3.70×10-4 V（Δt） （2）

因此，公式（2）的單位為kWh。

因為采暖熱負荷是指在冬季某一室外溫度下，為達到要求的室內(nèi)溫度，供熱系統(tǒng)在單位時間內(nèi)向建筑物供給的熱量。

采暖設計熱負荷是指當室外溫度為采暖室外計算溫度時，為了達到上述所要求的室內(nèi)溫度，供熱系統(tǒng)在單位時間內(nèi)向建筑物供給的熱量。

因此，由定義及公式（2），我們得出供熱系統(tǒng)向建筑物供給的所需熱量與熱負荷之間的關系。

根據(jù)《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》的規(guī)定，對室內(nèi)溫度t1的選用，應采用下列規(guī)定：

①民用建筑，宜采用16～24 ℃；

②工業(yè)建筑的工作地點，宜采用：輕作業(yè)18～21 ℃，中作業(yè)16～18 ℃，重作業(yè)14～16 ℃，過重作業(yè)12～14 ℃。（注：作業(yè)種類的劃分，應按國家現(xiàn)行的《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》（GBZ1）執(zhí)行；當每名工人占用較大面積（50～100 m2）時，輕作業(yè)時可低至10 ℃；中作業(yè)時可低至7 ℃；重作業(yè)時可低至5 ℃。）

③輔助建筑物及輔助用室，不應低于下列數(shù)值：浴室25℃，更衣室25 ℃，辦公室、休息室18 ℃，食堂18 ℃，盥洗室、廁所12 ℃。（注：當工藝或使用條件有特殊要求時，各類建筑物的室內(nèi)溫度可按照國家現(xiàn)行有關專業(yè)標準、規(guī)范執(zhí)行。）

t2可采用上一年的冬季月最低溫度。Δt可根據(jù)要求確定，而計算Q值只需知道建筑物的長、寬、高，即體積即可。

上述即體積估算法求采暖設計熱負荷。

2 熱負荷的可靠性、可信度分析

2.1 確定熱量

在設計規(guī)范中，冬季采暖通風系統(tǒng)的熱負荷，應根據(jù)建筑物下列散失和獲得的熱量確定：①圍護結構的耗熱量；②加熱由門窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量；③加熱由門、孔洞及相鄰房間侵入的冷空氣的耗熱量；④水分蒸發(fā)的耗熱量；⑤加熱由外部運入的冷物料和運輸工具的耗熱量；⑥通風耗熱量；⑦最小負荷班的工藝設備散熱量；⑧熱管道及其他熱表面的散熱量；⑨熱物料的散熱量；⑩通過其他途徑散失或獲得的熱量。

（注：不經(jīng)常發(fā)生的散熱量，可不計算；經(jīng)常而不穩(wěn)定的發(fā)生散熱量，采用小時平均值。）

其計算復雜且量大，數(shù)值準確性高但不便較快提供參考數(shù)值，而體積估算只需核實建筑物體積的大小，即能夠較快提供參考數(shù)值。體積估算能否提供較有價值的參考數(shù)值，有待我們進一步證明，參考下面實例：

某煤電一體化企業(yè)采用集中式供暖，內(nèi)設熱交換站，主要將電廠供給的高壓蒸汽交換成高溫水，供廠區(qū)生活、生產(chǎn)系統(tǒng)采暖。

2.2 舉例說明

例一：該企業(yè)公寓樓采暖通風工程設計中：供暖熱負荷為729.8 kW，供暖建筑面積為19 000 m2，建筑平面熱指標為38.4 W/㎡，室內(nèi)溫度20 ℃，室外計算溫度-15 ℃?，F(xiàn)采用體積估算法估算：單身公寓體積V約56 095 m3，t1取20 ℃，t2取-15 ℃，代入公式（2）得Q≈726.4 kWh，所以估算得供暖熱負荷為726.4 kW；若t2采用上一年的冬季月最低溫度-18 ℃，估算的熱負荷為788 kW。

例二：該企業(yè)辦公樓采暖通風工程設計中：供暖熱負荷為470 kW，供暖建筑面積為7 280 ㎡，建筑平面熱指標為64.6W/㎡，辦公室溫度20 ℃，室外計算溫度-15 ℃?，F(xiàn)采用體積估算法估算：辦公樓體積V約35 333 m3，t1取20 ℃，t2取-15℃，代入公式②得Q≈457 kWh，所以估算得供暖熱負荷為457 kW；若t2采用上一年的冬季月最低溫度-18 ℃，估算的熱負荷為496 kW。

例三：該企業(yè)礦井修理車間、綜采設備庫庫采暖通風工程設計中：供暖熱負荷為371.6 kW，室內(nèi)溫度10 ℃，室外計算溫度-15 ℃。現(xiàn)采用體積估算法估算：車間及庫房體積V約44 460 m3，t1取10 ℃，t2取-15 ℃，代入公式（2）得Q≈411kWh，所以估算得供暖熱負荷為411 kW；若t2可采用上一年的冬季月最低溫度-18 ℃，t1取5 ℃，估算的熱負荷為378 kW。

通過以上三組實例中的數(shù)據(jù)對比，在日常生產(chǎn)、生活中用體積法估算的采暖熱負荷接近于設計院所提供的設計值，即體積估算法所得數(shù)據(jù)是有一定可信度的，對原有供熱系統(tǒng)是否能滿足新建、擴建和改建項目的供熱需求，是否需新增供熱設備等提供了快速、合理的參考數(shù)值。

與設計熱負荷的對比，可以將體積估算法用于對供暖系統(tǒng)機組效率的核定，即實測各個工作地點的室內(nèi)實際溫度，算出估算值，進一步可以算出換熱機組的能效比等，進一步完善采暖系統(tǒng)。

2.3 其它問題

筆者在實踐工作中還遇到過如下問題：

本筆者所在礦井主、副井筒各有2臺和5臺熱風機組，為確保井下采暖需求，熱風機組通過高溫蒸汽加熱礦井進風風流，達到井下采暖需求。礦井冬季開始供暖后，熱風機組需要開啟幾臺，既能滿足《煤安規(guī)程》進風井口以下的空氣溫度必須在2 ℃以上的要求，又能節(jié)約蒸汽資源是我需要計算的問題。

筆者根據(jù)Q=c·m（Δt）和實際吸熱、放熱情況Q吸≤Q放，用不等式確定室外溫度和風機開啟的臺數(shù)，及進風流的溫度范圍。

3 結 語

用理想狀態(tài)，建立簡單關系來測一些數(shù)據(jù)，沒有建立復雜的動態(tài)關系，沒有動態(tài)方程，這樣計算出來的結果有待檢驗。但是，理想狀態(tài)下算出的數(shù)據(jù)范圍，筆者通過實測已得到肯定答案。

參考文獻：

[1] GB50019-2003，采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范[S].

[2] 溫信.北方地區(qū)醫(yī)院門診樓及附屬居住建筑冷熱負荷特性研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2013.