由于南方地区户式壁挂炉供暖的热媒温度与北方集中供暖有较大差异，且许多散热器样本实验数据并不能直接拿来对应热负荷计算结果选型，传统的热负荷计算公式又过于复杂繁琐。为辅助设计者更加快速、准确地进行散热器选型，本文通过对影响建筑热负荷的各类因素进行细化研究，提出一种结果相对准确的热负荷简化计算方式。
01
理论分析
冬季供暖通风系统的热负荷应根据建筑物散失和获得的热量确定，围护结构的耗热量，则应包括基本耗热量和附加耗热量：
1）围护结构的传热耗热量；2）对外门、窗户缝隙渗入室内的冷空气进行加热时的耗热量；3）加热外门开启时，经外门侵入室内的冷空气耗热量；4）通风耗热量；5）通过其他途径散失或获得的热量。
围护结构基本耗热量计算公式
Q=αFK（tn-twn） （1）
式中：Q为围护结构的基本耗热量，W；α为围护结构温差修正系数，为计算简便，取α-1；F为围护结构的面积，m2；K为围护结构的传热系数，W/（m2·℃）；tn为冬季室内计算温度，℃、twn为供暖室外计算温度，℃，按GB 50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》选取。
由式（1）可知，围护结构的基本耗热量与围护结构的传热系数K值成正比，外围护结构的传热系数直接影响热负荷的大小。保温性能良好的外墙能够极大降低室内房间的热负荷，较厚的楼板也可更好防止采暖用户室内热量向相邻的低温用户传递。
围护结构附加耗热量计算
围护结构的附加耗热量应按其占基本耗热量的百分率确定。各项附加百分率宜按表1规定的数值选用——
1、朝向修正率
摘自GB 50736-2012
《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》
房间朝向对于热负荷有较大的影响。对于户式供暖系统，在进行热负荷计算之前，要首先确认室内各个房间的朝向，再按照不同的朝向将不同大小的热负荷附加于围护结构基本耗热量。
2、冷风渗透耗热量计算公式
QL=0.278NVCpρW（tn-twn） （2）
式中：N为换气次数，1/h；V为房间净体积，m3；Cp为空气比热容，标准工况下，Cp=1.007kJ/（kg·℃）；ρW为空气密度，标准工况下，ρW=1.29kg/m3。
由上式可知，冷风渗透耗热量与房间的换气次数成正比，因此在进行负荷计算时，设计者应对供暖房间的换气要求详细了解。因开窗换气出现间歇供暖现象在夏热冬冷地区比较普遍，在白天家中无人且开窗通风的情况下，冷风渗透对室内房间的热负荷会有较大的影响。
02
参数比较
在了解理论基础上，我们也可以更直观地比较夏热冬冷地区和寒冷地区热负荷差异程度。JGJ 26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》和JGJ 34-2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》对我国不同地区围护结构传热系数、围护结构窗墙面积比等进行了具体规定，整理图表如下——
北方与南方围护结构传热系数限值比较
通过表2数据可知，夏热冬冷地区的限值比寒冷地区几乎宽松一倍，这就意味着夏热冬冷地区的围护结构耗热量将会明显增加。因此，计算热负荷时，要尽可能了解供暖房间各种围护结构的保温性能以及传热系数，不同的保温结构将会导致较大的热负荷计算差异。
北方与南方围护结构窗墙面积比限值比较
由表3数据可见，国家规范对于窗墙面积比的规定，夏热冬冷地区的限值比寒冷地区更加宽松，因此夏热冬冷地区外窗面积较大，飘窗以及落地窗应用相对比较普遍，这便会造成热负荷一定程度的增加。
03
实例计算
以分别位于武汉和西安同样户型的住宅为例。按照节能设计标准限值选取传热系数，来计算它们的围护结构热负荷——假设该户的上下左右邻居均未配备供暖系统，户型为三室两厅，建筑面积为136m2，户内供暖面积为97m2，该户型的立面外围护结构面积如表4所示。
设计参数设置
冬季供暖室内设计参数：卧室、起居室室内设计温度为18℃，厨房、卫生间室内设计温度为16℃。卧室最多人数为2人，客厅最多人数为3人，每人发热量为53W。卧室和客厅照明的最大功率为5W/m2。客厅设备的最大总热功率为90W，卧室设备的最大总热功率为60W。
根据研究，西安地区居住建筑的非采暖房间最冷月室内空气平均温度为10℃；武汉地区居住建筑非采暖房间最冷月室内空气平均温度为8℃。而在夏热冬冷地区人们习惯开窗通风，表现为不同区域窗户的冷风渗透和门窗的冷风侵入耗热量相差很大。因此，当研究围护结构对外界的影响时，由于南方地区通风要求更高，以及生活习惯不同，所以在计算冷风渗透耗热量时，西安地区换气次数取1次/小时，武汉地区换气次数取1.5次/小时。
图1 西安与武汉热负荷对比图
图1的计算数据中，未考虑间歇供暖，根据相关数据统计分析，在夏热冬冷地区考虑开窗通风对间歇热负荷的影响时，应采用合理的间歇模式，供暖热负荷应该根据实际通风情况附加5%～15%。并按照前文的设计参数分别设置西安和武汉的室内外设计参数，围护结构基本数据，以《供热工程》（第四版）中的热负荷计算方法为计算依据，进行详细的热负荷计算，计算结果如表5所示：
可见，在实际情况下，夏热冬冷地区虽然冬季室外温度要高于寒冷地区，但是由于受外围护结构保温、间歇供暖、户间传热、通风量等因素影响，该地区的实际计算热负荷要远远高于相同户型的寒冷地区。根据夏热冬冷地区的实际情况，并结合以上计算结果，本文提出了夏热冬冷地区的热负荷概算公式，及各项热负荷影响因素的附加值计算表。
04
概算公式
附加耗热量按基本耗热量的百分数计算。根据上文的计算结果，在综合考虑各项附加因素，以及夏热冬冷地区的各房间采暖热指标之后，应按式（3）概算公式进行计算。
某房间的热负荷（W）表示如下：
QZ=QJ（1 βch βla βh βm βf）（1 βj βt） （3）
式中：QJ为热负荷面积指标基数，取80W/m2；βch为朝向修正；βla为外墙修正；βh为户间传热修正；βm为窗墙面积比过大修正；βf为顶层或底层修正；βj为间歇采暖修正；βt为特别修正。
由于标准的热负荷计算会花费大量的人力和时间，现可根据实际计算结果，将热负荷计算方法进行简化，夏热冬冷地区在选定热指标为80W/m2的情况下，热负荷修正值β可根据供暖建筑物的实际情况按照下表的数据选取。
总 结
总之，夏热冬冷地区的热负荷计算，应综合考虑建筑物朝向、建筑物围护结构保温性能及传热系数、窗墙面积比、间歇供暖使用习惯、冬季通风习惯等各项因素，而不是单纯用供暖面积和固定的热指标来确定热负荷。本文提出的概算公式可以更加准确得出供暖房间的热负荷，而且不需要花大量的时间对每面外墙进行热负荷计算。
转自 壁挂炉月刊
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