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摘 要：供热系统设计热负荷是供热设计中最基本的数据。它直接影响居民住宅供热系统方案的选择、供热热源鍋炉的型号大小，供热管道管径和散热器等设备的确定，关系到供热系统的使用和经济效益。本文进行了哈尔滨市某小区居民2#住宅楼冬季分户采暖系统热负荷计算，整栋楼建筑面积2378.86㎡，计算了围护结构热负荷、冷风渗透热负荷、冷风侵入热负荷，最后加和计算楼体的总采暖负荷，总计134353.58kW。通过计算，对于各种采暖系统做了经济及技术比较分析，最后决定采用分户采暖，楼道间双管异程，户内水平单管串联带跨越管系统。
关键词：暖通；居民；分户供热；锅炉；热负荷；计算
1.设计基本资料
哈尔滨市某小区居民2#住宅楼冬季分户采暖设计。住宅楼正北正南朝向，长28.04m，宽13.2m，楼层数为7层（一层为商服，顶层为阁楼层），层高3.2m。围护结构条件。外墙：砖墙490mm，水泥砂浆抹灰加浅色喷浆，内粉刷加油漆，传热系数K=0.45W/㎡·℃。外窗：双层塑钢窗，传热系数K=2.5W/㎡·℃。地面：地面为不保温地面。
2.热负荷计算
供热系统的热负荷是指在某一室外温度 下，为了达到要求的室内温度 ，供热系统在单位时间内向建筑物供给的热量。它随着建筑物得失热量的变化而变化。供热系统的设计热负荷是指在设计室外温度 下，为达到要求的室内温度 ，供热系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q’。供热系统设计热负荷是供热设计中最基本的数据。它直接影响居民住宅供热系统方案的选择、供热热源锅炉的型号大小，供热管道管径和散热器等设备的确定，关系到供热系统的使用和经济效益。
2.1 分户采暖热负荷计算，分户采暖热负荷主要有：（1）围护结构传热耗热量 ；（2）加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，即冷风渗透耗热量 ；（3）加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量，即冷风侵入耗热量 。在工程设计中，供热系统的设计热负荷，一般可分几部分进行计算。 式中： ——围护结构的基本耗热量；
——围护结构的附加（修正）耗热量。
2.2围护结构基本耗热量，在工程设计中，围护结构的基本耗热量是按一位稳定传热过程进行计算的，即假设在计算时间内，室内、外空气温度和其他传热过程参数都不随时间变化。实际上，室内散热设备散热不稳定，室外空气温度随季节和昼夜变化不断波动，这是一个不稳定传热过程。但不稳定传热计算复杂，所以对室内温度容许有一定波动幅度的一般建筑物来说，采用稳定传热计算可以简化计算方法并能基本满足要求。围护结构的基本耗热量，可按下式计算： 式中：K——围护结构的传热系数，W/㎡·℃；F——围护结构的面积，㎡；tn——冬季室内计算温度，℃；
——供热室外计算温度，℃；——围护结构的温差修正系数。整个建筑物或房间的基本耗热量等于它的围护结构各部分基本耗热量的总和为：
。对于一层车库，地面为非保温地面，其温差传热量 计算公式为： 。式中：Kpj.d——房间非保温贴土地面的平均传热系数，W/㎡·℃；Fd——房间地面的面积，㎡；tn——冬季室内计算温度，℃； ——供热室外计算温度，℃。
2.3 护结构附加（修正）耗热量，围护结构的基本耗热量，是在稳定的条件下，按上述公式计算得出的。实际耗热量会受到气象条件以及建筑物情况等各种因素影响而有所增减。由于这些因素影响，需要对房间围护结构基本耗热量进行修正。这些修正耗热量称为围护结构附加（修正）耗热量。通常按基本耗热量的百分率进行修正。附加（修正）耗热量有朝向修正、风力附加和高度附加耗热量等。
3.朝向修正附加耗热量
朝向修正耗热量是考虑建筑物受太阳照射影响而对围护结构基本耗热量的修正。当太阳照射建筑物时，阳光直接透过玻璃窗使室内得到热量。同时由于受阳面的围护结构较干燥，外表面和附近气温升高，围护结构向外传递热量减少。采用的修正方法是按围护结构的不同朝向，采用不同的修正率。需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构（门、窗、外墙及屋顶的垂直部分）的基本耗热量乘以相应的朝向修正率。选用上面朝向修正率时，应考虑当地冬季日照率、建筑物使用和北遮挡等情况。对于冬季日照率小于35%的地区，东南、西南和南向修正率，宜采用-10%～0%，东、西向可不修正。
4.风力附加耗热量
风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正。在计算围护结构基本耗热量时，外表面换热系数aw时对应风速约为4m/s的计算值。我国大部分地区冬季平均风速一般为2～3m/s。因此，《暖通规范》规定：在一般情况下，不必考虑风力附加。只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别突出的建筑物，才考虑垂直外围结构附加5%～10%。
5.冷风渗透耗热量
在风力和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。冷风渗透耗热量在设计热负荷中占不小的份额。影响冷风渗透耗热量的因素很多，如门窗构造、门窗朝向、室外风向和风速、室内外空气温差、建筑物高低以及建筑物内部通道状况等。总的来说，对于多层（六层及六层以下）的家住无，由于房屋高度不高，在工程设计中，冷风渗透耗热量主要考虑风压的作用，可忽略热压的影响。对于高层建筑，则应考虑风压与热压的综合作用。
6.热负荷计算结果
首先对要计算的各个房间进行编号。以2101房间为例说明室内供热设计热负荷的计算过程。（1）围护结构传热耗热量 的计算，围护结构总传热耗热量 =851.35W。（2）冷风渗透耗热量 的计算，冷风渗透耗热量 等于： =0.278×0.5×43.55×1.34×1×[18-（-15）] =219.75W。其余房间计算方法相同，最后得到本栋楼体的总采暖负荷，总计134353.58kW。
7.结论
本文通过哈尔滨市某小区居民2#住宅楼冬季分户采暖系统热负荷计算，整栋楼建筑面积2378.86㎡，采用维护结构热负荷、冷分渗透热负荷、冷风侵入热负荷加和计算楼体的采暖负荷，总计134353.58kW。通过计算，对于各种采暖系统做了经济及技术比较分析，最后决定采用分户供热，楼道间双管异程，户内水平单管串联带跨越管系统。
关键词：暖通；居民；分户供热；锅炉；热负荷；计算
1.设计基本资料
哈尔滨市某小区居民2#住宅楼冬季分户采暖设计。住宅楼正北正南朝向，长28.04m，宽13.2m，楼层数为7层（一层为商服，顶层为阁楼层），层高3.2m。围护结构条件。外墙：砖墙490mm，水泥砂浆抹灰加浅色喷浆，内粉刷加油漆，传热系数K=0.45W/㎡·℃。外窗：双层塑钢窗，传热系数K=2.5W/㎡·℃。地面：地面为不保温地面。
2.热负荷计算
供热系统的热负荷是指在某一室外温度 下，为了达到要求的室内温度 ，供热系统在单位时间内向建筑物供给的热量。它随着建筑物得失热量的变化而变化。供热系统的设计热负荷是指在设计室外温度 下，为达到要求的室内温度 ，供热系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q’。供热系统设计热负荷是供热设计中最基本的数据。它直接影响居民住宅供热系统方案的选择、供热热源锅炉的型号大小，供热管道管径和散热器等设备的确定，关系到供热系统的使用和经济效益。
2.1 分户采暖热负荷计算，分户采暖热负荷主要有：（1）围护结构传热耗热量 ；（2）加热由门、窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量，即冷风渗透耗热量 ；（3）加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量，即冷风侵入耗热量 。在工程设计中，供热系统的设计热负荷，一般可分几部分进行计算。 式中： ——围护结构的基本耗热量；
——围护结构的附加（修正）耗热量。
2.2围护结构基本耗热量，在工程设计中，围护结构的基本耗热量是按一位稳定传热过程进行计算的，即假设在计算时间内，室内、外空气温度和其他传热过程参数都不随时间变化。实际上，室内散热设备散热不稳定，室外空气温度随季节和昼夜变化不断波动，这是一个不稳定传热过程。但不稳定传热计算复杂，所以对室内温度容许有一定波动幅度的一般建筑物来说，采用稳定传热计算可以简化计算方法并能基本满足要求。围护结构的基本耗热量，可按下式计算： 式中：K——围护结构的传热系数，W/㎡·℃；F——围护结构的面积，㎡；tn——冬季室内计算温度，℃；
——供热室外计算温度，℃；——围护结构的温差修正系数。整个建筑物或房间的基本耗热量等于它的围护结构各部分基本耗热量的总和为：
。对于一层车库，地面为非保温地面，其温差传热量 计算公式为： 。式中：Kpj.d——房间非保温贴土地面的平均传热系数，W/㎡·℃；Fd——房间地面的面积，㎡；tn——冬季室内计算温度，℃； ——供热室外计算温度，℃。
2.3 护结构附加（修正）耗热量，围护结构的基本耗热量，是在稳定的条件下，按上述公式计算得出的。实际耗热量会受到气象条件以及建筑物情况等各种因素影响而有所增减。由于这些因素影响，需要对房间围护结构基本耗热量进行修正。这些修正耗热量称为围护结构附加（修正）耗热量。通常按基本耗热量的百分率进行修正。附加（修正）耗热量有朝向修正、风力附加和高度附加耗热量等。
3.朝向修正附加耗热量
朝向修正耗热量是考虑建筑物受太阳照射影响而对围护结构基本耗热量的修正。当太阳照射建筑物时，阳光直接透过玻璃窗使室内得到热量。同时由于受阳面的围护结构较干燥，外表面和附近气温升高，围护结构向外传递热量减少。采用的修正方法是按围护结构的不同朝向，采用不同的修正率。需要修正的耗热量等于垂直的外围护结构（门、窗、外墙及屋顶的垂直部分）的基本耗热量乘以相应的朝向修正率。选用上面朝向修正率时，应考虑当地冬季日照率、建筑物使用和北遮挡等情况。对于冬季日照率小于35%的地区，东南、西南和南向修正率，宜采用-10%～0%，东、西向可不修正。
4.风力附加耗热量
风力附加耗热量是考虑室外风速变化而对围护结构基本耗热量的修正。在计算围护结构基本耗热量时，外表面换热系数aw时对应风速约为4m/s的计算值。我国大部分地区冬季平均风速一般为2～3m/s。因此，《暖通规范》规定：在一般情况下，不必考虑风力附加。只对建在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别突出的建筑物，才考虑垂直外围结构附加5%～10%。
5.冷风渗透耗热量
在风力和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内，被加热后逸出。把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量。冷风渗透耗热量在设计热负荷中占不小的份额。影响冷风渗透耗热量的因素很多，如门窗构造、门窗朝向、室外风向和风速、室内外空气温差、建筑物高低以及建筑物内部通道状况等。总的来说，对于多层（六层及六层以下）的家住无，由于房屋高度不高，在工程设计中，冷风渗透耗热量主要考虑风压的作用，可忽略热压的影响。对于高层建筑，则应考虑风压与热压的综合作用。
6.热负荷计算结果
首先对要计算的各个房间进行编号。以2101房间为例说明室内供热设计热负荷的计算过程。（1）围护结构传热耗热量 的计算，围护结构总传热耗热量 =851.35W。（2）冷风渗透耗热量 的计算，冷风渗透耗热量 等于： =0.278×0.5×43.55×1.34×1×[18-（-15）] =219.75W。其余房间计算方法相同，最后得到本栋楼体的总采暖负荷，总计134353.58kW。
7.结论
本文通过哈尔滨市某小区居民2#住宅楼冬季分户采暖系统热负荷计算，整栋楼建筑面积2378.86㎡，采用维护结构热负荷、冷分渗透热负荷、冷风侵入热负荷加和计算楼体的采暖负荷，总计134353.58kW。通过计算，对于各种采暖系统做了经济及技术比较分析，最后决定采用分户供热，楼道间双管异程，户内水平单管串联带跨越管系统。