供暖系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷是指在設(shè)計室外溫度tw'下，為達到要求的室內(nèi)溫度tn',系統(tǒng)在單位時間內(nèi)向建筑物供給的熱量q＇。它是設(shè)計供暖系統(tǒng)的最基本依據(jù)。
冬季采暖通風(fēng)系統(tǒng)的熱負荷,應(yīng)根據(jù)建筑物下列散失和獲得的熱量確定：
失熱量：
圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量q1；
冷風(fēng)滲透耗熱量q2 （加熱由門、窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量）；
冷風(fēng)侵入耗熱量q3（加熱由門、孔洞及相鄰房間侵入的冷空氣的耗熱量）;
水分蒸發(fā)的耗熱量q4；
加熱由外部運入的冷物料和運輸工具的耗熱量q5 ；
通風(fēng)耗熱量 q6 （通風(fēng)系統(tǒng)將空氣從室內(nèi)排到室外所需要帶走的熱量)。
得熱量：
生產(chǎn)車間最小負荷班的工藝設(shè)備散熱量 q7 ；
非供暖通風(fēng)系統(tǒng)的其它管道和熱表面的散熱量 q8 ;
熱物料散熱量 q9 ；
太陽輻射熱量 q10 ；
通過其它途徑散失或獲得的熱量 q11 。
注：
不經(jīng)常的散熱量，可不計入；經(jīng)常而不穩(wěn)定的散熱量，應(yīng)采用小時平均值。
對于民用建筑以及產(chǎn)熱量很少的工業(yè)建筑，熱負荷主要考慮圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量，冷風(fēng)滲透耗熱量，冷風(fēng)侵入耗熱量，太陽輻射得熱量。
在工程設(shè)計中，對于沒有設(shè)置通風(fēng)系統(tǒng)、不考慮太陽輻射、人體散熱量、照明散熱量等，設(shè)計熱負荷可表示為:q=q1+q2+q3-q10
圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量q1；
冷風(fēng)滲透耗熱量q2 （加熱由門、窗縫隙滲入室內(nèi)的冷空氣的耗熱量）；
冷風(fēng)侵入耗熱量q3 （加熱由門、孔洞及相鄰房間侵入的冷空氣的耗熱量）；
太陽輻射熱量q10。
圍護結(jié)構(gòu)耗熱量q1：
q1=基本耗熱量q1j+附加(修正)耗熱量q1x
基本耗熱量：在設(shè)計條件下，通過房間各部分圍護結(jié)構(gòu)（門、窗、墻、地板、窗頂）從室內(nèi)傳到室外的穩(wěn)定傳熱量的總和。
附加（修正）耗熱量包括風(fēng)力附加、高度附加和朝向修正等耗熱量。
基本耗熱量q1j
圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量計算公式：
k:圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù) [w/(m2.℃)]
f:圍護結(jié)構(gòu)的面積 ( m2 )
tn:冬季室內(nèi)計算溫度 ( ℃ )
t’w:供暖室外計算溫度 ( ℃ )
α:圍護結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。
圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)
地面的傳熱系數(shù)：室內(nèi)地面的傳熱系數(shù)隨著離外墻的遠近而變化,在冬季室內(nèi)熱量通過靠近外墻地面?zhèn)鞯绞彝獾穆烦梯^短，熱阻較小、而通過遠離外墻地面?zhèn)鞯绞彝獾穆烦梯^長，熱阻增大。因此，室內(nèi)地面的傳熱系數(shù)（熱阻）隨著離外墻的遠近而有變化，但在離外墻約8m以遠的地面，傳熱量基本不變。
地面的傳熱系數(shù)的近似計算方法：
貼土非保溫地面(組成地面的各層材料導(dǎo)熱系數(shù)都大于1.16w／m2.℃）。
貼土保溫地面(組成地面的各層材料中，有導(dǎo)熱系數(shù)小于1.16w／m2.℃的保溫層）。
鋪設(shè)在地壟墻上的保溫地面。
貼土非保溫地面：第一地帶靠近墻角的地面面積需要計算兩次。
工程計算中，也有采用對整個建筑物或房間地面以平均傳熱系數(shù)進行計算的簡易方法，可詳見《供暖通風(fēng)設(shè)計手冊》。
貼土保溫地面：貼土保溫地面各地帶的熱阻值，可按下式計算：
r0’:保溫地面換熱阻 [(m2.℃)/w]
r0:非保溫地面換熱阻 [(m2.℃)/w]
δ:保溫層厚度( m )
λ:保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù) [w/(m2.℃)]
工程計算中，也有采用對整個建筑物或房間地面以平均傳熱系數(shù)進行計算的簡易方法，可詳見《供暖通風(fēng)設(shè)計手冊》
圍護結(jié)構(gòu)的面積：
外墻面積的丈量：
高度從本層地面算到上層的地面。
對平屋頂?shù)慕ㄖ铮铐攲拥恼闪渴菑淖铐攲拥牡孛娴狡轿蓓數(shù)耐獗砻娴母叨龋?br>
而對有悶頂?shù)男蔽菝?，算到悶頂?nèi)的保溫層表面。
平面尺寸；
應(yīng)按建筑物外廓尺寸計算；
兩相鄰房間以內(nèi)墻中線為分界線。
圍護結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)
溫差修正系數(shù)a值：對供暖房間圍護結(jié)構(gòu)外側(cè)不是與室外空氣直接接觸，而中間隔著不供暖房間或空間的場合，通過該圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量的計算采用了圍護結(jié)構(gòu)的溫差修正系數(shù)。
圍護結(jié)構(gòu)的附加(修正)耗熱量
附加(修正)耗熱量有：
朝向修正耗熱量
風(fēng)力附加耗熱量
高度附加耗熱量...
朝向修正耗熱量
朝向修正耗熱量：是考慮建筑物受太陽照射影響而對圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量的修正。
計算方法：需要修正的耗熱量等于垂直的外圍護結(jié)構(gòu)(門、窗、外墻及屋頂?shù)拇怪辈糠?的基本耗熱量乘以相應(yīng)的朝向修正率。
《暖通規(guī)范》規(guī)定：按下列規(guī)定的數(shù)值，選用不同朝向的修正率：
北、東北、西北：0 — 10％；
東南、西南：-10％ — 15％；
東、西：-5% ；
南-15％— -30％。
風(fēng)力附加耗熱量：
風(fēng)力附加耗熱量是考慮室外風(fēng)速變化而對圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量的修正。
計算方法：在一般情況下，不必考慮風(fēng)力附加。
只對建在不避風(fēng)的高地、河邊、海岸、曠野上的建筑物，以及城鎮(zhèn)、廠區(qū)內(nèi)特別突出的建筑物，才考慮垂直外圍結(jié)構(gòu)附加5％ — 10％。
高度附加耗熱量：
高度附加耗熱量是考慮房屋高度對圍護結(jié)構(gòu)耗熱量的影響而附加的耗熱量。
計算方法：《暖通規(guī)范》規(guī)定：
民用建筑筑和工業(yè)輔助建筑物(樓梯間除外)的高度附加率，當房間高 度大于4m時，高出1m應(yīng)附加2％，但總的附加率不應(yīng)大于15％。
應(yīng)注意:高度附加率，應(yīng)附加于房間各圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量和其它附加(修正)耗熱量的總和上。
其他：兩面外墻修正率βlang是人員處在室內(nèi)，有兩面(外墻、外窗、外門)以上的房間與單面外墻的房間相比，在室內(nèi)溫度相同的情況下，因冷墻對人體的輻射作用，使得在兩面以上外墻房間里的人有冷的感覺，因此對于兩面以上外墻的房間應(yīng)考慮適當增加散熱。
計算方法：附加修正率5%。
間歇修正率βjan是在對間歇采暖房間進行預(yù)熱的時間內(nèi)，為迅速提高室內(nèi)溫度所需增加供給的熱流量占熱負荷的百分率。
計算方法：
僅白天使用+20%;
不經(jīng)常使用+30%
對外墻、外窗、外門、地面、頂棚均適用。
冷風(fēng)滲透耗熱量q2：在風(fēng)力和熱壓造成的室內(nèi)外壓差作用下，室外的冷空氣通過門、窗等縫隙滲入室內(nèi)，加熱后逸出。把這部分冷空氣從室外溫度加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量，稱為冷風(fēng)滲透耗熱量。
影響冷風(fēng)滲透耗熱量的因素
影響冷風(fēng)滲透耗熱量的因素很多，如門窗構(gòu)造、門窗朝向、室外風(fēng)向和風(fēng)速、室內(nèi)外空氣溫差、建筑物高低以及建筑物內(nèi)部通道狀況等。
總的來說，對于多層(六層及六層以下)的建筑物，由于房屋高度不高，在工程設(shè)計中，冷風(fēng)滲透耗熱量主要考慮風(fēng)壓的作用，可忽略熱壓的影響。
計算冷風(fēng)滲透耗熱量的常用方法：
q2=0.278cpvｐw*(tn-tw)=0.364l*l*(tn-tw)
cp:干空氣的定壓質(zhì)量比熱容cp=1.0056kj/(kg*℃)
ｐw :室外采暖計算溫度下的空氣密度,kg/m3
v:室內(nèi)的冷風(fēng)滲透體積流量,m3/h
常用方法：縫隙法、換氣次數(shù)法、百分數(shù)法。
縫隙法
縫隙法的概念：對多層建筑，可通過計算不同朝向的門、窗縫隙長度以及從每米長縫隙滲入的冷空氣量，確定其冷風(fēng)滲透耗熱量。這種方法稱為縫隙法。
每米長縫隙滲入的空氣量l 的確定：可采用右表的實驗數(shù)據(jù)。
每米門窗縫隙滲入的空氣量l（m3/m.h）
縫隙法：經(jīng)門、窗縫隙滲入室內(nèi)的總空氣量
v＝l l n (m3／h)
滲透空氣量的朝向修正系數(shù)n
縫隙法：門、窗縫隙的計算長度
下面以幾個實例進行講解：
第一種，平開窗，窗洞尺寸寬x高：1.5×2.0m
答案:第一種情況縫隙長度9m
第二種，前推窗，開啟尺寸寬x高：2.0×1.5m
答案:第一種情況縫隙長度7m
第三種，單扇推拉窗，窗洞尺寸寬x高：2.0×2.0m，其上端固定窗高0.5m
答案:第三種5m。
第四種，雙扇推拉窗，窗洞尺寸寬x高：2.0x2.0m，其上端固定窗高0.5m
答案:第四種8.5m
在工程設(shè)計中，按房間換氣次數(shù)來估算該房間的冷風(fēng)滲透耗熱量。
概念：在冬季受風(fēng)壓和熱壓作用下，冷空氣從開啟的外門侵入室內(nèi)。把這部分冷空氣加熱到室內(nèi)溫度所消耗的熱量稱為冷風(fēng)侵入耗熱量。
冷風(fēng)侵入耗熱量，可按下式計算：
冷風(fēng)侵入耗熱量可采用外門基本耗熱量乘以表l—10的百分數(shù)的簡便方法進行計算,即：
工業(yè)廠房及輔助房屋的供暖設(shè)計熱負荷計算
圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量
室內(nèi)空氣計算溫度的確定
集中供暖冬季室內(nèi)計算溫度，按下列規(guī)定采用：
1．民用建筑的主要房間,宜采用16℃~24℃；
2．生產(chǎn)廠房的工作地點
輕作業(yè)：18~21℃，中作業(yè)：16~18℃ ,重作業(yè)：14~16℃，過重作業(yè)：12~14 ℃ ；
圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量
室內(nèi)空氣計算溫度的確定
對于高度較高的生產(chǎn)廠房，通過上部圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量增加。
層高超過4m的建筑物或房間，冬季室內(nèi)計算溫度tn，應(yīng)按下列規(guī)定采用：
計算地面的耗熱量時，應(yīng)采用工作地點的溫度，tg(℃)
計算屋頂和天窗耗熱量時，應(yīng)采用屋頂下的溫度，td(℃)
計算門、窗和墻的耗熱量時，應(yīng)采用室內(nèi)平均溫度tp.j=(tg+td)/2(℃)
tg:工作地帶涉及溫度；
td:屋頂溫度 td=tg+δt(h-2)(式中δt是室內(nèi)空氣垂直方向每米的溫度升高值,一般δt=0.3～1.5℃/m).
通過門窗縫隙冷風(fēng)滲透耗熱量q2(w)
單層工業(yè)廠房的門窗縫隙冷風(fēng)滲透量q2可按下表估定:
工業(yè)廠房的門窗縫隙冷風(fēng)滲透量占房間圍護物耗熱量的%數(shù)
單層廠房的大門開啟沖入冷風(fēng)耗熱量q3(w)
每班開啟時間等于或小于15min的大門,采用附加率法確定其大門沖入冷風(fēng)耗熱.附加在大門的基本耗熱量,附加率為200%～500%
每班開啟時間大于15min的大門,按下列經(jīng)驗公式確定大門開啟沖入冷風(fēng)量g( kg/s):g=a+ (a +n*vw)f
供暖設(shè)計熱負荷計算例題
1.項目概況：武漢市xx制衣車間位于公司辦公樓的一樓，總采暖建筑面積1872㎡，車間長72m，寬26m，車間層高4m。
2.已知條件
2.1室內(nèi)外設(shè)計參數(shù)：
室外計算溫度：-2℃；
室內(nèi)設(shè)計溫度： 18℃
2.2 北面窗距地高1350mm，南面窗距地高850mm
窗尺寸均為2400（長）×1800（高）
2.3 傳熱系數(shù)
外窗傳熱系數(shù)：3.4w/㎡.k
外墻：北：1.4 w/㎡.k
西：1.2 w/㎡.k
東：1.2 w/㎡.k
南：1.3 w/㎡.k
外門：2.0w/㎡.k
樓板：1.48 w/㎡.k
地面為接觸土壤保溫地板
計算步驟：
供暖設(shè)計熱負荷
圍護結(jié)構(gòu)傳熱耗熱量q1j
基本耗熱量:q=kf(tn-tw)a
分別計算得出:
值得注意的是,地面的傳熱系數(shù)需要根據(jù)地帶劃分不同的傳熱系數(shù),計算過程如下:傳熱地帶的劃分:
此車間南北兩面為外墻,故需考慮傳熱系數(shù)修正
第一地帶面積:(72*2)*2=288m2
第二地帶面積:288m2
第三地帶面積:288m2
第四地帶面積:1008m2
圍護結(jié)構(gòu)附加耗熱量q1x
根據(jù)工業(yè)廠房及輔助房屋的供暖設(shè)計熱負荷
冷風(fēng)滲透耗熱量q2
根據(jù)工業(yè)廠房及輔助房屋的供暖設(shè)計熱負荷
冷風(fēng)侵入耗熱量q3
根據(jù)工業(yè)廠房及輔助房屋的供暖設(shè)計熱負荷
最后得出：
容易造成局部溫度失控或者控制錯位的現(xiàn)象。