冷风渗透耗热量计算方法对住宅热负荷的影响

李朋 韩靖

目前，高层住宅常用的采暖系统形式为散热器采暖系统和低温地板辐射采暖系统，也有部分住宅采用集中空调采暖或其他采暖方式，而合理设计这些系统的前提是进行准确的热负荷计算。《全国民用建筑工程技术措施(2009)暖通空调·动力》［1］中明确指出，集中采暖系统的施工图设计，必须对每个房间进行采暖热负荷计算，计算书中应附标有房间编号的建筑平面图，以满足审核需要。

冷风渗透耗热量在高层住宅热负荷中占有一定比重，因此，有必要合理地选择冷风渗透耗热量的计算方法。

1 民用建筑的设计热负荷

民用建筑的设计热负荷，主要包括下列各项耗热量:围护结构的温差传热耗热量(围护结构基本耗热量)、地面的温差传热耗热量、加热通过门窗缝隙渗入室内的冷风耗热量、加热外门开启时进入室内的冷风耗热量、各项附加耗热量。

2 冷风渗透耗热量计算方法

其中，Q为通过门窗冷风渗透耗热量，W;CP为干空气的定压质量比热容，取1.0056 kJ/(kg·℃);pwn为采暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3;V为渗透冷空气量，m3/h;tn为冬季室内设计温度，℃;twn为采暖室外计算温度，℃。

1)通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量计算。

其中，L0为在基准高度单纯风压作用下，不考虑朝向修正和内部隔断的情况时，每米门窗缝隙的理论渗透冷空气量，m3/(m·h)。

其中，a1为外门窗缝隙渗风系数，m3/(m·h·Pa)，当无实测数据时，可根据建筑外窗空气渗透性能分级标准采用;v0为基准高度冬季室外最多方向的平均风速，m/s;l1为外门窗缝隙长度，应分别按各朝向计算，m;b为门窗缝隙渗风指数，b=0.56～0.78，当无实测数据时，可取b=0.67;m为风压与热压共同作用下，考虑建筑体型、内部隔断和空气流通因素后，不同朝向、不同高度的门窗冷风渗透压差综合修正系数。

其中，Cr为热压系数;Cf为风压差系数，当无实测数据时，可取0.7;n为渗透冷空气量的朝向修正系数;Ch为高度修正系数。

其中，h为计算门窗的中心线标高;C为作用于门窗上的有效热压差与有效风压差之比，按下式计算:

其中，hz为单纯热压作用下，建筑物中和界标高，m，可取建筑物总高度的1/2;tn'为建筑物内形成热压作用的竖井计算温度(楼梯间温度)，℃。

2)忽略热压及室外风速沿房高的递增，只计入风压作用时的渗风量。

其中，l为房间某朝向上的可开启门、窗缝隙的长度，m;L为每米门窗缝隙的渗风量，m3/(m·h)，详见实用供热空调设计手册表5.1-7［2］;n为渗风量的朝向修正系数，详见实用供热空调设计手册表 5.1-8［2］。

3)换气次数法。

其中，L为房间冷风渗透量，m3/h;K为换气次数，1/h，详见实用供热空调设计手册表 5.1-13［2］;Vf为房间净体积，m3。

4)百分比法计算冷风渗透耗热量。

其中，Q为通过外门窗冷风渗透耗热量;Qo为围护结构总耗热量，W;n为渗透耗热量占围护结构总耗热量的百分率，%。

其中，换气次数法主要适用于多层建筑，考虑热压和风压的缝隙长度法主要适用于高层建筑，百分比法应用较少。

表1 某高层住宅室外计算参数

表2 某高层住宅室内计算参数 ℃

图1 不同冷风渗透耗热量计算方法下的楼层热负荷

3 实例分析

结合某高层住宅，分别采用考虑热压和风压的缝隙长度法(A)、仅考虑风压的缝隙长度法(B)、换气次数法(C)和百分比法(D)计算热负荷(E代表未考虑冷风渗透)，以分析其对热负荷的影响。该高层住宅地下1层(储藏室)，地上26层(住宅)。室内外计算参数如表1，表2所示。

图2 不同冷风渗透耗热量计算方法下的总热负荷

由图1可以看出，对楼层热负荷来说，采用不同方法的计算热负荷大小顺序是换气次数法(C)＞仅考虑风压的缝隙长度法(B)＞百分比法(D)＞考虑热压和风压的缝隙长度法(A)＞未考虑冷风渗透(E);仅考虑风压的缝隙长度法(B)与百分比法(D)的计算结果比较接近，这与百分比法(D)的取值有关;仅考虑风压的缝隙长度法(B)的计算结果大于考虑热压和风压的缝隙长度法(A)的计算结果，这由式(4)可以得到明显的结果;考虑热压和风压的缝隙长度法(A)中，热压和风压共同作用下，热压和风压的共同作用主要影响较低楼层的热负荷;仅考虑风压的缝隙长度法(B)与考虑热压和风压的缝隙长度法(A)中，热压对较低楼层的热负荷影响较小，主要影响较高楼层的热负荷。

由图2可以看出，采用不同方法计算的热负荷，总热负荷大小顺序是换气次数法(C)＞仅考虑风压的缝隙长度法(B)＞百分比法(D)＞考虑热压和风压的缝隙长度法(A)＞未考虑冷风渗透(E)，这与图1得出的结果吻合。

4 结语

计算采暖热负荷，必须考虑冷风渗透耗热量;对高层住宅来说，必须考虑热压和风压的综合作用，采用换气次数法计算出的热负荷偏大，考虑热压和风压的缝隙长度法计算的结果比较合理。

［1］ 住房和城乡建设部工程质量安全监管司，中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程技术措施(2009)暖通空调·动力［M］.北京:中国计划出版社，2009:9.

［2］ 路耀庆.实用供热空调设计手册［M］.第2版.北京:中国建筑工业出版社，2009:310-313.

［3］ 陈 鹏.集中供热运行调节［J］.山西建筑，2010，36(20):178-179.