采暖热负荷计算
----关于冷风渗透热负荷的探讨
河南华北水利水电勘察设计有限公司 赵国惠
摘要：采暖工程设计时 ,首先要进行采暖热负荷计算 ,采暖热负荷包括外围护结构耗热量、门窗缝隙冷空气耗热量、大门侵入冷空气耗热量等。在计算高层建筑的冷风渗透热负荷时 ,必须考虑室外风压和室内外温差所形成的在建筑物不同高度的热压作用的综合影响。 关键词：风压 热压 冷风渗透 朝向修正 Excel电子表格
根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012中的5.1.2累年日平均温度稳定低于或等于5℃的日数大于或等于90天的地区，应设置采暖设施，但随着我国经济发展和人民生活水平的提高，累年日平均温度稳定低于或等于5℃的日数小于或等于90天的地区也开始逐渐设置采暖设施，而我国能源长期面临紧张的严峻形势，居住建筑和公共建筑能源消耗大、增长快、浪费严重、节能潜力大。
对一栋建筑进行采暖设计，详尽细致的采暖热负荷及水利计算，对整栋建筑的节能有着重要的意义。采暖热负荷包括外围护结构耗热量、门窗缝隙冷空气耗热量、大门侵入冷空气耗热量等，本文着重对冷风渗透热负荷进行探讨。
㈠冷风渗透热负荷的计算方法：
依据《实用供热空调设计手册》（第二版），通过门、窗缝隙的冷风渗透耗热量：
Q 2=0.278Cp Vρw ·（tn-tww ），
C p --干空气的定压质量比热容C p =1.0056KJ/(Kg·℃)；
3
ρ--室外采暖计算温度下的空气密度，Kg/ m
3
V --房间的冷风渗透体积流量，m /h； tn、tw—室内、外供暖计算温度，℃ 1.缝隙法：
⑴.忽略热压及室外风速沿房高的递增，只计入风压作用时的V 的计算方法：
V=∑（l·L·n），
l-房间某朝向上的可开启门、窗缝隙的长度，m；
3
L-每米门窗缝隙的渗风量，m/（m·h）， n-渗风量的朝向修正系数。
⑵.考虑热压与风压联合作用，且室外风速随高度递增时的计算方法：
b
V=∑（l·L0·m），
3
L 0-理论渗风量，m/（m·h）；
l-房间某朝向上的可开启门窗缝隙的长度，m； m-渗风压差的综合修正系数；
b-外窗、门缝隙的渗风指数，据实测值，一般钢窗可取为0.67（0.56~0.78）；
b
其中 L0=a1·（ρw v 0²/2），
3
a 1-外门窗缝隙的渗风系数，m /（m·h·Pa）； v-冬季室外最多风向下的平均风速，m/s；
3
ρ-室外采暖计算温度下的空气密度，Kg/ m；
1/b
m=Cr △Cf (n+C)·Ch ， C r -热压系数；
△Cf -风压差系数；可取为0.7；
n-在纯风压作用下渗风量的朝向修正系数；
C-作用于外门、窗缝隙两侧的有效热压差与有效风压差之比； C h -外门、窗缝隙所在高度的高度修正系数；
0.4
Ch =0.3h(对大城市) h-计算门、窗的中心线标高；
20.4
C=70（tn -t w ）(hz -h)/［△Cf v 0(273+tn )h ］
h z -纯热压作用下的建筑物中和界的标高，m,可取建筑物总高度的一半； t n -建筑物内热压竖井内的空气计算温度，°C t w -室外供暖计算温度，°C； 2.换气次数法：
L=K·Vf
3
式中L-房间冷风渗透量m /h；
K-换气次数，l/h；
3
V f -房间净体积，m。 从以上的计算方法，可以看出房间的门、窗缝隙的冷风渗透耗热量的大小与建筑的地理位置、房间的室内外温差及冷风渗透量有关，当建筑的地理位置及功能确定后，冷风渗透耗热量的大小则取决于门窗的冷风渗透量，而冷风渗透量与建筑的高度、房间的朝向、门窗的气密性等级有关。
㈡通过实例对缝隙法和换气次数法进行探讨
有一居住建筑，位于郑州，整栋楼建筑面积8789 m,地上十一层，层高3.0m，以北向一房间为例，房间尺寸为4000x3300，窗户尺寸为1500x1700。
用两种方法分别计算该房间的冷风渗透热负荷。 1.缝隙法：依据以上公式，计算结果见表一 表一
高度修正系数(Ch)
有效风压、热压差之比C
[***********]层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层
0. 89
0. 50
0. 64
0. 74
0. 82
0. 89
0. 95
1. 01
1. 07
2. 08
0. 81
0. 41
0. 15
-0. 05
-0. 21
-0. 35
-0. 47
-0. 59
理论渗风量L0
2.0
渗风量V
冷风渗透耗热量Q(W)
1234567891层 23456789层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 1.56
0.68
0.62
0.55
0.47
0.38
0.27
0.15
117.3
51. 1
47
41. 8
35. 6
28. 5
20. 4
8. 7
综合修正系数m
1层 2层 3层 4层 5层 6层 7层 8层 9层
0.98 0.28 0.25 0.21 0.17 0.12 0.07 0.02 -0.03
从表一可以看出利用缝隙法计算房间窗缝隙的冷风渗透耗热量，底层最大，随着层数的增加，冷风渗透耗热量越来越小。
2.换气次数法：
依据《设计手册》表5.1-13取K=0.5，Vf =4x3.3x3=39.6m,L=K·Vf=0.5x39.6=19.8m/h,
Q 2=0.278x1.0056x19.8x1.29x(18-(-3.8))=155.7W；
从以上的例子可以看出，利用换气次数法计算房间的门、窗缝隙的冷风渗透耗热量，只与建筑的层高、房间的面积有关，同一房间在任何楼层、任何方位，其冷风渗透耗热量都是一样的。而缝隙法与建筑所处的地理位置、房间所在楼层、窗户的朝向、型式等有关，楼层越高，冷风渗透耗热量越小。
㈢结论：
⒈笔者根据多年的工作经验总结，利用换气次数法进行冷风渗透耗热量计算，当房间面积越大，层高越高，则冷风渗透耗热量越大，其准确性较低，但方便、快捷，可用在多层建筑的估算中。
⒉利用缝隙法计算房间的门、窗缝隙的冷风渗透耗热量，其准确性比换气次数法高，能体现出风压、热压综合作用对建筑物热负荷的影响，但计算较麻烦，常用在高层建筑的计算中。
随着人民生活水平的日益提高，对住宅的热舒适性的要求也越来越高，同时，国家的节能措施不断完善，作为一名暖通设计人员，在设计时合理的选择冷风渗透热负荷的计算方法，对响应国家的节能政策有着重要的意义。
参考文献： 【1】《实用供热空调设计手册》（第二版），北京，中国建筑工业出版社，2009 【2】《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012），北京，中国建筑工业出版社，2012 【3】《全国民用建筑工程设计技术措施》（暖通空调.动力） 中国计划出版社 2009
_________________________
作者：赵国惠，女，1971年6月，本科学士 职称：高级工程师 通讯地址：河南省郑州市北环路36号 邮编：450011 联系电话：[1**********]，E-mail：z[1**********]@163.com
采暖热负荷计算
----关于冷风渗透热负荷的探讨
河南华北水利水电勘察设计有限公司 赵国惠
摘要：采暖工程设计时 ,首先要进行采暖热负荷计算 ,采暖热负荷包括外围护结构耗热量、门窗缝隙冷空气耗热量、大门侵入冷空气耗热量等。在计算高层建筑的冷风渗透热负荷时 ,必须考虑室外风压和室内外温差所形成的在建筑物不同高度的热压作用的综合影响。 关键词：风压 热压 冷风渗透 朝向修正 Excel电子表格
根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012中的5.1.2累年日平均温度稳定低于或等于5℃的日数大于或等于90天的地区，应设置采暖设施，但随着我国经济发展和人民生活水平的提高，累年日平均温度稳定低于或等于5℃的日数小于或等于90天的地区也开始逐渐设置采暖设施，而我国能源长期面临紧张的严峻形势，居住建筑和公共建筑能源消耗大、增长快、浪费严重、节能潜力大。
对一栋建筑进行采暖设计，详尽细致的采暖热负荷及水利计算，对整栋建筑的节能有着重要的意义。采暖热负荷包括外围护结构耗热量、门窗缝隙冷空气耗热量、大门侵入冷空气耗热量等，本文着重对冷风渗透热负荷进行探讨。
㈠冷风渗透热负荷的计算方法：
依据《实用供热空调设计手册》（第二版），通过门、窗缝隙的冷风渗透耗热量：
Q 2=0.278Cp Vρw ·（tn-tww ），
C p --干空气的定压质量比热容C p =1.0056KJ/(Kg·℃)；
3
ρ--室外采暖计算温度下的空气密度，Kg/ m
3
V --房间的冷风渗透体积流量，m /h； tn、tw—室内、外供暖计算温度，℃ 1.缝隙法：
⑴.忽略热压及室外风速沿房高的递增，只计入风压作用时的V 的计算方法：
V=∑（l·L·n），
l-房间某朝向上的可开启门、窗缝隙的长度，m；
3
L-每米门窗缝隙的渗风量，m/（m·h）， n-渗风量的朝向修正系数。
⑵.考虑热压与风压联合作用，且室外风速随高度递增时的计算方法：
b
V=∑（l·L0·m），
3
L 0-理论渗风量，m/（m·h）；
l-房间某朝向上的可开启门窗缝隙的长度，m； m-渗风压差的综合修正系数；
b-外窗、门缝隙的渗风指数，据实测值，一般钢窗可取为0.67（0.56~0.78）；
b
其中 L0=a1·（ρw v 0²/2），
3
a 1-外门窗缝隙的渗风系数，m /（m·h·Pa）； v-冬季室外最多风向下的平均风速，m/s；
3
ρ-室外采暖计算温度下的空气密度，Kg/ m；
1/b
m=Cr △Cf (n+C)·Ch ， C r -热压系数；
△Cf -风压差系数；可取为0.7；
n-在纯风压作用下渗风量的朝向修正系数；
C-作用于外门、窗缝隙两侧的有效热压差与有效风压差之比； C h -外门、窗缝隙所在高度的高度修正系数；
0.4
Ch =0.3h(对大城市) h-计算门、窗的中心线标高；
20.4
C=70（tn -t w ）(hz -h)/［△Cf v 0(273+tn )h ］
h z -纯热压作用下的建筑物中和界的标高，m,可取建筑物总高度的一半； t n -建筑物内热压竖井内的空气计算温度，°C t w -室外供暖计算温度，°C； 2.换气次数法：
L=K·Vf
3
式中L-房间冷风渗透量m /h；
K-换气次数，l/h；
3
V f -房间净体积，m。 从以上的计算方法，可以看出房间的门、窗缝隙的冷风渗透耗热量的大小与建筑的地理位置、房间的室内外温差及冷风渗透量有关，当建筑的地理位置及功能确定后，冷风渗透耗热量的大小则取决于门窗的冷风渗透量，而冷风渗透量与建筑的高度、房间的朝向、门窗的气密性等级有关。
㈡通过实例对缝隙法和换气次数法进行探讨
有一居住建筑，位于郑州，整栋楼建筑面积8789 m,地上十一层，层高3.0m，以北向一房间为例，房间尺寸为4000x3300，窗户尺寸为1500x1700。
用两种方法分别计算该房间的冷风渗透热负荷。 1.缝隙法：依据以上公式，计算结果见表一 表一
高度修正系数(Ch)
有效风压、热压差之比C
[***********]层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层
0. 89
0. 50
0. 64
0. 74
0. 82
0. 89
0. 95
1. 01
1. 07
2. 08
0. 81
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0. 15
-0. 05
-0. 21
-0. 35
-0. 47
-0. 59
理论渗风量L0
2.0
渗风量V
冷风渗透耗热量Q(W)
1234567891层 23456789层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 层 1.56
0.68
0.62
0.55
0.47
0.38
0.27
0.15
117.3
51. 1
47
41. 8
35. 6
28. 5
20. 4
8. 7
综合修正系数m
1层 2层 3层 4层 5层 6层 7层 8层 9层
0.98 0.28 0.25 0.21 0.17 0.12 0.07 0.02 -0.03
从表一可以看出利用缝隙法计算房间窗缝隙的冷风渗透耗热量，底层最大，随着层数的增加，冷风渗透耗热量越来越小。
2.换气次数法：
依据《设计手册》表5.1-13取K=0.5，Vf =4x3.3x3=39.6m,L=K·Vf=0.5x39.6=19.8m/h,
Q 2=0.278x1.0056x19.8x1.29x(18-(-3.8))=155.7W；
从以上的例子可以看出，利用换气次数法计算房间的门、窗缝隙的冷风渗透耗热量，只与建筑的层高、房间的面积有关，同一房间在任何楼层、任何方位，其冷风渗透耗热量都是一样的。而缝隙法与建筑所处的地理位置、房间所在楼层、窗户的朝向、型式等有关，楼层越高，冷风渗透耗热量越小。
㈢结论：
⒈笔者根据多年的工作经验总结，利用换气次数法进行冷风渗透耗热量计算，当房间面积越大，层高越高，则冷风渗透耗热量越大，其准确性较低，但方便、快捷，可用在多层建筑的估算中。
⒉利用缝隙法计算房间的门、窗缝隙的冷风渗透耗热量，其准确性比换气次数法高，能体现出风压、热压综合作用对建筑物热负荷的影响，但计算较麻烦，常用在高层建筑的计算中。
随着人民生活水平的日益提高，对住宅的热舒适性的要求也越来越高，同时，国家的节能措施不断完善，作为一名暖通设计人员，在设计时合理的选择冷风渗透热负荷的计算方法，对响应国家的节能政策有着重要的意义。
参考文献： 【1】《实用供热空调设计手册》（第二版），北京，中国建筑工业出版社，2009 【2】《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012），北京，中国建筑工业出版社，2012 【3】《全国民用建筑工程设计技术措施》（暖通空调.动力） 中国计划出版社 2009
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作者：赵国惠，女，1971年6月，本科学士 职称：高级工程师 通讯地址：河南省郑州市北环路36号 邮编：450011 联系电话：[1**********]，E-mail：z[1**********]@163.com