第二章 热(冷)湿负荷

.,第二章热(冷)、湿负荷,.,负荷类型空调冷负荷特点与形成特征计算参数、计算方法（）计算、确定负荷时需要考虑的因素,2热湿负荷,.,2热湿负荷,冷、热和湿负荷的概念与类型1、供暖负荷:一般称为“热负荷”2、通风负荷：有“通风量”、“通风冷负荷”、“通风热负荷”3、空调负荷：冷负荷、热负荷、湿负荷负荷计算的目的？它是选择设备、进行系统设计的依据,xe,2.1HVAC负荷的基本概念,.,2.2室外空气计算参数与室内设计标准室外空气计算参数（室外气象参数）（1）变化规律：时变、日变、季变、年变（2）确定原则：按一定的“保证率”，与经济和技术相关（3）暖通规范规定,2热湿负荷,2.2室外空气计算参数与室内设计标准,.,2热湿负荷,a供暖：冬季b通风：夏季、冬季、过渡季c空调：夏季、冬季（、过渡季）注意：不同的负荷计算采用不同参数（4）确定方法a计算法：根据气象部门的基础资料和“规范”规定的设计参数确定b查取法：暖通空调气象资料集-清华大学注意：气象资料的权威性；没有气象资料的地点的处理：纬度相同或相近，地理环境、气候条件相近。,xe,2.2室外空气计算参数与室内设计标准,.,2热湿负荷,xe,2.2室外空气计算参数与室内设计标准,.,2热湿负荷,2室内设计标准（1）空调区域（2）空调基数与精度：如：tn=251,505%（3）确定依据：满足人体热舒适要求和生产工艺要求。有相应“规范”或“标准”规定的，按规定确定。（4）影响因素:温度、相对湿度、流速、平均辐射温度、衣着热阻等。（5）规范规定a供暖：b空调：舒适性空调、工艺性空调c通风：,xe,2.2室外空气计算参数与室内设计标准,.,2热湿负荷,xe,2.2室外空气计算参数与室内设计标准,.,总体计算方法：（1）稳态（静态）计算方法（2）动态计算方法一般地，夏季冷负荷按动态方法计算冬季热负荷按稳态方法计算为什么？,2热湿负荷,.,2热湿负荷,.,2热湿负荷,供暖热负荷一、供暖负荷组成1、得热量(Qd)：太阳辐射，人体、照明、设备散热。2、失热量(Qs)：围护结构传热量、冷风渗透耗热量、冷风侵入耗热量等3、热负荷组成：Q=Qs-Qd注意：得热量不大的民用建筑可以忽略，作为安全余量，则：QQs；民用建筑计算热负荷时，主要计算围护结构传热量、冷风渗透耗热量。,xe,2.3供暖负荷计算,.,2热湿负荷,二、热负荷计算（一）、围护结构传热量计算围护结构传热量由：基本耗热量+附加（或修正）耗热量组成,即：Q1=Q1J+Q1X1、基本耗热量计算（1）计算方法：稳定传热（2）计算公式：Q1J=KF(tn-tw)a式中:tn:供暖室内设计（或计算）温度；tw：供暖室外计算温度；F：传热面积，丈量方法如下：,xe,2.3供暖负荷计算,.,2热湿负荷,墙：高取建筑层高，宽见图；门、窗：取建筑门窗孔洞尺寸；地、顶：见图。,xe,2.3供暖负荷计算,.,2热湿负荷,：温差修正系数，=(tn-tl)/(tn-tw)，tl：邻室温度。K：围护结构传热系数注意：a、应考虑冷（热）桥作用，取加权平均值；b、应满足节能设计标准限值要求或建筑节能权衡计算要求;c、获取：一般由建筑节能计算给出；d、关于建筑节能与设计标准的有关概念。2、附加耗热量计算（1）朝向修正（对基本耗热量的修正）北、东北、西北：0%10%；东、西：-5%东南、西南、：-10-15%；南：-15-30%,xe,2.3供暖负荷计算,.,2热湿负荷,注：冬季日照率35%时，东南、西南和南向宜取-100%，东西不修正；日照被遮挡时，南向可按东西向、其它方向按北向修正；偏角15度时，按主朝向修正。（2）风力附加：建筑物位于不避风的高低、河边、湖滨、海岸、旷野时，其垂直的外围护结构传热耗热量应附加5%。（3）高度附加：房间高度大于4m时，应在基本耗热量与附加耗热量之和基础上计算高度附加率，每高出1m，附加2%，最大不应大于20%。注：住宅一般情况这2项都可以不考虑。,xe,2.3供暖负荷计算,.,2热湿负荷,（4）外门开启附加（冷风侵入耗热量，对外门基本耗热量修正）开启一般外门（如住宅、宿舍、幼儿园等）一道门：65n%二道门（有门斗）：80n%三道门（二道门斗：60n%开启频繁外门（如办公、学校、门诊部、商店等）一道门：98130n%二道门（有门斗）：120160n%三道门（二道门斗）：90120n%,xe,2.3供暖负荷计算,.,2热湿负荷,注：a、n为楼层数；外门是指建筑底层入口的门，不是各层入户的门，阳台门不应计算；b、外门最大附加不应大于500%。；c、外门开启附加率仅适用短时间开启的、无热幕的外门；d、仅计算冬季经常开启的外门。（5）技术措施-2009提出的附加：窗墙比过大的附加、两面外墙附加、间歇使用建筑附加,xe,2.3供暖负荷计算,.,2热湿负荷,（二）、冷风渗透耗热量计算公式：Q2=0.278CpLw(tn-tw)(W)Cp：空气定压质量比热,KJ/kg.,一般取1.01w：空气密度,kg/m3L：渗入室内的冷空气体积流量m3/hL的确定1、多层建筑（1）缝隙法（忽略热压作用和风速沿高度变化）L=(lL1n)l：房间某朝向可开启门窗缝隙长度,m,xe,2.3供暖负荷计算,.,2热湿负荷,L1：每m缝隙渗透的冷空气量m3/h.m,查表获取n：朝向修正系数，查表获取。（2）换气次数法：L=NVN：换气次数，V：房间体积m3居住建筑房间换气次数如下：,xe,2.3供暖负荷计算,.,2热湿负荷,2、高层建筑：考虑热压风压联合作用，以及室外风速沿高度变化，渗的冷空气量计算：L=(lL0mb)（l:缝隙长度）L0:单位长度门窗缝隙深入的理论空气量,m3/h.mm：朝向综合修正系数，m=CrCf(n1/b+C)ChCr：热压系数；Cf：风压差系数n：纯风压下朝向修正系数C:门窗缝两侧有效热压差与风压差之比Ch：高度修正系数b：渗风指数,b=0.56-0.78，无数据时，可取0.67,xe,2.3供暖负荷计算,.,2热湿负荷,技术措施规定：阳台门的冷风渗透量：按相应朝向和级别门窗冷风渗透2倍计算；住宅防盗门：按2级窗计算；普通外门：按1级窗计算；住宅户门：楼梯间不供暖时，按2m3/h计算。3、负荷概算：面积指标法Q=qsFqs：面积指标,w/；F；建筑面积或供暖面积注意：建筑面积真对整个建筑，供暖面积针对供暖房间。,xe,2.3供暖负荷计算,.,2热湿负荷,技术措施规定：阳台门的冷风渗透量：按相应朝向和级别门窗冷风渗透2倍计算；住宅防盗门：按2级窗计算；普通外门：按1级窗计算；住宅户门：楼梯间不供暖时，按2m3/h计算。,xe,2.3供暖负荷计算,.,2热湿负荷,空调负荷一、冷负荷1、得热量与冷负荷（1）得热量外扰：室外空气温度；太阳辐射热内绕：人体、照明、设备（电热、电动、电子）散热（2）得热分类a、得热：对流、辐射b、得热：显热（与温度变化有关），潜热（与温度变化无关，与含湿量变化有关）。,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,（3）夏季空调区得热量包括,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,（3）得热形成冷负荷过程与特征：,.,2热湿负荷,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,（1）材料蓄热能力越强，冷负荷衰减越大，滞后时间越长。（2）蓄热能力与材料容量有关，热容越大，蓄热能力越强。（3）热容量=材料重量乘比热（建筑比热差距不大）。波动、延迟、衰减,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,2、冷负荷计算方法（1）稳定传热与不稳定传热（2）得热量与冷负荷是否区分当量温差法（1946年，美国）:逐时计算，得热=冷负荷谐波分解法(50年代，前苏联):逐时计算，得热=冷负荷反应系数法(1968年，加拿大):逐时计算，得热冷负荷-改进：传递函数法（1978年)（3）谐波反应法（我国，82年，基础-谐波分解法）（4）冷负荷系数法（我国，82年，基础传递函数法）（5）其它方法,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,谐波反应法（1）把室外综合温度分解成稳定部分（日平均值）和波动部分（波动值）；（2）分别计算稳定部分和波动部分引起的传热得热量；（3）分别计算得热量形成的冷负荷，再相加得到各时刻总的冷负荷；（4）对总冷计算式进行处理，得到,某时刻通过围护结构传热形成的冷负荷CLQ=围护结构传热系数K围护结构面积F围护结构的冷负荷温差t-,.,.,2热湿负荷,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,反应系数法（1）把室外综合温度分解成多个简单温度扰动在时间上叠加；（2）建立室外扰动与室内冷负荷之间的对应关系（反应系数）；（3）对组成室外扰动的一系列简单扰动下的室内冷负荷进行叠加，求得总的传热冷负荷；（4）对总冷计算式进行处理，得到,某时刻通过围护结构传热形成的冷负荷CLQ=围护结构传热系数K围护结构面积F围护结构的逐时冷负荷温度差(tl.t-tn),CLQ=KF(tl.t-tn),.,Q(s),CLQ(s),.,2热湿负荷,3、冷负荷系数法计算空调冷负荷（1）围护结构冷负荷外墙、屋顶温差传热形成的冷负荷a、计算公式：CL=KF(tl.t-tn)K:传热系数，一般由建筑节能计算给出F：传热面积tn：空调室内设计（计算）温度tl.t:逐时冷负荷计算温度b、热作用（室外空气温差和太阳辐射热，即综合温度（tz=tw+J/w）；,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,c、冷负荷计算温度的定义及来源tl.t-tn=CL/Kd、地点、外表面放热系数、吸收系数不同时的修正；e、对于非轻型外墙，可采用平均综合温度代替（tzp=twp+J/w）玻璃窗温差传热形成冷负荷a、计算公式：CL=KF(tl.t-tn)K:传热系数，一般由建筑节能计算给出F：传热面积；tn：空调室内设计（计算）温度tl.t:玻璃窗逐时冷负荷计算温度,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,b、热作用（室外空气温度）；c、冷负荷计算温度的定义及来源：tl.t-tn=CL/Kd、地点不同时的修正。日射得热形成冷负荷a、透过玻璃窗的得热量：q=qt+qqt：透过玻璃窗直接进入室内的太阳辐射热q：玻璃吸收太阳辐射热传入室内的热量,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,b、日射得热因素由于窗的类型、遮阳设施、太阳入射角及强度等因素组合太多，无法用数学函数表达，工程上采用所谓对比的计算方法，即采用计算简化、固定条件下的日射得热量。条件：标准玻璃：3mm，普通平板玻璃外侧放热系数：18.6内侧放热系数：8.7,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,以夏季7月为代表日射得热因素：Dj=qt+q经过大量统计、计算、相似分析给出了适合全国各地区（纬度带，带宽5度）的Djmax。对非标准玻璃、不同窗框、遮阳设施，引入综合遮挡系数修正Cz=CsCiCs：窗玻璃遮阳系数,Cs=实际玻璃的日射得热量/标准玻璃日射得热量Ci：窗内遮阳系数,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,c、冷负荷计算CL=CaFCzDjmaxCLQF：窗口面积；Ca：窗有效面积系数CLQ:冷负荷系数，注意定义：CLQ=CL/Djmax数据给出以北纬27.5度分南北区。内围护结构冷负荷按稳定传热计算CL=KF(tl-tn)tl：邻室计算温度，tl=twp+tl,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,twp：夏季空调室外日平均温度。tl：邻室计算温度与夏季空调室外日平均温度差，可按下表取值：邻室发热量(w)tl很少（如办公，走廊）0-223323-1165关于地面冷负荷：一般情况地面温度低于室内温度，可以不计算。,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,（2）设备散热形成的冷负荷电动设备a电机工艺设备均在空调区CL=（1000n1n2n3N/）CLQb电机在空调区，工艺设备不在空调区CL=(1000n1n2n3N(1-/)CLQc电机不在空调区，工艺设备在空调区CL=1000n1n2n3NCLQN：电动设备安装功率，KW；：电机效率，一般产品样本给出。,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,n1：利用系数,电机最大实耗功率与安装功率之比，一般可取0.7-0.9。n2：电动机负荷系数，电机每小时平均实耗功率与最大功率之比，一般可取0.4-0.5。n3：同时使用系：电机同时使用的功率与安装功率之比，一般可取0.5-0.9。CLQ：冷负荷系数。注：当空调系统间歇运行时，则，CLQ=1.0。,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,电热设备对于无保温密闭罩的电热设备：CL=1000n1n2n3n4NCLQn1、n2、n3：含义同前。n4：考虑排风带走热量的系数，一般取0.5。电子设备CL=（1000n1n2n3N/）CLQn1、n2、n3：含义同前，其中n3根据情况而定，一般：计算机取1.0，仪表取0.5-0.9注：公共建筑电器设备散热量可参照节标表B.0.7-1。,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,（3）照明设备散热形成的冷负荷白炽灯（热光源）CL=1000NCLQN：照明设备功率，KW；CLQ：冷负荷系数。荧光灯（冷光源）CL=1000Nn1n2CLQN：照明设备功率，KW；CLQ：冷负荷系数,见附录。n1:镇流器消耗功率系数，在空调房间内取1.2，在吊顶内取1.0。n2：灯罩隔热系数，有通风孔取0.5-0.6，反之取0.6-0.8。,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,（4）人体散热形成的冷负荷人体显热冷负荷CLx=qsnCLQqs：不同室温、活动强度成年男子显热散热量，w。n：室内人数：群集系数，以成年男子为计算基础，对不同功能的建筑不同人群（成年男子、女子、儿童）引入的修正系数，见表2-12CLQ：冷负荷系数,见附录2-23，注意计算时刻为人员进入房间时刻算起。,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,人体潜热冷负荷CLq=qlnql:不同室温、活动强度成年男子潜热散热量，w，见表2-13。人体散热冷负荷CL=CLx+CLq（5）食物散热冷负荷，食物包括显热和潜热，可按下列数值采用：食物全热取17.4W/人；食物显热取8.7W/人；食物潜热取8.7W人；食物散湿量取11.5g/h。,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,二、空调热负荷1、计算方法：稳定传热2、注意区别冬季空调与供暖室外计算温度3、一般空调房间为正压，可不计算冷风渗透耗热量三、湿负荷1、人体散湿量：W=0.278ng10-6(kg/s)g:人体小时散湿量kg/h，见表2-13，其它参数同前。2、敞开水面散湿量3、围护结构透湿量,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,四、新风负荷Qw=Gw(iw-in)(kw)Gw:新风量(kg/s)；in、iw：室内、外空气焓值(KJ/kg干）五、室内冷负荷与制冷系统冷负荷1、室内冷负荷（1）围护结构传热冷负荷（2）人员、照明、设备散热冷负荷逐时最大值：各空调区（房间）逐时相加得到的逐时最大值。最大值累计：各空调区（房间）最大值的累计。,xe,2.4空调冷（热）湿负荷,.,2热湿负荷,2、制冷系统冷负荷（1）室内冷负荷：空