专题三-空气调节负荷计算

专 题 三 空 气 调 节 负 荷 计 算1.空气调节室内外空气参数2.夏季空调冷负荷计算 2.1空调区夏季冷负荷计算 2.2夏季空调系统冷负荷计算 2.3 夏季冷源系统负荷计算3.夏季空调区湿负荷计算4. 冬季空调区热负荷计算 1.1 夏 季 室 外 空 气 计 算 参 数第 一 部 分 ： 空 气 调 节 室 内 外 设 计 参 数 1.1.1 夏 季 空 调 室 外 计 算 逐 时 温 度地点不同，twp和 twg取值不同 1.1.2 夏 季 空 调 室 外 计 算 逐 时综 合 温 度 综 合 考 虑 围 护 结 构 外 表 面同 时 受 到 太 阳 辐 射 和 室 外 空气 温 度 的 热 作 用 。 由 于 太 阳 辐 射 强 度 因 朝 向 而 异 ， 而 吸 收 系 数 因 外 围 护结 构 表 面 材 料 而 有 别 ， 所 以 一 个 建 筑 物 的 屋 顶 和 各 朝 向 的 外 墙 表 面 有 不 同 的 综 合 温 度 值 。 1.1.3 夏 季 空 调 室 外 计 算 日 平 均 综 合 温 度 1.2 冬 季 空 调 室 外 空 气 计 算 参 数 1.3空 气 调 节 室 内 设 计 参 数1.3.1 工 业 建 筑 GB50019-2015 1.3.2 民 用 建 筑 GB50736-2012 第 二 部 分 ： 夏 季 空 调 冷 负 荷 计 算 （ 1） 得 热 量 ： 每 一 时 刻 进 入 房 间 的 总 热 量 。 （ 2） 冷 负 荷 : 为 保 持 房 间 一 定 的 温 度 ， 在 单 位 时 间 内 ，用 人 工 方 法 从 室 内 除 去 的 热 量 （ 或 需 向 房 间 供 应 的 冷 量 ） 。显 热潜 热对流辐射得 热 量 改变空气温度 形成负荷2.1 夏 季 空 调 区 冷 负 荷 计 算2.1.1 夏 季 空 调 得 热 量 与 冷 负 荷 受周围物体表面的吸收和蓄热影响，辐射传热量不会立即全部转变成冷负荷。时间上有延迟、程度上有衰减。 得 热 量 不 一 定 等 于 冷 负 荷 2.1.1.1 空 调 区 夏 季 得 热 量 2.1.1.2 得 热 量 形 成 冷 负 荷 计 算 原 则 : GB 50736-2012非 稳 态 ： 不 同 时 刻 ，传 热 量 大 小 不 同 。 twlq 外墙的逐时冷负荷计算温度；twlm 屋面的逐时冷负荷计算温度；twlc 外窗的逐时冷负荷计算温度；2.1.2 夏 季 建 筑 围 护 结 构 非 稳 态 传 热 逐 时 冷 负 荷 根据逐时冷负荷计算温度处理不同，分为谐波反应法和传递函数法（冷负荷系数法）。与 围 护 结 构 类 型 、气 象 条 件 、 朝 向 有关 ， 反 映 了 室 外 空气 温 度 、 阳 光 辐 射 、建 筑 物 蓄 热 等 因 素的 综 合 影 响 。 )22515cos()( ,max, pwwpww tttt 谐波反应法是将房间内外扰量分解为一组以2/T为基频的正（余）弦函数，T是求解的问题周期，冬、夏季房间的设计扰量均取T=24h。例如，谐波反应法求解平板壁围护结构对扰量的响应，就是求得板壁对不同变量的热力响应。2.1.2.1 计 算 方 法（1）谐波反应法 传热衰减倍数v0：围护结构内侧空气温度稳定，外侧受到室外综合温度或室外空气温度谐波作用，室外综合温度或室外空气温度谐波波幅与围护结构内表面温度谐波波幅的比值。 传热延迟时间0：围护结构内侧空气温度稳定，外侧受到室外综合温度或室外空气温度谐波作用，围护结构内表面温度谐波最高值（或最低值）出现时间与室外综合温度或室外空气温度谐波最高值（或最低值）出现时间的差值。 室外侧空气温度稳定的条件下，对室内空气温度波的响应，称为内表面吸热响应。对流衰减倍数v n：室内空气到内表面的衰减倍数。对流延迟时间n：室内空气与内表面将的延迟时间。 冷负荷计算温度与建筑所在地理位置，围护结构的类型、延迟衰减（物性参数）和朝向有关。 通 过 窗 户 的 得 热 量 及 其 形 成 的 冷 负 荷 通过玻璃窗得热分成传导得热和日射得热。由于玻璃的蓄热系数可忽略不计 ，在计算传导得热时，可不计温度波的相位延迟 ，只考虑衰减度 。对于日射得热，则可表示成谐波的形式 ，计 入房间的衰减和延滞，即可算出相应的负荷 （ 2） 传 递 函 数 法 （ 冷 负 荷 系 数 法 ） 2.1.2.2 谐 波 反 应 法 工 程 简 化 计 算 方 法（ 1） 房 间 类 型 （ 2） 城 市 分 组 （ 3） 外 墙 、 架 空 楼 板 或 屋 面 传 热 逐 时 冷 负 荷 （ 4） 外 窗 温 差 非 稳 态 传 热 逐 时 冷 负 荷 外窗冷负荷计算温度与建筑所在地理位置，房间类型有关，与朝向无关。 实 例 1 谐 波 反 应 法 -空 调 区 夏 季 围 护 结 构 冷 负 荷 计 算 2.1.2.3 围 护 结 构 传 热 逐 时 冷 负 荷 : 民 规 GB50736-2012 （ 1） 墙 体 逐 时 冷 负 荷 计 算 温 度冷负荷计算温度与建筑所在地理位置，围护结构的类型、朝向和具体组成有关。 （ 2） 屋 面 逐 时 冷 负 荷 计 算 温 度 （ 3） 外 窗 逐 时 冷 负 荷 计 算 温 度 2.1.2.4 围 护 结 构 稳 态 传 热 冷 负 荷 : 民 规 GB50736-2012见 1.1.3节 2.1.3 透 过 玻 璃 窗 进 入 的 太 阳 辐 射 得 热 逐 时 冷 负 荷 2.1.3.1 透 过 无 遮 阳 标 准 玻 璃 太 阳 辐 射 冷 负 荷 系 数 2.1.3.2 外 窗 综 合 遮 挡 系 数 GB 50176-2016 遮 阳 术 语 （ 1） 玻 璃 修 正 系 数 Cs玻璃类型Cs标准玻璃1.005mm厚普通玻璃0.936mm厚普通玻璃0.893mm厚吸热玻璃0.965mm厚吸热玻璃0.886mm厚吸热玻璃0.83双层3mm厚普通玻璃0.86双层5mm厚普通玻璃0.78双层6mm厚普通玻璃0.74 数据来源：马最良，姚阳，民用建筑空调设计（第三版），化学工业出版社，北京，2015 2.1.3.3 夏 季 日 射 得 热 因 数 最 大 值 2.1.3.4 玻 璃 窗 的 净 面 积 数据来源：马最良，姚阳，民用建筑空调设计（第三版），化学工业出版社，北京，2015 窗户类别窗 的 有 效 面 积 修 正 系 数 Ca单层钢窗0.85单层木窗0.70双层钢窗0.75双层木窗0.60 室 内 热 源 散 热 设 备 散 热照 明 散 热人 体 散 热（ 1） 负 荷 特 点 ： 散 热 分 为 对 流 和 辐 射 两 部 分 。 对 流 散 热直 接 转 为 冷 负 荷 ； 辐 射 散 热 经 物 体 吸 收 后 再 释 放 出 来 转 为冷 负 荷 ， 有 延 迟 和 衰 减 。（ 2） 人 体 散 热 冷 负 荷 需 要 考 虑 群 集 系 数 ； 其 它 室 内 热 源散 热 形 成 的 冷 负 荷 需 要 考 虑 同 时 使 用 系 数 。2.1.4 室 内 热 源 散 热 形 成 的 冷 负 荷 人员“群集系数”是指根据人员的年龄、性别构成以及密集程度等情况不同而考虑的折减系数。成年女子的散热量和散湿量约为成年男子的85%，儿童约是75%。 2.1.4.1人 体 散 热 ： 显 热 冷 负 荷 注意：持续时间与开始工作时刻密切相关。 人 体 显 热 冷 负 荷 系 数 确 定 原 则 ：（ 1） 人 体 的 显 热 散 热 冷 负 荷 系 数 ， 对 于 不 连 续 运 行 （ 夜 间 停 止供 冷 的 场 合 ） 的 空 调 系 统 ， 可 取 1.0;（ 2） 对 人 员 密 集 的 场 所 （ 电 影 厅 、 剧 院 、 会 堂 等 ） ， 由 于 人 体对 围 护 结 构 和 室 内 物 品 的 辐 射 换 热 量 相 应 减 少 ， 可 取 1.0， 即 人体 散 热 瞬 时 得 热 量 等 与 冷 负 荷 ；（ 3） 对 于 空 调 开 启 时 间 不 确 定 ， 工 作 时 间 不 确 定 的 场 合 （ 如 宾馆 客 房 ） ， 人 体 、 照 明 、 设 备 散 热 按 最 不 利 情 况 处 理 ， 冷 负 荷 系数 可 取 值 为 1.0。 2.1.4.2 人 体 散 热 ： 潜 热 冷 负 荷 2.1.4.3 照 明 灯 具 冷 负 荷 ： 白 炽 灯 2.1.4.4 照 明 灯 具 冷 负 荷 ： 荧 光 灯 2.1.4.5 设 备 显 热 冷 负 荷如果设备连续24h运行，冷负荷系数取1.0 （ 1） 电 热 设 备 的 散 热 量 （ 2） 电 动 设 备 的 散 热 量 （ 3） 办 公 及 电 器 设 备 的 散 热 量 （ 4） 办 公 及 电 器 设 备 的 散 热 量 对 于 餐 厅 ， 需 要 计 算 食 物 散 热 所 形 成 的 冷 负 荷 。全 热 负 荷 w/人 潜 热 负 荷 w/人 显 热 负 荷 w/人 散 湿 量 g/s.人酒 精 膏 630 430 200 0.186人 工 煤 气 370 230 140 0.1液 化 气 410 230 180 0.1天 然 气 270 230 40 0.1用 于 火锅 城2.1.4.6 食 物 散 热 冷 负 荷 2.1.4.7 渗 入 空 气 冷 负 荷 2.1.4.8 敞 开 水 面 蒸 发 形 成 的 潜 热 冷 负 荷 探讨： 敞开水面的温度低于室内空气干球温度时，室内全热冷负荷不应计入水面蒸发形成的潜热冷负荷。 2.1.5 空 调 区 的 夏 季 冷 负 荷 确 定 2.2 夏 季 空 调 系 统 冷 负 荷 计 算 2.2.1空 调 区 冷 负 荷 计 算 原 则 当一个全空气系统承担多个空调房间（热湿比不同）负荷：定风量系统，系统冷负荷为各个房间最大冷负荷值的累加；变风量系统，系统冷负荷为各个房间逐时冷负荷综合最大值并考虑同时使用系数；变风量系统，系统冷负荷为各个房间（1）围护结构逐时冷负荷综合最大值；（2）人员、照明、设备等宜考虑同时使用系数后，分别计算出逐时显热冷负荷、潜热冷负荷。 )(.0. RooC hhMQ 新 风 量 ， kg/s室 外 空 气 焓 值 ， kJ/kg室 内 空 气 的 焓 值 ， kJ/kg2.2.2 新 风 冷 负 荷 夏季空调室外计算干球温度和夏季空调室外计算湿球温度，用于确定夏季空调室外空气状态，计算新风冷负荷。空调系统的新风冷负荷大小，是一个固定值，与计算时刻无关。 2.2.3 风 机 的 温 升 2.2.4 风 管 的 温 升 2.3 夏 季 空 调 冷 源 系 统 负 荷 计 算 2.3.1 室 外 空 气 逐 时 焓 值 2.3.2 冷 冻 水 泵 温 升 冷 负 荷 附 加 2.3.3 冷 冻 水 管 传 热 导 致 的 温 升 第 三 部 分 ： 夏 季 空 调 区 湿 负 荷 计 算 （ 1） 人 体 散 湿 量（ 2） 渗 透 空 气 带 入 的 湿 量 注：空调区压力低于室外大气压时，由风窗缝隙无组织渗入的空气。空调区压力高于室外大气压时，本项不计。 （ 3） 食 物 散 湿 量 （ 4） 敞 开 水 面 的 散 湿 量 第 四 部 分 ： 冬 季 空 调 热 负 荷 计 算 冬 季 空 调 新 风 热 负 荷 )(. RoPooh ttCMQ 空 气 定 压 比 热 kJ/（ kg ) ,取 1.005kJ/（ kg )冬 季 空 调 室 内 计 算 温 度冬 季 空 调 室 外 计 算 温 度 间歇期：空调系统停止运行后，室内温度逐渐升高，且逐渐接近于室外空气温度，直到第二天空调系统系统重新启动时为止，结构蓄热； 预冷期：空调系统向室内供入大量冷量，以便使室内空气温度回到设定值，此时供入的冷量称为预冷负荷。预冷时间越长，预冷负荷越小； 使用期：空调系统必须将多于冷负荷的热量除去，以便抵偿由房间围护结构表面进入室内的热量，这些热量是间歇期贮存于建筑结构中的。 使用期任一时刻冷负荷与蓄热负荷之和称除热量。预冷期房间供冷量(或除热量)等于预冷量与冷负荷之和。对 于 间 歇 运 行 ， 当 其 设 备 开 机 时 ， 要 负 担 开 机 以 前 的 房 间 蓄 热 量 。 为 了 开 机 后 ， 房 间 能 很 快 达 到 计 算 温 度 ， 需 将 计 算 出 的 冷负 荷 乘 以 1.01.4的 间 歇 负 荷 系 数 。