教案1221 围护结构冷风渗透耗热量计算的方法.docx
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教案1221围护结构冷风渗透耗热量计算的方法
项目一：
室内热水供暖工程施工
模块二：
供暖系统设计热负荷计算（12学时）
单元2冷风渗透耗热量
标题1-2-2-1围护结构冷风渗透耗热量计算的方法
导学
通过讲解与实际训练，使学生具备进行冷风渗透耗热量计算的能力。
学生通过实际训练过程，培养学生的专业能力、方法能力和团队合作能力。
教学
目标
专业能力目标
知识目标
社会和方法能力目标
1.具备进行冷风渗透耗热量计算的能力。
1.掌握围护结构冷风渗透耗热量计算的方法。
1.挖掘学生潜在创造力，激发学生的学习兴趣；
2.培养学生与人交流、与人合作的能力；
3.培养学生解决问题、自我学习、信息处理、创新革新能力。
任务
任务：
针对实际工程施工图纸进行围护结构冷风渗透耗热量的计算。
重难点及
解决方法
重点：
围护结构冷风渗透耗热量的计算方法。
难点：
围护结构冷风渗透耗热量的计算方法。
解决方法：
通过实际训练，使学生具备进行围护结构冷风渗透耗热量计算的能力。
工具与
媒体
投影仪、录像带、动画课件、施工图纸、有关设计手册等
序号
步骤名称
教学内容
阶段性教学目标
教学方法
教师活动
学生活动
时间分配（分）
1
布置任务
本次课的任务是：
分组进行计算城市建筑物的围护结构冷风渗透耗热量的计算。
1.掌握围护结构冷风渗透耗热量计算的方法。
互动讲课、相关资料的指导阅读、以问题为主的学习、讲述法、讨论法、任务教学法、实践教学法
教师布置工作任务
接受工作任务
20
2
收集信息
放映投影、录像带和动画课件讲解围护结构冷风渗透耗热量的计算方法。
教师通过工程实例，讲解围护结构冷风渗透耗热量的计算方法。
观看投影、录像带、动画课件。
130
3
实施任务
学生根据教师提供的有关设计手册及教材，广泛地收集信息进行计算城市围护结构冷风渗透耗热量的计算，学生将计算结果以书面的形式提交。
旁听，随时接受学生的咨询，
学生查找资料、讨论，进行计算城市围护结构冷风渗透耗热量的计算。
40
4
检查、评估
学生分别展示小组的计算结果。
教师、学生共同进行总结、概括。
分析指出学生对计算城市围护结构冷风渗透耗热量计算中中存在的问题，以及不全面之处。
学生讨论，对计算城市围护结构冷风渗透耗热量的计算进行修改完善。
10
习题及答案
习题：
1.名词解释
（1）中和面：
即余压等于零的平面。
（2）热压：
冬季建筑物的室内、外空气温度不同，室内、外空气间存在密度差，室外的冷空气从下部一些楼层的门窗缝隙渗入室内，通过建筑物内部的竖直贯通通道（如楼梯间、电梯井等）上升，从上部一些楼层的门窗缝隙排出，这种引起空气流动的压力称为热压。
（3）风压差：
当风吹过建筑物时,空气从迎风面门窗缝隙渗入，被室内空气加热后，从背风面门窗缝隙渗出，冷空气的渗入量。
（4）计算冷风渗透耗热量的缝隙法:
缝隙法是计算不同朝向门窗缝隙长度及每米缝隙渗入的空气量，进而确定其耗热量的一种方法，是常用的较精确的一种方法。
（5）冷风渗透耗热量：
缝隙法是计算不同朝向门窗缝隙长度及每米缝隙渗入的空气量，进而确定其耗热量的一种方法，是常用的较精确的一种方法。
2.选择题
（1）在工程设计中，超过六层的多层和高层建筑，计算冷空气的渗入量时考虑（C）的作用。
A、风压B、热压C、风压和热压
（2）在工程设计中，多层建筑（六层或六层以下）计算冷空气的渗入量时主要考虑（A）的作用。
A、风压B、热压C、风压和热压
（3）热压主要是由于室外空气与竖直贯通通道内空气间的（B）差造成的。
A、压力B、密度C、高度
（4）我国气象部门规定，风速观测的基准高度是h，规范给出各城市气象参数中风速vo是对应基准高度h=（A）m的数据。
A、10B、15C、20
3.填空题
（1）热压主要是由于室外空气与竖直贯通通道内空气之间的（密度差）差造成的。
当门窗中心处于中和面以下时，热压差为（正）值，室外空气压力（大于）室内空气压力，冷空气由室外渗入室内；当门窗处于中和面以上时，室内空气压力（大于）室外空气压力，热空气由室内渗出室外。
4.问答题
（1）高层建筑与普通多层建筑如何用缝隙法进行冷风渗透耗热量的计算?
答：
在工程设计中，多层（六层或六层以下）的建筑物计算冷空气的渗入量L时主要考虑风压的作用，忽略热压的影响。
而超过六层的多层建筑和高层建筑（层数10层及10层以上的住宅建筑，建筑高度超过24m的其他民用建筑）则应综合考虑风压和热压的共同影响。
（2）有效热压系数Cr和风压差系数Cf的大小与什麽因素有关？
答：
热压系数与房间的密闭性有关，风压系数与风量的大小有关系。
单元3供暖设计热负荷实训练习
标题单元3供暖设计热负荷实训练习
导学
通过实际训练，使学生具备进行供暖设计热负荷计算的能力。
学生通过实际训练过程，培养学生的专业能力、方法能力和团队合作能力。
教学目标
专业能力目标
知识目标
社会和方法能力目标
1.具备进行供暖设计热负荷计算的能力。
1.掌握围护结构的供暖设计热负荷计算方法。
1.挖掘学生潜在创造力，激发学生的学习兴趣；
2.培养学生与人交流、与人合作的能力；
3.培养学生解决问题、自我学习、信息处理、创新革新能力。
任务
任务：
针对实际工程施工图纸进行供暖系统设计热负荷计算实训练习。
重难点及
解决方法
重点：
围护结构供暖设计热负荷计算的方法。
难点：
围护结构供暖设计热负荷计算的方法。
解决方法：
通过实际训练，使学生具备进行围护结构供暖设计热负荷计算的能力。
工具与
媒体
投影仪、录像带、动画课件、施工图纸、有关设计手册等
序号
步骤名称
教学内容
阶段性教学目标
教学方法
教师活动
学生活动
时间分配（分）
1
布置任务
本次课的任务是：
进行计算城市建筑物的围护结构供暖设计热负荷计算的训练。
1.掌握围护结构的供暖设计热负荷计算方法。
互动讲课、相关资料的指导阅读、以问题为主的学习、讲述法、讨论法、任务教学法、实践教学法
教师布置工作任务
接受工作任务
20
2
实施任务
学生根据教师提供的有关设计手册及教材，进行计算城市围护结构供暖设计热负荷的计算。
填写热负荷计算表。
旁听，随时接受学生的咨询。
学生进行计算城市围护结构供暖设计热负荷的计算。
填写热负荷计算表。
180+课外
3
检查、评估
学生分别展示计算结果。
教师、学生共同进行总结、概括。
分析指出学生对计算城市围护结构供暖设计热负荷计算中存在的问题，以及不全面之处。
学生讨论，对计算城市围护结构供暖设计热负荷计算进行修改完善。
课外
习题及答案
习题：
1.计算题：
（1）哈尔滨市某十五层办公楼层高3米，冬季室内计算温度各房间均为tn=18℃，楼梯间和走廊内的平均温度为tn′=10℃，每间办公室都有一双层木窗，缝隙长度均为l=12m。
试进行哈尔滨市某十五层办公楼南向底层、十层东北向、十五层北向窗户的冷风渗透耗热量的计算。
（2）长春市某住宅外墙为490mm厚砖墙，内表面水泥砂浆抹面厚20mm，试计算长春市某住宅外墙的传热系数K。
实训练习
练习题1根据模块一实训练习中绘制的建筑物平面图和立面图，进行各房间采暖设计热负荷的计算。
习题答案：
1.计算题：
（1）哈尔滨市某十五层办公楼层高3米，冬季室内计算温度各房间均为tn=18℃，楼梯间和走廊内的平均温度为tn′=10℃，每间办公室都有一双层木窗，缝隙长度均为l=12m。
试进行哈尔滨市某十五层办公楼南向底层、十层东北向、十五层北向窗户的冷风渗透耗热量的计算。
【解】十五层办公楼，应综合考虑风压与热压的共同作用。
查附录，哈尔滨供暖室外计算温度twn=-26℃，供暖室外计算温度下的空气密度为ρ=1.4kg/m3；基准高度冬季室外最多风向的平均风速ｖｏ＝４.７m/s。
取风压差系数Ｃｆ＝０.７，热压差系数Ｃｒ＝０.５。
该建筑物中和面位置ｈｚ＝
＝
＝２２.５ｍ
１）南向底层设该层窗的中心线在层高的一半处，计算热压时取ｈ＝１.５ｍ；计算风压时取ｈ′＝１０ｍ（因ｈ<１０ｍ）。
哈尔滨南向的朝向修正系数ｎ＝１.０。
求压差比Ｃ，根据公式（1-2-21）
C=70
=70×
=4.81>-1
高度修正系数Ch=0.3h0.4=0.3×100.4=0.75
风压与热压共同作用下，冷风渗透压差综合修正系数
m=CrCf（n1/b+C）Ch=0.5×0.7×（1+4.81）×0.75=1.53>0
基准高度单纯风压作用下每米门窗缝隙进入室内的理论渗透冷空气量
Lo=α（
vo2）b
查表1-2-8，a=0.5，取b=0.67
Lo=0.5×（1.4/2×4.72）0.67=3.13m3/h·m
冷空气的渗入量
L=Lolmb=3.13×12×1.530.67=49.94m3/h
渗入冷空气所消耗的热量
Q2=0.28CpρwnL（tn–twn）=0.28×1×1.4×49.94×（18+26）=861.37W
2）十层东北向设该层窗的中心线在十层层高的一半处，计算热压时取ｈ＝（3×9+3/2）m=28.５ｍ；计算风压时取ｈ′＝28.5ｍ（因ｈ>１０ｍ）。
哈尔滨东北向的朝向修正系数ｎ＝0.15。
求压差比Ｃ，根据公式（1-2-21）
C=70
=70×
=-0.9>-1
高度修正系数Ch=0.3h0.4=0.3×28.50.4=1.15
风压与热压共同作用下，冷风渗透压差综合修正系数
m=CrCf（n1/b+C）Ch=0.5×0.7×[0.151/0.67+（-0.9）]×1.15=-0.34<0
十层东北向冷风渗透耗热量均为零。
3）十五层北向该层窗的中心线标高，计算热压时取ｈ＝（3×14+3/2）m=43.５ｍ；计算风压时取ｈ'＝43.5ｍ（因ｈ>１０ｍ）。
求压差比Ｃ，根据公式（1-2-42）
C=70
=70×
=-2.67<-1
十五层各朝向所有门窗冷风渗透耗热量均为零。
（2）长春市某住宅外墙为490mm厚砖墙，内表面水泥砂浆抹面厚20mm，试计算长春市某住宅外墙的传热系数K。
【解】计算步骤如下：
1）确定外墙传热系数查表1-2-1，外墙内表面换热系数αn=8.7W/（m2·℃）；查表1-2-2，外墙外表面换热系数αw=23W/（m2·℃）；查附录4，长春市供暖室外计算温度twn=-23℃；查附录6，红砖墙的导热系数λ1=0.81W/（m·℃），水泥砂浆的导热系数λ2=0.87W/（m·℃）。
根据公式（1-2-5）计算该外墙的传热系数
K=
=1.27W/（m2·℃）
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