空气调节04第四讲空调负荷

1第四讲空调负荷计算和送风参数清华大学建筑学院建筑技术科学系2思考题有什么办法把房间里的产热、产湿排出去？一个房间内，有一个1kW的热源。要维持室内温度为25℃，如何确定送风量和送风温度？一个房间内，有一个1kW的热源，还有一个散湿速率为0.2g/s的湿源。如果要维持室内温度为25℃，相对湿度为60％，如何确定送风量和送风参数？3本章要解决的问题——怎么确定空调负荷？室内设计标准如何确定？室外气象参数如何取？空调负荷由哪些部分组成？如何对建筑进行分区来计算空调负荷？空调负荷的估算法和计算法室内热源应该怎么取？渗透风量怎么样取？新风量和新风负荷如何确定？整个建筑的总负荷如何确定？送风量与送风参数如何定？4一、设计计算参数室内空气设计标准–舒适性空调：夏T＝24~28℃,=40~65%，v≤0.3m/s冬T＝18~22℃,=40~60%，v≤0.2m/s温湿度、新风量、风速、空气含尘量、噪声等要求见设计标准与规范。–工艺性空调：降温空调、恒温恒湿、净化空调。设计标准取决于生产工艺过程的要求。可查设计标准与规范。5一、设计计算参数室内空气设计标准大量新类型建筑的出现使得设计标准的制定与应用脱节–对于舒适性空调，需要根据人体热舒适性理论进行论证确定–工艺性空调由工艺专业人员研究提供6一、设计计算参数室外空气设计参数–(1)夏季空调室外计算干球温度twg、湿球温度：历年平均不保证50小时(不保证系针对室外气象)–(2)夏季空调室外计算日平均温度twp：历年平均不保证5天的日平均温度–(3)夏季设计日的逐时干球温度展开方法1：余弦函数法：twt=twp+(twg-twp)cos(15-225)特点：15时为峰值。资料缺乏时作近似估算用。7时间123456789101112I-0.35-0.38-0.42-0.45-0.47-0.41-0.28-0.120.030.160.290.4时间131415161718192021222324I0.480.520.510.430.390.280.140-0.1-0.17-0.28-0.29(3)设计日的逐时干球温度展开方法2：日较差法：夏季室外逐时温度twt=twp+tr=twp+(twg-twp)/0.52特点：高温短而峰值高，低温长而峰值小。14时为峰值，9与20时为0。tr为夏季室外计算平均日较差(℃)一、设计计算参数8-1-0.500.51024681012141618202224余弦函数日较差法(tw-twp)/(twg-twp)时间北京夏季设计日室外干球温度变化日较差法与余弦函数法计算结果比较9一、设计计算参数室外空气设计参数–(4)冬季空调室外计算温度：历年平均不保证1天的日平均温度比较：供暖室外计算温度历年平均不保证5天的日平均温度。为什么不同？–(5)冬季室外计算相对湿度值：累年最冷月平均相对湿度–(6)冬、夏季室外平均风速：累年最冷、最热三个月月平均风速的平均值10一、设计计算参数(7)冬、夏季大气压力累年最冷、最热三个月月平均大气压力的平均值(8)太阳总辐射强度I=直射辐射强度＋散射辐射强度与表面的朝向有关，与纬度及大气透明度有关。(9)室外综合温度tz=tw+aI/wtz非客观值，与对象的表面状态有关，且随表面的朝向不同而不同。Q=wF(tz–twall)11二、空调负荷得热量与负荷(HeatGain&heating/coolingLoad)–得(失)热量：建筑获得(失去)的热量–冷(热)负荷：维持环境需取走(加入)热量显热负荷（余热）潜热负荷（余湿）室内负荷与系统负荷–室内负荷：室内得热+围护结构得热＋新风渗透造成的负荷–系统负荷：空调系统最终需要处理的负荷＝室内负荷＋新风负荷（可能是负值）＋冷冻除湿再热负荷＋风机温升负荷＋管道热损失－热回收量12设计冷负荷得热冷负荷时间负荷一般不是恒定不变的。空调设计负荷一般指的是负荷的最大值。二、空调负荷13二、空调负荷的分区计算——保证正确设计的最重要的环节负荷的分区决定了后面的空调系统分区，同一个分区一般采用同一个空气处理设备或同一根冷热水管外区和内区–外区：通过外围护结构的得热可以影响到的区域，一般在距外墙3～5米范围内全年负荷随外界气象变化而变化可能夏季需供冷，冬天需供热–内区：通过外围护结构侵入的冷热量影响不到的区域，如大型开放式办公室的中央区或无外墙的房间全年负荷较稳定一般全年为冷负荷14二、空调负荷的分区计算按负荷特点分区–控制标准一致（温湿度、洁净度、噪声）–使用时间一致–负荷特点一致（冷/热性质、峰谷值出现时间、显热/潜热得热比例、污染物散发水平）–距离不能太远、面积不能太大–用户一致（考虑控制与收费）–不能超越防火分区15夏季冷负荷估算法：调查值冷源设备容量的国内估算值(空调负荷估算指标)：旅馆为70~80W/m2，其他建筑乘以修正系数冷冻机容量估算指标修正系数建筑类别值备注建筑类别值备注办公楼1.2体育馆1.5按总建筑面积计算图书馆0.5大会堂2~2.5商店0.8只营业厅空调影剧院1.2电影厅空调商店1.5全部空调影剧院1.5~1.6大剧院体育馆3.0按比赛馆面积计算医院0.8~1.0三、空调负荷计算方法16夏季冷负荷估算法：调查值每m2建筑面积冷负荷估算指标建建建筑筑筑类类类别别别指指指标标标((()))建建建筑筑筑类类类别别别指指指标标标((()))备备备注注注旅旅旅馆馆馆777000~~~888111商商商店店店555666~~~666555只只只营营营业业业厅厅厅空空空调调调中中中外外外合合合资资资旅旅旅游游游旅旅旅馆馆馆111000555~~~111111666商商商店店店111000555~~~111222222全全全部部部空空空调调调办办办公公公楼楼楼888444~~~999888体体体育育育馆馆馆222000999~~~222444444按按按比比比赛赛赛馆馆馆面面面积积积计计计算算算图图图书书书馆馆馆333555~~~444111体体体育育育馆馆馆111000555~~~111111999按按按总总总建建建筑筑筑面面面积积积计计计算算算大大大剧剧剧院院院111000555---111111222~~~111111999---111333000影影影剧剧剧院院院888444~~~999888电电电影影影厅厅厅空空空调调调医医医院院院555666---777000~~~666555---888111三、空调负荷计算方法17三、空调负荷计算方法夏季冷负荷动态计算方法与围护结构传热、蓄热有关的部分已经在《建筑环境学》课程中介绍过原理–冷负荷系数法（反应系数法）：查手册–谐波反应法：查手册–计算机全年动态模拟方法（模拟软件）：DeST、DOE-2、EnergyPlus、ESP-r等18三、空调负荷计算方法冬季热负荷估算法：采暖热指标乘以新风加热系数1.3~1.5采暖设计热负荷指标(W/m2)，按建筑面积计。类类型型热热负负荷荷类类型型热热负负荷荷住住宅宅4477~~7700商商店店6644~~8877办办公公楼楼5588~~8811单单层层住住宅宅8811~~110055医医院院6644~~8811餐餐厅厅111166~~114400旅旅馆馆5588~~7700影影剧剧院院9933~~111166图图书书馆馆4477~~7766体体育育馆馆111166~~11663319四．室内热湿源热源：工艺设备，照明设备，人员–注意电动设备的功率计算，需考虑电机效率、安装系数–考虑同时使用系数和负荷系数–考虑实际散入室内的热量–人员的群集系数：考虑了性别和儿童的比例湿源：人员、工艺设备、水槽、地面积水等–散湿均变为瞬时负荷–围护结构与家具的蓄湿作用不考虑20四．室内热湿源室内散湿量的计算–有热源，水面温度高于空气温度，单向传热传湿散湿量(kg/s)蒸发系数=0+3.6310-8v')(BBFPPWab水水温温((℃℃))33004400550066007700880099001100000011008844..5555..8866..9977..7788..8899..661100..661122..5521四．室内热湿源室内散湿量的计算–无热源水面：绝热过程，显热潜热–有热源水面：tstwta思考：游泳池设计空气温度31℃，湿球温度26.5℃，水温28℃，如何求潜热和显热负荷？22五．空气渗透负荷室内有正压送风：不需要考虑室内无正压送风：需要考虑–风压作用：n＝a+bV+c(tout-tin)–热压作用：高层建筑，冬季显著气气密密性性aabbcc气气密密性性好好00..115500..001100..000077一一般般00..2200..00115500..001144气气密密性性差差00..225500..002200..00222223五．空气渗透负荷风压作用渗透量的我国现行算法：–缝隙法：不同种类门窗不同风速下单位长度缝隙的渗透量–换气次数法有有门门窗窗外外墙墙数数目目112233换换气气次次数数00..2255~~00..5500..55~~1111~~11..5524亮马河大厦（改造前）25亮马河大厦改造前问题：–冬季大厅太冷原因：–空气渗透负荷太大，空调正压不能抵抗。26六.新风量与新风负荷最小新风量的目的：卫生和IAQ要求、补充局部排风量、维持空调房间的正压要求。卫生与IAQ要求：查手册与规范，一般在每人8~30m3/h左右。健身房可达每人80m3/h，高级宾馆客房可达每人50m3/h。27六.新风量与新风负荷正压要求：–5~10Pa，可查图求出门窗渗漏量。–工程中最小要按总风量的10％计算。为什么要有正压要求？–P太小：室外空气无组织进入室内–P太大：例如正压50Pa2m2门上压力为10kg，门打不开。28六.新风量与新风负荷局部排风：若局部排风量上述新风量令G新风=G排风室内0压G新风=G排风+G渗透室内正压G新风G排风室内负压工业厂房按每人大于等于30m3/h计算新风量。G新风=MAX(卫生要求，正压要求，局部排风)29新风负荷Qx=Gx(iw–iN)系统总负荷=新风负荷＋室内负荷＋再热负荷六.新风量与新风负荷NWLOC新风负荷室内负荷再热负荷QH=G(io-iL)QN=G(iN-io)QX=GX(iW-iN)30七.总负荷的确定总设计负荷：决定了冷热源的容量总设计负荷＝建筑总负荷×同时使用系数×安全系数为什么要有同时使用系数?–同时使用考虑使用者同时使用的可能性有多大–朝向不同考虑建筑传热负荷随时间变化31七.总负荷的确定东西南东向房间南向房间西向房间总负荷曲线QTQCL32七.总负荷的确定安全系数常取1.1~1.25，目的是考虑设备出力需要一定的裕量：–冷热源在能量输送过程会有一定损失–空调箱和风道可能会有一定漏风–负荷计算过程中可能有些次要因素被忽略掉了–设备产品的出力可能达不到铭牌的值–设备运行一定期间出力有衰退现象设备的装机容量往往大于设计负荷33七.总负荷的确定部分国内商用建筑冷冻机装机容量与实际运行负荷比较工工程程名名称称西西苑苑饭饭店店花花园园酒酒店店中中国国大大酒酒店店香香山山饭饭店店国国际际饭饭店店白白天天鹅鹅宾宾馆馆中中山山国国际际酒酒店店安安装装台台数数33995522554433最最大大运运行行台台数数22664411444422一一般般运运行行台台数数11443311222211安安装装容容量量//高高峰峰负负荷荷22..002211..448811..226611..998811..22771111..551134七.总负荷的确定目前国内某些商用建筑锅炉装机容量与实际运行负荷比较工工程程名名称称西西苑苑饭饭店店花花园园酒酒店店中中国国大大酒酒店店南南海海酒酒店店国国际际饭饭店店白白天天鹅鹅宾宾馆馆中中山山国国际际酒酒店店安