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城市供暖负荷计算实操案例

在城市集中供暖系统的规划、设计与运行管理中，供暖负荷的精准计算是确保系统经济性、节能性与舒适性的核心前提。它不仅直接影响热源选型、管网设计、水泵配置等硬件投入，更关系到整个供暖季的能源消耗与运行成本。作为一名深耕行业多年的技术人员，我将结合实际工程经验，通过一个浓缩的实操案例，详细阐述城市供暖负荷计算的关键环节与核心要点，力求为同行提供一套可借鉴、可操作的计算思路与方法。

一、负荷计算的前期准备与数据采集

任何严谨的计算都始于详尽的数据收集与分析。供暖负荷计算涉及建筑、气象、人员、设备等多方面因素，数据的准确性直接决定计算结果的可靠性。

1.1基础资料收集

在接手一个区域或建筑群的供暖负荷计算任务时，首要工作是收集以下几类基础资料：

*区域规划与建筑概况：包括区域总平面图、各建筑的平面布局图、立面图、剖面图。需明确建筑的使用性质（如住宅、办公、商业、学校等）、建筑高度、层数、朝向、体型系数（建筑物与室外大气接触的外表面积与其所包围的体积之比，对耗热量影响显著）。

*气象参数：这是计算的基石。核心参数为室外供暖设计温度（应采用当地供暖室外计算温度，可从《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736等标准中查取或根据当地气象站统计数据确定），此外，冬季室外平均风速、最多风向、大气压力等数据也对冷风渗透等计算有影响。

*建筑围护结构热工性能：这是计算围护结构传热耗热量的关键。需获取各部分围护结构（外墙、屋顶、地面、外窗、外门等）的构造做法，从而确定其传热系数K值（单位W/(㎡·℃)）。若设计图纸中已提供K值，则需复核其是否满足现行节能标准要求；若未提供，则需根据材料导热系数和厚度进行计算。特别注意外窗的类型（如单玻、双玻、三玻，是否带Low-E膜，窗框材质等）对K值的巨大影响。

*室内设计温度：根据建筑功能确定，如住宅卧室、起居室通常取18℃，厨房可取15℃，卫生间可取25℃；办公建筑取18-20℃等。

*其他：建筑物的通风换气次数、内部热源（如照明、办公设备、人员散热）等，在某些情况下也需要考虑，尤其是大型公共建筑。

二、供暖负荷计算的基本方法与步骤

城市供暖负荷通常是区域内各建筑物供暖负荷的总和。因此，首先需计算单栋建筑的供暖设计热负荷，再进行汇总。

单栋建筑的供暖设计热负荷主要由以下几部分组成：

*围护结构的传热耗热量Q1

*冷风渗透耗热量Q2（通过门窗缝隙渗入室内的冷空气带来的耗热量）

*冷风侵入耗热量Q3（当外门开启时，由热压或风压作用侵入室内的冷空气带来的耗热量，主要针对外门）

*其他耗热量Q4（如加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量等，一般民用建筑可忽略或简化计算）

在实际工程中，我们常说的供暖设计热负荷，是上述各项耗热量之和，并考虑一定的附加（修正）系数后的数值。

2.1围护结构传热耗热量Q1的计算

这是建筑物供暖负荷的主要组成部分。其基本计算公式为：

Q1=α*Σ(Ki*Fi*(tn-tw))

式中：

*Ki——围护结构的传热系数(W/(㎡·℃))

*Fi——围护结构的面积(㎡)，需按朝向分别计算

*tn——冬季室内设计温度(℃)

*tw——冬季室外供暖设计温度(℃)

*α——围护结构的温差修正系数，考虑不同围护结构外侧的环境温度与室外空气温度的差异，如地面、与非供暖房间相邻的隔墙等，α值可能小于1。对于与室外空气直接接触的外墙、屋顶、外窗等，α=1。

计算时，需将建筑物各朝向的外墙、屋顶、地面（周边地面、非周边地面）、外窗、外门等分别按此公式计算，然后求和。

例如，某建筑物南向外墙，面积F=50㎡，传热系数K=0.6W/(㎡·℃)，室内设计温度tn=18℃，室外设计温度tw=-9℃，α=1，则该外墙的传热耗热量Q1南墙=1*0.6*50*(18-(-9))=0.6*50*27=810W。

2.2冷风渗透耗热量Q2的计算

冷风渗透耗热量是由于室内外空气存在密度差和风压作用，室外冷空气通过门窗缝隙渗入室内，被加热到室内温度所消耗的热量。

计算方法有多种，如缝隙法、换气次数法、百分数法等。

*缝隙法：适用于已知门窗缝隙长度和单位长度缝隙的渗透空气量。公式为Q2=0.28*ρw*V*cp*(tn-tw)，其中V为渗透空气量(m3/h)，ρw为室外空气密度(kg/m3)，cp为空气比热容(kJ/(kg·℃))。0.28是单位换算系数。

*换气次数法：当缺乏门窗缝隙详细数据时，可采用。根据建筑物的类型、层数、窗户类型等，确定每小时的换气次数n（次/h），则渗透空气量V=n