夏熱冬冷地區住宅戶內採暖負荷簡化計算

2021-01-09 天南地北四季冷暖

前段時間本人寫了關於家用燃氣壁掛爐地暖採暖費用估算和家用燃氣壁掛爐暖氣片採暖費用估算,有人提出「為何沒有考慮室內外溫差呢?」首先在這裡感謝讀者的認真,提出這麼好的問題。今天在這裡本人將對夏熱冬冷地區採暖負荷的簡化計算進行介紹。

先在這裡說明下,本人寫這篇文章的目的,是想用儘可能簡化又相對準確的的方式計算室內採暖負荷,由於忽略了一些外界因素,故本文更適合非專業人士對家裡採暖負荷的近似計算。若需要準確計算其室內採暖負荷,應找專業的設計人員進行設計。

《夏熱冬冷地區住宅節能設計規範》中對居住建築外牆、外窗、外門以及內牆傳熱性能均有要求。在計算室內採暖負荷的時候可以依據相關參數進行簡化計算。

01圍護結構熱工參數取值

根據規範中對建築外牆、外窗、外門以及內牆傳熱性能均的要求,為便於計算,各部位傳熱係數取如下值:

屋面傳熱係數取Kw=1.0W/(m2K)

外牆傳熱係數取Kq=1.5W/(m2K)

地面(接觸室外空氣的架空或外挑樓板)傳熱係數取Kd=1.5W/(m2K)

分戶牆/樓板/樓梯間/隔牆/外走廊Kf=2.0W/(m2K)

外窗傳熱係數取屋面傳熱係數取Kc=3.2W/(m2K)

外門(通往封閉空間)傳熱係數取Km=3.0W/(m2K)

外門(通往非封閉空間或戶外)傳熱係數取Km=2.W/(m2K)

02室內溫度參數的取值

室內參數根據《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》(GB50736-2012)3.0.21條,供暖設施內設計應符合下列規定:

1、嚴寒和寒冷地區主要房間應採用18℃至24℃;

2、夏熱冬冷地區主要房間宜採用 16℃至22℃; 」

《夏熱冬冷地區居住建築節能設計標準》(JGJ134-2010)3.0.1條規定:

冬季採暖室內熱環境設計計算指標應符合下列規定:

臥室、起居室室內設計溫度應取18℃;換氣次數應取1.0次/h。

03室外溫度參數的取值

室外參數根據城市不同取值不同,以成都為例,室外採暖設計溫度取2.7攝氏度。不同城市採暖室外計算溫度會有差異,若需要請留言,定會告知。

04計算過程

供暖熱負荷主要為兩部分:一個圍護結構耗熱量,另外一個就是冷風滲入耗熱量,

⑴維護結構的耗熱量簡化計算如下:

根據傳熱量公式Q=KF(tn-tw)

Q——耗熱量,單位為瓦(W)

K——傳熱係數

F——屋面/外牆/外窗/內牆/門的面積(根據房屋相關尺寸計算)

tn——室內溫度(暖氣片採暖取18℃,地暖採暖取16℃)

tw——室外溫度(根據城市不一樣查規範取值)

①屋面傳熱量:

Qwu=KwuF(tn-tw)=1×Fwu×(18- tw)註:K值取1

Qwu——屋面傳熱量,單位為瓦(W)

Fwu——屋面面積,單位為平方米(m2)

②外牆傳熱量:

Qwq=KwqFwq(tn-tw)=1.5×Fwq×(18- tw)註:K值取1.5

Qwq——外牆傳熱量,單位為瓦(W)

Fwq——外牆面積,單位為平方米(m2)

③地面(接觸室外空氣的架空或外挑樓板)傳熱量:

Qdm=KdmFdm(tn-tw)=1.5×Fdm×(18- tw)註:K值取1.5

Qdm——地面傳熱量,單位為瓦(W)

Fdm——地面面積,單位為平方米(m2)

④外窗傳熱係數取屋面傳熱量:

Qwc=KwcFwc(tn-tw)=3.2×Fwc×(18- tw)註:K值取3.2

Qwc——外窗傳熱量,單位為瓦(W)

Fwc——外窗面積,單位為平方米(m2)

⑤外門傳熱量:

Qmen=KmenFmen(tn-tw)=3.0×Fmen×(18- tw)

註:通往封閉空間的外門K值取3,通往非封閉空間或戶外的外門K值取2

Qwm——外門傳熱量,單位為瓦(W)

Fwm——外門面積,單位為平方米(m2)

⑥分戶牆/樓板/樓梯間/隔牆/外走廊傳熱量:

Qfh=KfhFfh(tn-tw)=2×Ffh×(18- tw)註:K值取2

Qfh——分戶牆體傳熱量,單位為瓦(W)

Ffh——分戶牆體面積,單位為平方米(m2)

特別說明:根據《民用建築供暖通風與空氣調節設計規範》(GB50736-2012)Qfh取值應遵守如下規則:

min[Qfh,(Qwu+Qwq+Qdm+Qwc+Qmen)÷2],即分戶牆產生的熱負荷取值為:外維護結構的50%和分戶牆計算的熱負荷兩者之間的最小值,下面簡寫為min

⑵維護結構傳熱量之和為:

Qweihu= Qwu+Qwq+Qdm+Qfh+Qwc+Qmen

=(18- tw)×[Fwu+1.5×Fwq+1.5×Fdm+2×min+3.2×Fwc +3.0×Fmen ]

(2)冷風滲透耗熱量:

Qlengfeng=V÷3600×1000×1.2×1.01×(18- tw)=0.34V

V為採暖房間體積。

(3)室內採暖總負荷

Qz=Qweihu+Qlengfeng

即Qz=(18- tw)×[Fwu+1.5×Fwq+1.5×Fdm+2×min +3.2×Fwc +3.0×Fmen+0.34V ]

由於其他未知因素,最終的採暖負荷可取1.1Qz

若讀者是專業人士或者稍微結合下實際情況,看到這裡還會提出這樣的問題:為什麼沒有考慮朝向?為什麼沒有考慮窗牆比例……,諸如此類因素,在這裡綜合考慮在計算取值裡面,在這裡就不一一加以說明,免得吧問題複雜化了,影響非專業人士的計算。

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