热负荷、冷负荷与湿负荷计算

热负荷、冷负荷与湿负荷计算基本概念：冷负荷：为了保持建筑物的热湿环境，在单位时间内需向房间供应的冷量；热负荷：为了补偿房间失热在单位时间内需向房间供应的热量；湿负荷：为了维持房间相对湿度，在单位时间内需从房间除去的湿量。1室内空气计算参数2冬季建筑的热负荷3夏季建筑围护结构的冷负荷4室内热源散热引起的冷负荷

5湿负荷6新风负荷7空调室内冷负荷与制冷系统的冷负荷一、室外空气计算参数（1）室外空气计算参数：指在负荷计算中所采用的室外空气参数。（2）确定室外空气计算参数：按现行的《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）中规定的计算参数。（3）我国确定室外空气计算参数的基本原则：按不保证天数法，即全年允许有少数时间不保证室内温湿度标准，若必须全年保证时，参数需另行确定。（4）室外空气计算参数的分类：室内外空气计算参数1、夏季空调室外计算干、湿球温度确定原则：《规范》确定，夏季空调室外计算干球温度取室外空气历年平均不保证50h的干球温度；湿球温度也同样。历年平均：指1950～1980三十年平均。用途：用于计算夏季新风冷负荷。2、夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度：①空调因围护结构传热的负荷计算原理：按不稳定传热过程计算，因此，须知夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度②夏季空调室外逐时温度(tτ)按下式计算：式中to.m－夏季空调室外计算日平均温度，《规范》规定取历年平均不保证5天的日平均温度(˚C)；

β－室外空气温度逐时变化系数，按表2－1确定；∆td－夏季空调室外计算平均日较差(˚C)，可查表或按下式确定：－夏季空调室外计算干球温度。

3、冬季空调室外空气计算温度、相对湿度

①冬季空调室外空气计算温度的用途：在冬季利用空调供暖时，计算围护结构的热负荷和新风负荷均用此温度。②确定原则：规范规定历年平均不保证1天的日平均温度作为冬季空调室外空气计算温度。③相对湿度：《规范》规定，采用历年最冷月（一月份）相对湿度的平均值作为冬季空调室外空气计算相对湿度。4.冬季采暖室外计算温度和冬季通风设计温度

①采暖室外计算温度的确定：《规范》规定取历年平均不保证5天的日平均温度。

②通风室外计算温度的确定：取累年最冷月平均温度。

③采暖室外计算温度的用途：用于计算建筑物围护结构的热负荷及消除有害物通风的进风热负荷（也即供暖系统设计热负荷），

④通风室外计算温度的用途：计算全面通风的进风热负荷。

5、夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度：①通风室外计算温度的确定：《规范》规定取历年最热月14时的月平均温度的平均值。②通风室外计算相对湿度的确定：取历年最热月14时的月平均相对湿度的平均值。③温度及湿度用途：计算消除余热余湿的通风及自然通风。进风需冷却时，进风冷负荷也采用。

二、室内空气计算参数

确定原则：(1)建筑房间使用功能对舒适性的要求；(2)地区、冷热源情况、经济条件及节能要求。选取的依据：《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）中的规定。(2005版)1、设计集中采暖时，冬季室内计算温度民用建筑房间：宜采用16-20℃；

丹麦的Fanger教授依据人体热平衡建立起热舒适方程，进而确定预期平均价（PMV）指标。研究表明：室温20℃比较舒适，18℃无冷感，15℃有明显冷感。基本参数(2)生产厂房室内温度：轻作业 不应低于15℃

(通常取15～18℃)中作业 不应低于12℃(通常取12～15℃)重作业 不应低于10℃(通常取10～12℃)

注：该温度下限是根据《工业企业设计卫生标准》制定的。(3)辅助建筑物及辅助用房室温：浴室

(25℃)

更衣室（23℃）

盥洗室(14～16℃)

托儿所、幼儿园、医务室(20℃)办公室(16～18℃)技术资料室

(16℃)食堂(14～16℃)注：当工艺或使用条件有特殊要求时，各类建筑物的室内温度，可参照有关专业标准、规范的规定执行。2、冬季空气调节室内计算参数

《规范》第2.1.3条：(1)、舒适性空气调节室内计算参数：温度 应采用18～22℃相对湿度 应采用40%～60%

风速 不应大于0.2m/s(2)、工艺性空气调节室内计算参数：温湿度基数及其允许波动范围，应根据工艺要求确定，工作区的风速，不宜大于0.3m/s。3、夏季空气调节室内计算参数《规范》第2.1.6条：(1)舒适性空气调节室内计算参数：温度 应采用24-28℃相对湿度 应采用40%-65%风速 不应大于0.3m/s(2)工艺性空气调节室内计算参数：

温湿度基数及其允许波动范围，应根据工艺需要并考虑必要的卫生条件确定，工作区的风速，宜采用0.2-0.5m/s，当室内温度高于30℃时，可大于0.5m/s。采暖设计热负荷的确定依据：按平衡原理，即

热负荷=失热量-得热量民用建筑：失热量：围护结构耗热量、由门窗缝隙渗入冷空气、外门开启侵入冷空气。得热量：太阳辐射工业建筑：失热量：除上述民用建筑失热量项目，还有冷物料运输工具、水分蒸发。得热量：设备散热，热物料，太阳辐射冬季建筑的热负荷一、围护结构的耗热量

围护结构耗热量包含内容：①围护结构温差传热量。②缝隙渗入冷空气。③外门开启侵入的冷空气。④太阳辐射。

为简化计算，规范规定，围护结构的耗热量分为基本耗热量和附加耗热量两部分。太阳辐射计及到附加耗热量中去。1、围护结构的基本耗热量—j部分围护结构的基本耗热量，W—j部分围护结构的基本传热面积，㎡—j部分围护结构的基本传热系数,W/㎡·℃—冬季室内计算温度，℃；—冬季室内计算温度，℃；—围护结构的温差修正系数，无量纲，见表2-4①的确定：a、外墙高度，本层地面到上层地面（中间层）。底层：由地面下表面到上层地面。顶层：平屋顶到屋顶外表面。斜屋面：到门顶的保温层表面。长：外表面到外表面，外表面到中心线，中心线到中心线。b、门、窗按净空尺寸。c、地面、屋顶面积，地面和门顶按内廓尺寸，平屋顶，按外廓。d、地下室，位于室外地面以下的外墙，按地面②的确定。2、围护结构附加耗热量《规范》第3.2.6条：围护结构的附加耗热量，应按其占基本耗热量的百分率确定。各项附加（或修正）百分率，宜按下列规定的数值选用：（1）朝向修正率：北、东北、西北0%～10%东、西 －5%东南、西南

－10%～－15%南

－15%～－30%

注意：应根据当地日照率、辐射照度、建筑物使用和被遮挡情况选用修正率。冬季日照率小于35%的地区，东南、西南和南向围护结构的修正率，宜采用－10%～0%，东、西向可不修正。（2）风力附加率：建筑在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物，以及城镇、厂区内特别高出的建筑物，垂直的外围护结构附加5%～10%。（3）外门开启附加率：注意：外门是指建筑物底层入口的门，而非各层每户的外门；外门附加率，只适用于短时间开启的、无热空气幕的外门；阳台门不应计入外门附加。（4）高度附加：为考虑室内竖向温度梯度的影响，可采用下述处理方法：对房间各部分围护结构均采用同一室内温度计算耗热量，当房间高于4m时计入高度附加。《规范》第3.2.7条：民用建筑和工业建筑（楼梯间除外）的高度附加率，房间高度大于4m时，每高出1m应附加2%，但总的附加率不应大于15%。该方法简单，对于某一具体房高只有一个高度附加系数；但不能根据建筑物的不同性质区别对待，只适用于室内散热量较小，上部空间温度增高不显著的建筑物，如民用建筑及辅助建筑物等。

注意：高度附加率应加在基本耗热量和其他附加耗热量的总和上。二、门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量

由于缝隙宽度不一，风向、风速和频率不一，因此渗入冷空气量很难准确计算。《规范》推荐，可按下式计算：

—为加热渗入冷空气耗热量,w

0.278—单位换算系数1KJ/h=0.278wL—经门窗缝隙渗入室内的冷空气量对多层建筑可按换气次数法计算,查表2-6—室外空气密度kg/m3Cp

—空气压比热1kJ/kg.℃—采暖室外计算温度,℃渗透冷空气量，按下式计算：

L=kV式中V—房间体积，m3

k—换气次数，次/h。当无实测数据时，按下表2-6采用：百分数法

对于工业建筑，门、窗缝隙渗入室内的冷空气的渗透耗热量占围护结构总耗热量的百分率（%）可按下表估算：

1、冷负荷计算方法：冷负荷系数法，基础是传递函数法.将围护结构或空调房间连同空气视为热力系数将外扰或室内得热作为系统的输入，当计算某建筑物空调冷负荷时，按条件查出相应的冷负荷温度与冷负荷系数，用稳定传热方法，便于手算。2、冷负荷产生原因：室内外温差，太阳辐射，人体、照明、设备散热。夏季建筑围护结构的冷负荷一、围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法1、外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷可按下式计算：式中A－外墙和屋面的面积，m2；tR－室内计算温度，oC；

K－外墙和屋面传热系数，W/m2·oC，根据外墙和屋面结构查表确定；

tc(τ)－外墙和屋面冷负荷计算温度，oC，根据附录查表确定；注意：

(1)附录中外墙和屋面冷负荷计算温度是以北京地区气象参数计算确定的，对于不同设计地区，冷负荷计算温度应为tc(τ)＋td，td可查表确定；注意：

(2)当外表面换热系数不等于18.6W/(m2·oC)时，冷负荷计算温度tc(τ)＋td应乘以修正系值Kα，Kα的取值见表2－8；

(3)当内表面换热系数变化时，冷负荷计算温度tc(τ)＋td可不进行修正；

(4)如考虑大气污染及外墙和屋面颜色的影响，冷负荷计算温度tc(τ)＋td应乘以修正系值Kρ，Kρ的取值见表2－9。

因此，对于不同的设计地区，外墙、屋面瞬变传热引起的冷负荷应为：2、内围护结构冷负荷（1）当邻室为通风良好的非空调房间时：

通过内墙和楼板温差传热而产生的冷负荷按式(2－5)计算；（2）当邻室有一定发热量时：

通过空调房间的隔墙、楼板、内窗、内门等内围护结构的温差传热而产生的冷负荷，可处理为稳定传热，按下式计算：式中Ai－内围护结构的面积，m2；

Ki－内围护结构的传热系数，W/m2·oC；

to·m－夏季空调室外计算日平均温度，oC；

Δta－附加温升，oC，可查表确定(表2－10)。

3、外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷

通过外玻璃窗瞬变传热而产生的冷负荷，按下式计算：式中Aw－窗口面积，m2；

Kw－外玻璃窗的传热系数，W/m2·oC；

tc(τ)－外窗冷负荷计算温度，oC，根据附录查表确定；

td－不同设计地区外窗冷负荷计算温度修正值，oC，可查附录确定；

cw－外窗传热系数的修正系数，根据窗的结构查附录确定。3、外玻璃窗逐时传热引起的冷负荷通过外玻璃窗冷负荷（因温差作用）——外玻璃窗逐时传热引起的冷负荷W。——外窗传热系数℃——窗口面积；——外窗冷负荷温度的逐时值，由附录2-10所得；

注意：1）值要根据窗框情况不同修正，修正值查附录2-9；2）要进行地点修正，修正值可查附录2-11。因此，式（2-9）变为：cw－外窗传热系数的修正系数，根据窗的结构查附录确定。（1）玻璃窗的传热过程qqq－透过玻璃窗直接进入室内的太阳辐射热q－玻璃窗吸收太阳辐射后传入室内的热量

由于窗的类型、遮阳设施、太阳入射角及太阳辐射强度等因素，很难建立透过玻璃窗的日得热量与太阳辐射强度的函数关系，因此采用一种对比算法。（2）日射得热因素Dj基本概念：采用厚度为3mm的普通玻璃为“标准玻璃”，在内表面放热系数为8.72W/m2·K、外表面放热系数为18.6W/m2·K的条件下，得出夏季(以七月为代表)通过这一“标准玻璃”的日射得热量qτ和qα，qτ和qα之和Dj称之为日射得热因素。

经过大量统计计算，得出我国40个城市夏季九个不同朝向的单位面积最大日射得热量，称之为最大日射得热因数Dj·max。（3）综合遮挡系数Cc·s在非标准玻璃情况、不同类型窗户及遮阳设施条件下窗户的得热量的计算可采用综合遮挡系数进行修正：式中Ci－窗内遮阳设施的遮阳系数，可由附录查取；

Cs－玻璃窗的遮阳系数，可由附录查取，其定义为：

4、透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷的计算方法透过玻璃窗的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算：式中AW－窗口面积，m2；

Ca－有效面积系数，可由附录查取；

CLQ－窗玻璃冷负荷系数，可由附录查取。

注意：窗玻璃冷负荷系数CLQ的值按南北区的划分而不同，建筑地点在北纬27°30′以南的地区为南区，以北的地区为北区。5、地面传热形成的冷负荷对工艺性空调，当有外墙时，距外墙2m范围内的地面受室外气温和太阳辐射热的影响较大。规范规定：距外墙2m范围内的地面须计算传热形成的冷负荷。

传热系数通常取：非保温地面0.47℃；

保温地面取0.35℃。对舒适性空调，夏季通过地面传热形成的冷负荷所占比例很小，可忽略不计。工艺设备散热人体散热照明散热室内热源散热来源室内热源散热的形式室内热源引起的冷负荷潜热对流热辐射热显热室内热源散热引起的冷负荷1、设备散热形成的冷负荷设备和用具显热形成的冷负荷按下式计算：式中

－设备和用具实际的散热量，W；

CLQ－设备和用具散热冷负荷系数，可由附录查取。

2、照明散热形成的冷负荷

照明散热形成的冷负荷按以下两式计算：白炽灯：荧光灯：式中

N－设备和用具实际的散热量，W；

n1－镇流器消耗功率系数；

n2－灯罩隔热系数；

CLQ－照明散热冷负荷系数，可由附录查取。

3、人体散热形成的冷负荷基本概念群集系数：为便于计算，以成年男子散热量或散湿量为计算基础，对不同功能建筑物中的各类人员组成的人群的散热量进行修正而引入的修正系数。

人体散发的热量包括显热和潜热两部分，人体显热散热引起的冷负荷由下式计算：式中qs－不同室温和劳动性质成年男子的显热散热量，W；

n－室内全部人数；－群集系数；

CLQ－人体显热散热冷负荷系数，可由附录查取。

人体潜热散热引起的冷负荷由下式计算：式中ql－不同室温和劳动性质成年男子的显热散热量，W；

n－室内全部人数；－群集系数；

CLQ－人体显热散热冷负荷系数，可由附录查取。

《规范》第5.2.11条：空调房间的夏季计算散湿量，应根据下列各项确定：1、人体散湿量；2、渗透空气带入室内的湿量；3、化学反应过程的散湿量；4、各种潮湿表面、液面或液流的散湿量；5、食品或其他物料的散湿量；6、设备散湿量。湿负荷1、人体散湿量

人体散湿量

(kg/s)由下式计算：式中g－成年男子的小时散湿量，g/h；

n－室内全部人数；

－群集系数。

2、敞开水表面散湿量

敞开水表面散湿量(kg/s)由下式计算：式中ω－敞开水表面的散湿量，kg/s；

A－蒸发表面面积，m2。1、通风换气的作用：保障良好的室内空气品质。2.室外新鲜空气（简称新风）的处理：夏季：室外空气焓值和温度比室内空气高，消耗冷量．冬季：气温低，含湿量少，消耗热量和加湿量。3、新风能量消耗比重：空调新风能耗约占总能耗25%-30%，高级宾馆和办公建筑可高达40%耗能可观。4、新风量确定原则：满足空气品质前提下，尽量选较小的必要新风量。按规范手册规定。新风负荷1、夏季空调新风冷负荷新风冷负荷Qc·o(Kw)按下式计算(处理到与室内空气等焓状态)：

Qc·o=M(ho-hR)(2-25)式中M—新风量，Kg/s;

ho、hR—分别为室外、室内空气的焓值，KJ/Kg。2、冬季空调新风热负荷新风热负荷Qh·o(Kw)按下式计算(处理到与室内空气等温状态):

Qh·o=MCp(tR-to)(2-26)式中M—新风量，Kg/s;

tR、to—分别为室外、室内空气的计算温度，℃。基本概念得热量：是指单位时间内由室外和室内热源进入房间的热量的总和。(根据性质的不同，得热量可分为潜热和显热两类，而显热又包括对流热和辐射热两种成分。)冷负荷：是指为了维持室温恒定，单位时间内必须自室内取走的热量，亦即在单位时间内必须向室内空气供给的冷量。空调室内的冷负荷与制冷系统的冷负荷潜热对流热辐射热显热得热量冷负荷先被围护结构吸收，然后再以对流方式逐时放出，存在延时与衰减1、得热量与冷负荷的关系

任一时刻房间瞬时得热量的总和不一定等于同一时刻的瞬时冷负荷。

当得热量中不存在以辐射方式传递的得热量或围护结构和室内物体没有蓄热能力时，得热量等于瞬时冷负荷。各种得热量中所含各种热量成分2、制冷系统冷负荷：从热平衡角度分析，系统冷负荷包括：

①室内冷负荷；②新风冷负荷（以上两项是主要部分）；③制冷量输送过程传热；（冷损失）④输送设备（风机、泵）的机