邻室传热及对户内系统影响的研究

摘要 以对邻室传热进行的实验研究为基础，并将家具蓄放热因素引入邻室传热分析，给出了可用于工程计算的不同情况下的推荐邻室传热温差值。同时在此基础上分析了邻室传热负荷对户内采暖水系统的影响，得出了邻室传热负荷可以不参与户内采暖系统水力计算的结论。此研究获得的推荐数据及分析结论已得到大规模工程实践的验证。

关键词 计量供热 邻室传热 邻室传热温差 邻室传热负荷 1 问题的提出

与以往不具备分室温度可调的传统采暖系统不同，计量供热系统为热消费者提供了独立控制室温和热消费量的可能性。然而热不同于电，亦不同于水，各户独立的控制对它户基本无影响，热是可以传递的，某户处身的独立行为调节势必对他人产生影响，这种影响具体体现在：由于行为调节，某户可能将其室内温度保持在某个较低水平，而引起它户与之相邻的房间采暖设计热负荷加大，我们将这种现象称为邻室传热。邻室传热是通过分户隔墙及楼板发生的，本文将就邻室传热负荷的确定及对户内采暖管道系统的影响进行讨论。

2 邻室传热负荷的计算方法

2．1 邻室传热温差Δt1的分析计算：

我们知道邻室传热发生在户间相邻的楼板与分户隔墙，其传热量可表达为：

（1）

式中：Ki、Fi ----第i个传热面的传热系数，W/（m2·℃）和传热面积，m2；

n----邻室传热面的总个数；

Δt1----邻室传热温差，℃；

tn----室内设定温度，℃；

tnx----不采暖房间的平衡温度，℃；

式（1）中，Δt1的确定是求解的Qt关键，以下就Δt1的取值进行分析：

2．1．1 分析依据的条件

2．1．1．1 建筑物围护结构的传热系数取值按"二步节能"[1]要求。

2．1．1．2 分析选取的"不采暖"房间被采暖房间相邻，且"不采暖"房间除邻室传热外无热量来源。

2．1．1．3 采暖房间的室内设计温度tn=18℃，计算用室外温度tw= -9℃，冬季采暖室外平均温度tw= -1.5℃。

2．1．2 "不采暖"房间在建筑物中的位置描述

2．1．2．1 北向中间层、中间位置，特点是：仅有一面北向护结构，与之相邻的邻户房间也仅且面北向护结构，且护结构特征完全一致。（邻室传热面：楼板+楼板+分户墙）。

2．1．2．2 南向中间层、中间位置，特点与①相同。（邻室传热面：楼板+楼板+分户墙）。

2．1．2．3 北向角房间，中间位置，特点：有两面护结构（北、西），与之相邻的邻户房间也具有两面护结构（北、西），且护结构特征完全一致。（邻室传热面：楼板+楼板）。

2．1．2．4 北向角房间，位于顶层，其余同③，但传热面只有一个楼板。

2．1．3 典型房间的综合热特性β：

图1a、b、c为南、北及角部三个典型房间平面，其中围护结构传热系数分别为：外墙KW=1.06W/(m2·K)，外窗（双层）KS=2.7W/(m2·K)，外窗（单层Kd=4.7W/(m2·K)，屋顶KR=0.7W/(m2·K)。根据以上数据，分别计算北向中间层、南向中间层、北向顶层、南向顶层、角房间中间层及角房间顶层各房间的实际热负荷（基准热负荷，不计邻室传热），计算过程略，计算结果见表1。根据表中计算结果，利用公式Q=β·（tn - tW），求β。β值即为典型房间的综合热属性，同样列于表1。其物理意义是，计算房间在室内外温差为1℃时的热负荷值，单位为W/℃。

图1

表1

位置计算既无理论方法，亦为实测数据。这里尝试做一简单讨论，首先引用家具充满系数α，α= Vf / VR。Vf为家具体积，VR为房间体积，在讨论中家具的概念为"当量家具"即，所有真正含义上的家具，如桌、椅、床、柜等，以及纸制品、纺织品均视为家具。家具的体积，也不是通常意义上的空间体积，而将其视为单质实体（实心体）， 具有某个密度和某个比热，本分析中，取"当量家具"的密度为300kg/m3，比热为2000J/（kg·K）。在上述条件下，有：

Qf =α VR Cρ(tn - tnx)/10×3600 W

（5）

将α=0.1, VR =3.3×4.5×2.8=41.58 m3，C=2000 J/（kg·K），ρ= 300kg/m3代入式（5）得：

Qf =69.3(tn - tnx) W

（6）

Q′S 、Qf代入式（3）有下式：

（7）

同（4），计算Δt1 、 tn x，并将结果列于表5。

考虑散热器最低散热量时的Δt1与t n x

表5

位置热并非必然事件，而是或然事件，也就是说可能发生，也可能不发生，而我们不希望为了一种不确定的热负荷附加而去加大户内管道系统的规格，同时也不希望在邻室传热产生时，因为没有按照有邻室传热的热负荷计算管道系统的规格，而导致散热器散热量不足。所以需要一个判定准则，即，在何种情况下管道系统计算可以不超高频入邻室传热附加，在何种情况下应计入，以下对这一准则进行讨论，讨论这一准则的基础是，散热器的散热量总是按计入邻室传热负荷考虑的，为Q′S = Q R + Q1 =（1.11～1.18）QS (Q R----基准热负荷，W；Q 1----邻室传热负荷，W)。对应Q S的散热器设计工况水量G′ = Q′S /1.6×Δt。而当按基准热负荷进行户内系统水力计算时，散热器设计工况流量为G = QS /1.6×Δt。

产生邻室传热时，即希望散热器散热量达Q′S时，散热器流量小于实际所需流量。用相对流量G/ G′×100%表示这种差别，并认为因相对流量降低而引起的散热量下降不大于5% Q′S时为工程可接受，为保证分析结果的适用性，选择对水量变化较第三的对流散热器为分析对象，这里引用文献[2]所载对某型号对流散热器的一组测试数据，见表9

相同设计热负荷，不同供回水温差、不同供回水温度下的室温、散热量、流量

表9