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一空调负荷计算：(一)、空调负荷计算依据1.人体的舒适性及空调室内空气的设计参数一 人体的舒适性空气调节建筑的一个主要目的就是要为其使用人员创造一个舒适的生活，工作，娱乐或购物等的环境空间。因此，也可称为人工环境工程的一部分，这一点对于高层高级民用建筑尤为突出。通常来说，在高层民用建筑空调中，影响人体舒适性的环境因素有以下内容。1. 室内温度室内温度是影响人员舒适性的最主要因素，也是空调设计中首要考虑的问题。室温对人员的影响是通过人体表面皮肤的对流换热和导热作用来表现的 ，无论是冬季还是夏季，过高或低的室内温度都会使人体本身的平衡受到破坏，从而产生极不舒适的感觉，严重时甚至导致室内人员生病的情况发生。2. 相对湿度 相对湿度影响人体表面汗液的蒸发，实际上也是对人梯热平衡的一种影响。相对湿度过高会使人感到气闷，汗出不来，过低又会使人感觉干燥。我国北方地区的一些建筑，冬季室内物品经常产生静电，也是相对湿度过低引起的。相对湿度过低的另一个不良影响是使室内木制家具及装修材料产生裂纹给用户带来直接的经济损失。3. CO2浓度及新风量在空调建筑中，通常对门窗的密闭性要求较高，除非特殊要求，采用开窗取新风的办法是不合适的。然而，今年来由于新鲜空气不足而产生的所谓的空调病，使许多人对空调产生一种抵触心理，因此，必须不断地对人员的活动空间提供一定量的新鲜空气，以稀释室内人员产生的CO2及其他物品产生的有害气体的浓度。只有当有害气体和CO2的浓度控制在一定的范围时，才能满足室内人员的最低舒适性要求，实际上就是保证人员卫生健康所要求的最低标准。随着人们生活水平的提高，相信对此的要求也会逐渐提高，这也符合目前学术界正关注的IAQ（室内空气质量）问题的讨论结果和要求。尽管这样做必须以多耗能源为代价，但如果不这样要求，则是以人的健康为代价，这显然背离了人们最根本的需求及空调建筑的初衷了。4. 室内空气流速由于空调通风，必然会造成室内空气的流动，气流速度也会对人体造成一定的影响。最明显的是夏季送冷风时，如果冷空气的流速过大，造成人梯吹冷风的感觉时，会对舒适性产生不利的影响。5. 周围物体的表面温度由于人体的散热量中，有一部分是通过人体对周围物体的辐射来进行的，辐射散热量的大小取决于人体与物体表面的温差。因此，周围物体的表面温度也是影响时室内人员冷，热感觉的因素之一。6. 噪声噪声将使人产生烦躁不安的情绪，有害于人体身心健康。有效的控制空调通风系统的噪声，是空调设计的一个重要部分。影响人体舒适性的因素是多方面的。除上述之外，诸如人员穿衣多少，个人生活习惯，房间的使用性质，都会对其产生一定的影响。另外，现行的国家和地方的有关标注，规范等，也对上述舒适性参数的设计选用产生一定的制约因素。要缩合考虑地区、经济条件和节能要求等因素，根据我国国家标准采暖通风与空气调节设计规范(GBJ 19-87)的规定，对于舒适性空调，室内设计参数如下：夏季：温度 应采用2428； 冬季：温度 应采用1822； 相对湿度 应采用40%65%； 相对湿度 应采用40%60%； 风速 不应大于0.3m/s。 风速 不应大于0.2 m/s。标准中给出的数据是概括性的。对于具体的民用建筑而言，由于各空调房间的使用功能各不相同，而其室内空调设计计算参数也会有较大的差异。以下为各种不同用途房间的室内空调设计计算参数可参照以下表格中的数据确定。(1) 客房空调室内设计参数，可根据国标旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准(GB 50189-93)规定的客房空调设计计算参数。国内旅馆客房空调设计计算参数房间类型夏季冬季空气中含尘浓度(mg.m-3)空气温度/相对湿度/%风速/(m.s-1)空气温度/相对湿度/%风速/(m.s-1)客房一级24550.2524500.150.15二级25600.2523400.15三级26650.2522300.15四级2721(2)国标GB50189-93规定的餐厅、宴会厅(多功能厅)空调室内设计参数房间类型夏季冬季空气中含尘浓度(mg.m-3)空气温度/相对湿度/%风速/(m.s-1)空气温度/相对湿度/%风速/(m.s-1)餐厅宴会厅一级23650.2523400.150.15二级24650.2522400.15三级25650.2521400.15四级2620(3)国标GB50189-93规定的康乐中心空调室内空调设计参数房间类型夏季冬季空气中含尘浓度(mg.m-3)空气温度/相对湿度/%风速/(m.s-1)空气温度/相对湿度/%风速/(m.s-1)美容美发室24600.1523500.150.25康乐设施24600.2520400.250.15(4)办公建筑设计规范(JGJ67-89)规定的办公用房室内温度、湿度的设计参数房间类型夏季冬季空气温度/相对湿度/%气流平均速度/(m.s-1)空气温度/相对湿度/%气流平均速度/(m.s-1)一般办公室2628650.318200.20高级办公室2427600.32022350.20会议室接待室2527650.316180.20电话总机房2527650.316180.20计算机房2428600.318200.20复印机房2428551820 2.空调室外空气的计算参数室外空气计算参数的取值大小将直接影响室内空气状态和空调费用。因此，在空调设计中，暖通空调工程师要严格按照规范选用室外空气计算参数作为建筑物围护结构的温差传热量和新风负荷的计算依据。在选用时暖通空调工程师应该明确下列要求：(1)设计规范中规定的室外计算参数是按全年少数时间不保证室内温湿度标准而制定的，因此，若室内温湿度必须保证时，应另行规定。(2)空调系统冬季的加热、加湿所耗费用远小于夏季的冷却去湿所耗费用。为了便于计算，冬季可按稳定传热方法计算传热量，而不考虑室外气温的波动。(二)、空调负荷计算1、空调房间的冷负荷包括(1)、由于室内外温差和太阳辐射作用，通过建筑物围护结构传入室内的热量形成的冷负荷；(2)、人体散热、散湿形成的冷负荷；(3)、灯光照明散热形成的冷负荷；(4)、其他设备散热形成的冷负荷； （5）渗透空气所形成的冷负荷空调房间的冷负荷是确定空调送风系统风量和空调设备的依据。2、冷负荷计算对外墙、外窗、屋面、天窗得热引起的冷负荷逐时进行计算，而对内墙、内门窗、楼板、地面得热引起的冷负荷及人体散热和设备散热引起的冷负荷均按稳定传热计算。最后把各项冷负荷计算结果逐时累加，再加上新风负荷，求出冷负荷最大值及发生时间。外墙、屋面、外窗、天窗传热得热引起的冷负荷计算：冷负荷=传热系数传热面积(冷负荷逐时计算温度+本地修正值)-室内设计温度a) 外窗、天窗辐射得热引起的冷负荷计算公式：冷负荷=窗户面积日射得热因子的最大值冷负荷系数窗户有效面积系数窗户内遮阳系数窗玻璃修正系数b) 内墙、内门窗、楼板稳定传热引起的冷负荷计算公式：冷负荷=传热系数传热面积(夏季空调室外计算平均温度+邻室计算温差-室内计算温度)舒适性空调房间夏季地面冷负荷一般不计算，对于工艺性空调房间：地面冷负荷=传热系数有效传热面积计算温差式中：非保温地面的传热系数一般取0.47W/(m2)；有效传热面积指距外墙2.0m以内的地面面积。计算温差=夏季空调室外计算日平均温度室内设计温度。c) 设备散热冷负荷计算公式：冷负荷=设备功率(kW)1000湿负荷=设备散湿量(kg/h)d) 新风冷负荷计算公式：冷负荷=人数人均新风量室外空气密度室内外空气焓差/3.6湿负荷=人数人均新风量室外空气密度室内外空气含湿量差e) 人体散热引进的冷负荷计算公式：冷负荷=人数群集系数成年男子的全热散热量湿负荷=人数群集系数成年男子的散湿量从理论上说，人体、照明、设备的冷负荷需逐时计算，但在设计时很难确定什么时间有多少人在室内，什么时间开多少台设备，因此软件中将其按稳定传热计算。这样做引起的误差不大，而且偏于安全。(1)围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法a、外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算：Qw=AK(tc-tn)Qw-外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；A-外墙和屋面的面积，K-屋面和外墙的传热系数，W/(.)；tn-室内设计温度，；tc-外墙和屋面的冷负荷计算温度的逐时值，；以下表格为部分屋面及外墙的结构型式：外墙结构型式：墙壁厚(mm)构造(由外到内)传热系数W/(.)类别240砖墙、白灰粉墙23701.55240水泥沙浆、砖墙、白灰粉墙1.973701.5240水泥沙浆、砖墙、木丝板1.53701.26240硅酸盐砖墙、白灰粉刷2.143701.62屋顶结构型式：壁厚(mm)构造(由上到下)保温层传热系数W/(.)类别材料厚度(mm)35砾砂外表层5mm、卷材防水层、水泥砂浆找平层、保温层、隔汽层、水泥砂浆找平层、预制钢筋混凝土屋面板、内粉刷水泥膨胀珍珠岩251.86501.33751.041000.851250.721500.621750.552000.49沥青膨胀珍珠岩251.59501.07750.81000.641250.531500.471750.412000.36加气混凝土、泡沫混凝土252.26501.78751.471001.241251.081500.971750.862000.78沥青蛭石板251.78501.24750.971000.781250.661500.571750.52000.4470砾砂外表层5mm、卷材防水层、水泥砂浆找平层20mm、保温层、隔汽层、现浇钢筋混凝土屋面板、内粉刷水泥膨胀珍珠岩251.86501.33751.041000.851250.711500.621750.552000.49沥青膨胀珍珠岩251.58501.07750.81000.641250.531500.471750.412000.36加气混凝土、泡沫混凝土252.26501.78751.471001.241251.081500.971750.862000.78沥青蛭石板251.78501.24750.971000.781250.661500.571750.52000.44注：以上两表摘自陆耀庆主编的实用供热空调设计手册其余类型的外墙及屋顶结构可参阅实用供热空调设计手册。举例：设计1：外墙：选择墙体的建筑材料为：石灰、水泥、砂、砂浆加气混凝土泡沫混凝土，钢筋混凝土 墙体总厚度为320mm。墙体传热系数为0.59W/(m2)内墙：选择墙体的建筑材料为：水泥砂浆，加气混凝土泡沫混凝土，钢筋混凝土 墙体总厚度为280mm。墙体传热系数为1.34W/(m2)屋顶：选择建筑材料为：石灰、石膏、砂、砂浆，加气混凝土泡沫混凝土，卷材防水层，钢筋混凝屋顶结构总厚度为215mm。墙体传热系数为0.99W/(m2)对于楼板：选择墙体的建筑材料为：石灰、石膏、砂、砂浆，加气混凝土泡沫混凝土，卷材防水层，钢筋混凝屋顶结构总厚度为90mm。墙体传热系数为2.83W/(m2)设计2表 围护结构参数维护结构名称外墙外窗屋面内阁墙悬挑楼板传热系数0.592.30.521.21.0建筑物窗体及遮阳设施a) 窗户的构造5mm普通玻璃双层钢框外窗，Xg0.69。b) 内遮阳类型选用密织布作为内遮阳设施，非沿窗面送风。取Xz0.6。 无外遮阳设施。设计3：建筑结构组成及传热系数的确定外墙材料：保温外墙砂浆抹灰加浅色喷浆砖墙保温层内粉刷加油漆保温材料：水泥膨胀珍珠岩屋顶材料：通风屋面细石混凝土板通风层防水层水泥砂浆找平层保温层隔汽层承重层内粉刷保温材料:水泥膨胀珍珠岩首层内墙: 砖墙围护结构的热工指标见： 表 围护结构热工系数表名称KVfEf外墙1400.580.1686.4812.81.21.2屋面1200.600.3344.619.622.8地下二层砖墙2401.760.2817.569.02.02.0首层内墙1802.010.4110.577.11.92.3四层内墙1601.880.686.784.91.42.1客房层内墙1601.880.686.784.91.42.1顶层内墙1201.880.686.784.91.42.1首层、四层及顶层楼板251.20.4914.854.71.92.9客房及套房楼板1.350.3319.726.41.30.4外窗为双层钢窗，5mm普通玻璃，K=2.9 W/m2。设计4：外墙体为74号塑料袋装脲醛泡沫塑料保温材料的外墙，屋面为13号沥青膨胀珍珠岩保温材料的屋面，内墙体为2号砖墙，楼板为31号钢筋混凝土楼板，窗为6mm厚的普通玻璃双层钢窗（内有活动铝百叶帘），门为6mm厚玻璃门。 b、内围护结构冷负荷内围护结构是指内隔墙及内楼板，它们的冷负荷也是通过温差传热(即与邻室的温差)而产生的，这部分可视为稳定传热，不随时间而变化，其计算公式：Qn=AnKn(tw+t-tn)Kn-内墙或内楼板传热系数，W/(.)；An-内墙或内楼板面积，；tw-夏季空调室外计算日平均温度，；t-附加温升，取邻室平均温度与室外平均温度的差值，；c、外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷在室内外温差作用下，玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷按下式计算：Qw=AwKw(tc-tn)Qw-外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W；Aw-窗口面积，；Kw-玻璃窗的传热系数，W/(.K)；tc-玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，；d、透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷的计算方法Qw=CaAwCsCiDj.maxCLQQw-透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷，W；Aw-窗口面积，；Ca-有效面积系数；Cs-窗玻璃的遮阳系数；Ci-窗内遮阳设施的遮阳系数；Dj.max-日射得热因数最大值，W/；CLQ-窗玻璃冷负荷系数，无因次。门窗框材料门窗类型空气层厚度(mm)KW/(.)钢、铝单层玻璃窗、门6.4单框双玻璃、门123.9163.720-303.6双层玻璃窗100-1403单层+单框双玻璃100-1402.5木、塑料单层玻璃窗、门4.7单框双玻璃、门122.7162.620-302.5双层玻璃窗100-1402.3单层+单框双玻璃100-1402木外门4.5木内门2.9注：摘自全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调.动力e、室内设备散热形成的冷负荷Qw=QsCLQQw-设备和用具显热形成的冷负荷，W；Qs-设备和用具实际显热散热量，W；CLQ-设备和用具显热散热冷负荷系数；如果空调系统不连续运转，则CLQ=1.0f、人体显热散热形成的冷负荷Qw=qsnCLQQw-人体显热散热形成的冷负荷，W；qs-不同室温和劳动性质的成年男子显热散热量，W；n-室内全部人数；-某些空调建筑物内的群集系数；CLQ-人体显热散热冷负荷系数，应注意对于人员密集的场所(如电影院、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CLQ=1.0g、人体潜热散热形成的冷负荷Qc=q1nQc-人体潜热散热形成的冷负荷，W；q1-不同室温和劳动性质的成年男子潜热散热量，W；注：以上所有的空调冷负荷计算公式可参见陆耀庆主编的实用供热空调设计手册。3、热负荷计算根据规范，对下列各项耗热量进行计算：1，外墙、外门窗的耗热量；2，内墙、内门窗的耗热量；3，屋面、天窗的耗热量；4，楼板、地面的耗热量。对于采暖热负荷，还计算由门窗缝隙冷风渗透造成的耗热量。在冷风渗透计算中考虑了热压与风压的综合作用，可用于多层和高层采暖热负荷的计算。对于空调热负荷，不计算冷风渗透，除上述四项外，另外计算新风热负荷。具体采用的计算公式如下：维护结构基本耗热量Q=传热面积传热系数室内外计算温差温差修正系数维护结构附加耗热量Q=Q(1+朝向修正+风力修正+多面外墙修正+窗墙比修正)(1+房高修正)(1+间歇修正)(1+其它修正)其中：多面外墙修正仅用于外墙、外门、外窗；窗墙比修正仅用于外窗；地面按平均传热系数法计算。冷风渗透耗热量Q=0.278渗入室内的空气量V空气密度空气比热室内外计算温差其中：V=缝隙长度缝隙单位长度每小时渗入室内的空气量缝隙渗透量的综合修正系数空调新风热负荷计算公式:热负荷=人数人均新风量室外空气密度室内外空气焓差/3.64、民用建筑空调负荷的概算指标 在空调初步设计阶段，空调负荷一般都是根据空调负荷的概算指标来估算的，或根据实际工作中积累起来空调负荷的经验数据进行粗略估算。所谓空调负荷概算指标是指折算到建筑物中每平方米空调面积(或建筑面积)所需冷冻机负荷值或热负荷值。以下为部分有代表性的空调负荷概算指标，仅供参考。其概算指标值可用作设计计算的粗略估算和用作方案阶段、扩初阶段的估算。序 号建筑物类型及房间名称冷负荷指标(W)1旅游旅馆：客房标准 80110 2酒吧、咖啡厅 100180 3西餐厅 160200 4中餐厅、宴会厅 180350 5商店、小卖部 100160 6中庭、接待 90120 7小会议室（允许少量吸烟） 200300 8大会议室（不允许吸烟） 180280 9理发、美容 120180 10健身房、保龄球 100200 11弹子房 90120 12室内游泳池 200350 13舞厅（交谊舞） 200350 14舞厅（迪斯科） 250350 15办公 90120 16医院：高级病房 80110 17一般手术室 100150 18医院：洁净手术室 300500 19X光、CT、B超诊室 120150 20商店：营业厅 150250 21影剧院：观众席 180350 22休息厅（允许吸烟） 300400 23化妆室 90120 24体育馆：比赛馆 120250 25观众休息厅（允许吸烟） 300400 26贵宾室 100200 27展览厅、陈列室 130200 28会堂、报告厅 150200 29图书阅览室 75100 30科研、办公 90140 31公寓、住宅 8090 32餐馆 200350 注：摘自陆耀庆主编的实用供热空调设计手册5、新风量负荷的计算空调新风负荷按下式计算：QWGW（iwin）式中 QW：新风负荷，KWGW：新风量 Kg/siw：室外空气焓值 ，KJ/kgin：室内空气焓值 ，KJ/kg为了设计方便，下表给出全国主要城市夏季1kg/s新风量对应不同室内参数的夏季新风负荷值。使用时，请注意，各城市空调室外设计参数是按照采暖通风与空气调节设计规范选定的表2-67 全国主要城市夏季1Kg/s新风量的新风负荷值/Kw地点室内干球温度24室内干球温度25室内干球温度26室内干球温度28相对湿度50%相对湿度55%相对湿度60%相对湿度50%相对湿度55%相对湿度60%相对湿度50%相对湿度55%相对湿度60%相对湿度65%相对湿度55%相对湿度60%北京35.3532.429.9632.3229.7327.129.7226.9424.1421.3421.0617.9上海42.5140.137.7140.0237.4434.8737.4134.6931.9629.2328.8825.8天津36.4234.0131.6233.9331.3528.7831.3228.625.8723.1422.7919.71石家庄37.6135.1437.735.0632.4729.8432.4629.6826.8824.0823.820.64太原23.6921.0718.4521.0718.2715.4718.3415.3512.49.399.225.85呼和浩特14.511.688.8311.728.725.718.865.772.44/沈阳30.4928.0225.5827.9425.3527.7225.3422.5619.7616.9616.6813.52大连28.926.4323.9926.3523.7621.1323.7520.9718.1715.3715.0911.93长春25.9723.4820.9623.420.7518.0820.7417.9115.0612.2111.968.72哈尔滨22.7620.2717.7520.1917.5414.8717.5314.711.8598.755.51南京43.4241.0138.6240.9338.3535.7838.3235.632.8730.143026.71杭州44.7542.2839.8442.239.6136.98