城市集中供热系统的用户在单位时间内所需的热量。它是制订城市供热规划和设计供热系统的重要依据,也是对供热系统设计进行技术经济分析的重要原始资料。集中供热系统的热负荷主要有采暖、通风、热水供应和生产工艺等热负荷。其中采暖和通风用热是季节性热负荷,而热水供应和生产工艺用热则多是常年性热负荷。季节性热负荷随气候条件而变化,在一年中变化很大,但在一天内波动较小。常年性热负荷受气候条件影响较小,在一年中变化不大,但在一天内波动大,特别是对非全天需热的用户。
在冬季某一室外温度下,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。采暖设计热负荷是指当室外温度为采暖室外计算温度时,为了达到上述所要求的室内温度,供热系统在单位时间内向建筑物供给的热量。
在制订城市或区域供热规划或设计其供热系统时,往往缺乏确切的原始资料,一般只能用热指标法估算,即用单位建筑面积的热指标乘以建筑面积,得出采暖的设计热负荷Q(瓦)。用公式表示为:
Q=qfF
qf--单位建筑面积热指标(W/㎡);
F--建筑面积(㎡)
如已知房屋体积,也可采用每立方米建筑体积在室内外温差为1°C时的热指标qv【W/(m3·°C)】
Q=qvV(tn-tw)
V--建筑体积(m3);
tn--室内计算温度(°C);
tw--采暖室外计算温度(°C)。
采暖热指标qv和qf的大小与建筑物围护结构的传热系数、外围体积、密闭性或通风条件、建筑物的类型和外形以及墙窗面积比等许多因素有关,通常是依据实际工程统计分析而得,设计时可参考有关部门提供的资料,结合具体情况选用。
一、维护结构的耗热量
1.维护结构的基本耗热量
Qj--j部分围护结构的基本耗热量,W;
Aj--j部分围护结构的表面积,m2;
Kj--j部分围护结构的传热系数,W/(m2*℃);
tR--冬季室内计算温度,℃;
tow-- 采暖室外计算温度,℃;
α --围护结构的温差修正系数,
2.维护结构附加耗热量
(1)朝向修正率
不同朝向的围护结构,收到的太阳辐射热量是不同的;同时,不同的朝向,风的速度和频率也不 同。因此对不同的垂直外围护结构进行修正。修正率为:
北、东北、西北: 0~10%
东、西: -5%
东南、西南 -10%~-15%
南 -15%~-30%
选用修正率时应考虑当地冬季日照率及辐射强度的大小。冬季日照率小于35%的低区,东南、西 南、南向的修正率宜采用-10%~0,其他朝向可不修正。
(2)风力附加率
在不蔽风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及城镇、厂区内特别高的建筑,垂直的外护结构热负荷附加5%~10%。
(3)外门附加率
为加热开启外门时侵入的冷空气,对于短时间开启无热风幕的外门,可以用外门的基本耗热量乘上相应的附加率。阳台门不应该考虑外门附加率。
(4) 高度附加率
由于室内温度梯度的影响,往往使房间上部的传热量加大。因此当民用建筑物和工业企业辅助建筑物的房间净高超过4m时,每增加1m,附加率为2%,但最大附加率不超过15%。
二、门窗缝隙渗入冷空气的耗热量
Qi=0.278LρaoCp(tR-toh)
Qi--为加热门窗缝隙渗入的冷空气耗热量,W;
L--渗透冷空气量,m3/h;
ρao--采暖室外计算温度下空气密度,Kg/m3;
Cp--空气定压比热,Cp=1KJ/(Kg*℃);
toh--采暖室外计算温度,℃。
在某些民用建筑以及工厂车间中,经常排出污浊的空气,并引进室外新鲜空气。在采暖季节,为了加热新鲜空气而消耗的热量,称为通风热负荷。一般住宅只有排气通风,不采用有组织的进气通风,它的通风用热量包括在采暖热指标中,不另计算通风热负荷。通风热负荷可采用换气次数或通风热指标法估算。
日常生活用热水的用热量。一般根据用水人数、水温及用水定额估算。
主要用于生产过程的加热、烘干、蒸煮、清洗等工艺,或用于拖动机械的动力设备(如汽锤、汽泵等)。由于用热设备和用热方式繁多,生产工艺热负荷一般按实测数据,或用单位产量的耗热概算指标估算。如无实测资料,可参考工厂以往的燃料耗量、锅炉效率等因素估算热负荷。
在确定供热系统的热负荷时,除综合上述各种用户的热负荷外,还应加上热网的热损失。由于用户一般并非同时满负荷、连续用热,因此,还需确定系统的平均热负荷值、最大热负荷值、设备的同时使用系数等,以便选择热源和设计供热系统。