太阳能采暖房间动态热负荷计算方法研究

1太阳能供热采暖系统综述太阳能供热采暖系统将太阳能转化成热能，供应冬季采暖和全年生活热水。

系统主要由集热系统、换热储热系统、辅助能源和控制系统等4大部分组成。

1.1集热系统根据使用区域和用户投资规模不同，使用相应的太阳能集热器组成集热系统。

包括全玻璃真空管集热器、平板集热器、玻璃金属集热器（玻璃金属u 型管集热器、玻璃金属热管集热器）等，集热系统可以采用直接系统间接系统。

长期运行过程中既要考虑太阳能集热系统的越冬保护问题，又要考虑集热器夏天过热问题。

直接式系统既可以采用回流式排空防冻措施也可以采用电伴热或热循环防冻措施；由于间接式系统一般采用低冰点高沸点介质做导热液，因此不存在冬季越冬保护问题，但其夏季过热是主要问题。

1.2换热储热系统目前常用的太阳能采暖系统中多以热水显热的形式来完成供热和储热，随着技术的进步逐渐有以相变潜热供热的太阳能供热采暖系统面世。

集热系统种类不同，换热设备和储热系统都不同，直接式系统把水作为集热的热媒和采暖供热的热媒；间接式系统一般用换能液（低冰点高沸点介质）通过换热器把集热器产生的热量储存到储热系统中；换热器可以是内置式也可以是外置式。

储热水箱的容积和太阳能采暖保证率有关，所以同样集热面积的太阳能采暖系统，储热水箱容积可能不同，太阳能保证率越大，储热水箱的容积越大。

1.3用热系统太阳能采暖系统用热包括两部分：采暖用热、生活热水用热。

生活热水要求水质新鲜、富含氧气、温度合适、带有一定压力、清洁、无病菌、无异味，因此不能和采暖系统共用一套水源，采用双水箱系统、单水箱加换热器系统。

对采暖系统来讲，末端散热器主要用热设备，通过热传导、辐射、对流把热量散发出来，让居室的气温得到提升。

太阳能辅助采暖系统可以在地板底下敷设加热管、普通金属散热器、风机盘管散热器等多种形式末端散热器。

目前市场上销售的采暖散热器从材质上分为铜管铝翅对流散热器、钢制散热器、铝制散热器、铜制散热器、不锈钢散热器、铜铝复合散热器以及老式铸铁散热器等。

采暖工程：最详细的冷热负荷计算依据、公式与取值建筑物的热负荷民用建筑供暖设计热负荷一. 房间热负荷的组成：a.围护结构的耗热量b.加热由门、孔洞侵入的冷空气的耗热量c.加热由门窗缝隙渗入室内空气的耗热量围护结构的温差传热量Qj=Kf(tn-tw)aQj---通过供暖房间某一面围护结构的温差传热，WK---该面围护结构的传热系数，W/m2 .℃F---该面维护结构的散热面积，m2tn--室内空气计算温度，℃tw--室外采暖计算温度，℃a---温差修正系数附加耗热量附加耗热量是按基本耗热量的百分比计算，考虑各项附加后的耗热量Q1=Qj(1+βch+βf+ βli+ βm)(1+ βf.g)(1+ βj)βch–朝向修正；βf–风力修正；βli–两面外墙修正；βm –窗墙面积比过大修正；βf.g–房高附加修正；βj –间歇附加修正；通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量V=∑( l L m)l---房间某朝向上的门窗缝隙长度，mL---每米门窗缝隙的基准渗风量，m3/h·mm---门窗缝隙的渗风量综合修正系数外门开启冲入的冷风耗热量可按照建筑的形式查表计算工业厂房及辅助房间供暖设计热负荷1.基本耗热量及附加耗热量a. 室内空气温度的确定1）工作地带的设计温度 tg2）室内空气的计算温度 t n当车间高度≤4m时，tn=tg;当车间高度>4m时，对地面 tn=tg，对外墙、外窗和外门 tn=(tn+td)/2；对屋顶tn=td=tg+Δt(H-2)Δt = 0.3~1.5℃/m (温度梯度)b .当 tn分别按照地面、外墙及屋顶取不同值时，房高附加修正率βf .g=0 ，两面外墙修正βli =0 ；窗墙面积比过大修正βm =02.厂房的门窗缝隙冷风渗透耗热量3.厂房的大门开启冲入的冷风耗热量a.每班开启时间≤15min的大门，附加率为200~500%；b.每班开启时间>15min的外门，按照下列经验公式计算：G=A +(a +Nνw ) FG--冲入的冷风量，kg/s; N—常数，0.15~0.25a, A—系数，查表 ;Vw---冬季室外平均风速，m /sF--车间上部可能开启的排气窗或排气孔的面积，m2建筑物热负荷可按建筑体积估算Q N =a q N.VV (t n .p- t w)Q f=a q f. V V (tn .p- t w. f)建筑物热负荷可按建筑面积估算（方案设计）Q N= q N.S S建筑物的冷负荷一. 房间得热量的组成：a.通过围护结构传入室内的热量b.通过外窗进入的辐射热量c.人体散热量d.照明散热量e.设备、器具、管道及其他热源的散热量f.食物或物料散热量g.各种散湿过程产生的潜热量h.渗透空气带入室内得热量二.空调房间的冷负荷建筑围护结构传入室内得热量形成的冷负荷（太阳辐射进入室内的热量和室内外空气温差经围护结构传入的热量）人体散热形成的冷负荷灯光照明散热形成的冷负荷其他设备散热形成的冷负荷三.空调房间的湿负荷房间湿负荷的组成：a.人体的散湿量b.空气渗入带入的湿量c.化学反应过程的散湿量d.潮湿的表面、液面的散湿量e.食品及其他物料的散湿量f.其他设备的散湿量建筑围护结构传入室内得热量形成的冷负荷a.对流形式的得热量立即变成室内冷负荷b.太阳辐射得热量经过围护结构吸热-放热后，有时间的延迟和数量上的衰减所以计算这部分得热量时，应该逐时计算（这与计算热负荷时不同）热负荷计算---稳定传热冷负荷计算---不稳定传热1.围护结构的冷负荷a.外墙、屋面的传热冷负荷计算Qτ=K F ∆tτ-ξτ—计算时刻，点钟τ-ξ—温度波的作用时刻，点钟∆tτ-ξ—作用时刻下，冷负荷的计算温差℃例：延迟时间为5小时的外墙，在确定16时房间的热负荷时，应取时刻τ=16，ξ=5，作用时刻为τ-ξ=16-5=11时，16时外墙内表面。

关于采暖热负荷的计算的理论公式采暖热负荷计算是确定供热设备规格和选择适当供热设备的重要依据。

热负荷计算是根据建筑物本身的热损失和热收益来确定所需的供热能量。

下面将介绍几种常见的采暖热负荷计算方法及其理论公式。

1.等效温差法：等效温差法是一种常用的热负荷计算方法。

它根据建筑物的热阻、热容和室外与室内的温度差来确定热负荷。

其计算公式如下：Q=U×A×θ其中，Q为建筑物的热负荷，U为建筑物的导热系数，A为建筑物的外墙面积，θ为室外与室内的温度差。

2.动态法：动态法是一种通过模拟建筑物在一天内的能量平衡来计算热负荷的方法。

它需要建立建筑物模型，并基于辐射热传递、传导热传递和对流热传递等因素进行计算。

其计算公式较复杂，通常借助计算机软件进行模拟计算。

3.TZ法：TZ法（Treat Zone method）是一种将建筑物分为多个热力学区域进行热负荷计算的方法。

每个区域内的热传递是根据建筑材料、室内外温度差和室内外表面积等因素进行计算的。

该方法的计算公式如下：Q=∑(U×A×θ)其中，Q为建筑物的热负荷，U为各区域的导热系数，A为各区域的面积，θ为各区域的温度差。

通过对所有区域的贡献求和，即可得到整个建筑物的热负荷。

4.百分比法：百分比法是一种通过统计建筑物内热源、室内人员、室内灯具等各个热负荷项的相对贡献比例来计算总热负荷的方法。

它适用于不需要详细考虑建筑物结构和传热方式的情况。

计算公式如下：Q=Σ(HP×CP×NF×FF)其中，Q为建筑物的热负荷，HP为各项热负荷的设计功率，CP为各项热负荷的修正系数，NF为非稳态修正系数，FF为非均匀修正系数。

需要注意的是，以上方法和公式仅提供了一种计算热负荷的途径，实际应用中还需要根据具体情况进行修正和调整。

比如，考虑到建筑物的局部热桥、日照因素、隔声阻抗等特殊条件。

因此，在进行热负荷计算时，建议结合相关行业标准和实际情况进行综合评估和修正。

热负荷计算方法热负荷计算是热能利用过程中的重要一环，是确定建筑的热能系统投资和设计的依据。

热负荷计算，也称为热量平衡计算，是指确定热量平衡条件下，在某一空间内、某一时间段内，建筑外界与室内各热源及负荷之间的能量平衡情况，以及影响该平衡的因素有哪些。

二、热负荷计算的用途1.负荷计算主要用于热环境设计，如：室外环境对室内环境对入射热量的影响，空气供应量和制冷量的计算，采暖量、采暖器热量及配管长度的确定，室外热源的引入等。

2.负荷计算还可以用于热工分析，如：室内排风量的计算，室内温度的计算，建筑物的热传导的计算，热隔离材料的选择和热网的设计等。

3.负荷计算也可以用于热能利用设计，如：温度控制和温度曲线的计算，节能设施的设计，能量重组、节能与再利用等。

三、热负荷计算的主要方法1.验法：此法根据某一位置的若干年的最高温、最低温的历史数据，以及近几年采暖负荷的调查，测定出某地区建筑物的年总负荷，然后满足日温曲线的计算要求。

2.一环境理论：此法是基于均一环境理论，根据建筑物的朝向，计算出建筑物在各个方向上的受热系数，然后根据地理位置经纬度，以及气候、天气、温度和太阳辐射等室外条件，结合计算出的热量平衡，最终计算出某一位置的日内热负荷和日外热负荷。

3.规程：此法是根据国家统一制定的热利用规程，通过按照规定的参数计算出建筑物内部热负荷，最终得出内部热量损耗及外界热负荷。

四、热负荷计算的一般步骤1.定空间的热量平衡状态首先要确定建筑空间的热量平衡状态，即空间内在某一时间段充分能量平衡时，室内和室外各热源之间的能量平衡情况及其影响因素，如温度、太阳辐射、热放射、热对流、比热容等。

2.集数据根据确定的热量平衡状态，收集建筑物室内外环境因素以及各种热源的数据，包括室外温度、太阳辐射、室内温度等，以便对热负荷情况进行精确的计算。

3.定模型根据收集的数据，调整室内外环境因素，并建立热负荷计算模型，经过各种热源条件下的探讨，最终以能满足热量平衡要求的结果，作为热负荷计算的基础指标。