在(室外)风力和(室内)热压造成的室内外压差作用下,室外的冷空气通过门、窗等缝隙渗入室内,被加热后逸出。把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量,称为冷风渗透耗热量。
影响冷风渗透耗热量的因素很多,如门窗类型及构造、门窗朝向、室外风速及风向、室内外空气温差、建筑物高低及建筑物内部通道状况等。
在各类建筑物的耗热量中,冷风渗透耗热量所占比是相当大的,有时高达30%左右,根据现有的资料,GB 50736—2012规范附录F分别给出了用缝隙法计算民用建筑的冷风渗透耗热量。
计算冷风渗透耗热量的常用方法有缝隙法、换气次数法、百分数法。
对建筑物通过计算不同朝向的门、窗缝隙长度以及从每米长缝隙渗入的冷空气量,确定冷风渗透耗热量的方法称为缝隙法。
不同类型的门、窗,在不同风速下,从每米长缝隙渗入的空气量 L 可采用表2-6的实验数据。表2-6考虑了门、窗的类型及室外风速两个因素的作用。
表2-6 每米门、窗缝隙渗入的空气量 单位:m 3 /(m·h)
注:1.每米外门缝隙渗入的空气量,为表中同类型外窗的两倍。
2.当有密封条时,表中数据可以乘以0.5~0.6的系数。
GB 50736—2012规范规定:建筑物门、窗缝隙的长度分别按各朝向所有可开启的外门外窗缝隙丈量,只是在计算不同朝向的冷风渗透空气量时,引进一个渗透空气量的朝向修正系数 n (是考虑每米门、窗缝隙,当处于不同朝向时,在供暖期间室外风速的差异使其实际造成的房间的冷风渗透耗热量不同而引入的)。即经门、窗缝隙渗入室内的总空气量:
式中: V 为经门、窗缝隙渗入室内的冷空气量,m 3 /h; L 为每米门、窗缝隙渗入室内的空气量,按当地冬季室外平均风速,采用表2-7的数据,m 3 /(m·h); l 为门、窗缝隙的计算长度,m; n 为渗透空气量的朝向修正系数。
门、窗缝隙的计算长度,在工程实践中建议按以下方法计算:当房间仅有一面或相邻两面外墙时,全部计入其门、窗可开启部分的缝隙长度;当房间有相对两面外墙时,仅计入风量较大一面的缝隙长度;当房间有三面外墙时,仅计入风量较大的两面的缝隙长度。当房间有四面外墙时,则计入较多风向的1/2外围护结构范围内的外门窗缝隙。 n 值和主导风向有关,各地区各朝的修正系数不同,见附表2-5。
表2-7 概算换气次数表
注:制表条件为窗墙面积比约20%,单层钢窗。当双层钢窗时,上值乘0.7。
在确定门、窗缝隙渗入室内的冷空气量后,可以按下式计算冷风渗透耗热量:
式中: V 为经门、窗缝隙渗入室内的总空气量,m 3 /h; ρ w 为供暖室外计算温度下的空气密度,kg/m 3 ; c p 为冷空气的定压比热, c p =1kJ/(kg·℃);0.278为单位换算系数,1kJ/h=0.278W。
在工程设计中,换气次数法用于多层民用建筑的概算法。渗透的冷空气量为
式中: V n 为房间的内部体积,m 3 ; n k 为房间的换气次数,次/h,可按表2-7;其他符号意义同前。
由于工业建筑房屋较高,室内外温差产生的热压较大,冷风渗透量可根据建筑物的高度及玻璃窗的层数,按表2-8列出的百分数进行估算。
表2-8 渗透耗热量占围护结构总耗热量的百分数