03 单元3 空调负荷计算与送风量确定.pptx

第1页：单元3 空调负荷计算与送风量的确定

通风空调TONG FENG KONG TIAO3空调负荷计算与送风量的确定

第2页：本章目录

• 室内外空气计算参数得热量与冷负荷的关系
• 3.
• 1
• 3.
• 2
• 3.3围护结构负荷的计算方法
• 3.4空调区冷负荷的计算采暖期的概念7空调房间送风状态

第3页：热负荷、冷负荷与湿负荷

热负荷：为补偿房间失热在单位时间内需要向房间内供应的热量。

冷负荷

为保持建筑物的热湿环境，在某一时刻应向房间供应的冷量称为冷负荷。

湿负荷

维持房间的相对湿度须从房间除去的湿量

• 基本依据，系统设计，设备容量。空调的实质是通过一定的技术手段对特定空间内空气品质进行调节，维持室内空气具有一定的状态参数，人们根据这些状态参数对空调设备进行运行管理。

第4页：室内外空气计算参数

• 3.1室内外空气计算参数
• 负荷大小与室外气象参数有关，《采暖通风与空气调节设计规范》规定，全年有少数时间不保证室内温湿度标准制定的。若室内温湿度必须全年保证，另行规定。室外计算参数
• 夏季空调室外干、湿球温度取室外空气历年平均不保证50h的温度
• 夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度规范规定取历年平均不保证5天的日平均温度, to,m夏季空调室外空气逐时温度tτ=to,m+βΔtdβ——室外空气温度逐时变化系数，表3-5Δtd——夏季空调室外计算平均日较差Δtd=(to,s-to,m)/0.52to,s——夏季空调室外计算干球温度

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第5页：冬季空调室外计算参数

• 冬季空调室外空气计算温度、相对湿度历年平均不保证1天的日平均温度；历年最冷月（一月份）平均相对湿度的平均值
• 冬季通风室外计算温度取累年最冷月平均温度
• 夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度取历年最热月14时的月平均温度和相对湿度的平均值；

第6页：室内温湿度基数与空调精度

• 空调房间室内温度、湿度由两组指标规定，即温度、湿度基数及允许波动范围。
• 温度、湿度基数：空调区域内所需保持的空气基准温度和基准相对湿度。
• 空调精度：温湿度允许波动范围。
• 空气温（湿）度偏离室内温（湿）度基数的最大值。
• 根据空调目的和空调系统服务对象不同，分为舒适性空调和工艺性空调。

图注：室内空气计算参数

第7页：舒适性空调

在舒适性空调中，室内设计计算参数依据以下内容：温度、相对湿度、新风量、风速、噪声声级、室内空气含尘浓度，并结合我国经济状况和人们的生活习惯及衣着情况等因素，参考《室内空气质量标准》（GB/T18883-2002）规定的室内空气质量标准（表3-1）制定的。

• 《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003）规定的舒适性空调室内计算参数（表3-2）
• 《公共建筑节能设计标准》（GB50189－2005）规定的公共建筑空调系统室内计算参数（表3-3）1、舒适性空调的室内空气计算参数

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第8页：

第9页：

第10页：工艺性空调的室内参数

工艺性空调室内参数应根据工艺要求，并考虑必要的卫生条件确定。

• 某些生产工艺过程所需的室内空气计算参数（表3-4）2、工艺性空调的室内空气计算参数

第11页：得热量与冷负荷的关系

• 3.2得热量与冷负荷的关系房间得热量：是指通过围护结构进入房间的，以及房内部散出的各种热量。由两部分组成：一是由于太阳辐射进入房间的热量和室内外空气温差经围护结构传入房间的热量;另一部分是人体、照明、各种工艺设备和电气设备散入房间的热量。按照现行的《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）上的规定，空调区的夏季计算得热量，应根据下列各项确定
• 通过围护结构传入的热量。
• 通过外窗进入的太阳辐射热量。
• 人体散热量。
• 照明散热量。
• 设备、器具、管道及其他内部热源的散热量。
• 食品或物料的散热量。
• 渗透空气带入的热量
• 伴随各种散湿过程产生的潜热量。

第12页：太阳辐射得热

1、太阳辐射得热量与冷负荷之间的关系

第13页：照明得热量

2、照明得热量与冷负荷之间的关系

第14页：得热量、冷负荷与除热量之间的关系

3、得热量、冷负荷与除热量之间的关系

第15页：空调系统计算冷负荷组成

4、建筑物内空调系统计算冷负荷组成框图

第16页：空调区冷负荷的计算

冷负荷

围护结构、室内热源、新风负荷

空调冷负荷计算方法

冷负荷系数法（建立在传递函数法基础上，便于在工程上进行手算的一种简化方法）。

夏季建筑围护结构的冷负荷

室内外温差和太阳辐射作用，通过围护结构传入室内热量形成的冷负荷。围护结构瞬变传热冷负荷透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷

• 3.4空调区冷负荷的计算

图注：围护结构瞬变传热冷负荷透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷

第17页：围护结构瞬变传热冷负荷的计算方法

计算式改为

˙Qc(τ)=AK(t’c(τ)-tR)

• 4.2.1围护结构瞬变传热冷负荷的计算方法4.2.1.1外墙和屋面瞬变传热形成冷负荷
• 日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热形成逐时冷负荷：˙Qc(τ)=AK(tc(τ)-tR)（2-5）K——附录2-2，2-3tc(τ)——外墙和屋面冷负荷计算温度得逐时值，℃，附2-4，2-5；tR——室内计算温度，℃
• 注意
• tc(τ)——是北京地区的，地点修正
• 外表面放热系数18.6W/m2℃,不是要修正，表2-8
• 内表面放热系数变化时不用修正
• 考虑到城市大气污染和中浅色的耐久性差，建议吸收系数0.9，不用修正；中浅色时修正，表2-9
• 考虑修正后，外墙和屋面冷负荷计算温度为：t’c(τ)=(tc(τ)+td)kαkρ

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第18页：内围护结构冷负荷

• 4.2.1.2内围护结构冷负荷
• 当临室为通风良好的非空调房间，通过内墙和楼板温差传热形成冷负荷，可按（2-5）计算；
• 当临室有一定发热量，通过隔墙、楼板、内窗、内门温差冷负荷，可视为稳态传热，不随时间变化，计算：˙Qc(τ)=AiKi(to.m+Δta-tR)（2-8）to.m——夏季空调室外计算日平均温度Δta——附加温升，表2-104.2.1.3外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷˙Qc(τ)=AwKw(tc(τ)-tR)（2-9）tc(τ)——外玻璃窗冷负荷温度逐时值，附录2-11
• 注意
• Kw——附录2-7、2-8要根据窗框不同修正，cw附录2-9
• 附录2-10地点修正˙Qc(τ)=cwAwKw(tc(τ)+td-tR)（2-10）

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第19页：透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷的计算方法

日射得热因数

标准玻璃（3mm厚的普通平板玻璃）在αn=8.7w/m2K，和αw=18.6w/m2K，夏季（7月份）的日射得热量Dj。Dj= qt+ qa

• 4.2.2透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷的计算方法太阳辐射得热与很多因素有关（太阳辐射强度、窗类型、遮阳、入射角），无法确立函数关系。（1）日射得热因数的概念：W/m2
• 透过玻璃窗的日射得热分为两部分，透过玻璃窗直接进入室内的太阳辐射热qt，和窗玻璃吸收太阳辐射热后传入室内的热量qa。D= qt+ qa
• 夏季各纬度带日射得热因数的最大值Dj.max附录2-12

图注：夏季各纬度带日射得热因数的最大值Dj.max附录2-12

第20页：玻璃窗日射得热逐时冷负荷

窗玻璃的综合遮挡系数Cc.s

非标准玻璃、不同窗类型、遮阳设施：Cc.s=CsCiCs——窗玻璃遮阳系数=（实际玻璃日射得热）/（标准玻璃窗的日射得热）附2-13Ci——窗内遮阳设施的遮阳系数，附录2-14，有外遮阳算法相同。

• 玻璃窗日射得热形成的逐时冷负荷计算：˙Qc(τ)= CaAwCsCiDj.maxCLQ（2-13）Ca——窗有效面积系数，附录2-15CLQ——窗玻璃冷负荷系数，附录2-16至2-19CLQ南北区划分不同。北纬27°30ˊ以南为南区，以北为北区。

第21页：室内热源散热引起的冷负荷

室内热源散热

显热对流-空气：瞬时冷负荷辐射-物体-空气：滞后冷负荷潜热——瞬时冷负荷

• 4.3室内热源散热引起的冷负荷室内热源：工艺设备散热、照明散热、人体散热。
• 计算中，对于显热，采用冷负荷系数法计算

第22页：设备与用具散热形成的冷负荷

˙Qc(τ)= ˙QsCLQ（2-14）˙Qc(τ)——设备和用具散热形成的冷负荷，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，附2-20，2-21。

空调系统不连续运行，CLQ=1.0。

设备和用具实际显热散热量计算

4.3.1.1电动设备实际显热散热量当工艺设备及电动机都放在室内：˙Qs=1000n1n2n3N/η当只有工艺设备在室内，而电动机不在室内：˙Qs=1000n1n2n3N当工艺设备不在室内，而电动机放在室内：˙Qs=1000n1n2n3N（1-η）/η4.3.1.2电热设备实际显热散热量（无保温密闭罩）˙Qs=1000n1n2n3n4N4.3.1.3电子设备实际显热散热量˙Qs=1000n1n2n3N（1-η）/η4.3.1设备散热形成的冷负荷N-电动设备安装功率η–电动机效率，表2-11n1-利用系数0.7~0.9n2-电动机负荷系数.精密机床0.15~0.4；普通机床0.5左右；计算机1.0；仪表0.5~0.9n3-同时使用系数0.5~0.8n4-考虑排风带走热量系数=0.5

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第23页：照明散热形成的冷负荷

白炽灯

˙Qc(τ)=1000NCLQ（2-19）

荧光灯

˙Qc(τ)=1000n1n2NCLQ（2-20）N——灯具所需功率n1——镇流器消耗功率系数。当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内，1.2；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内，1.0n2——灯罩隔热系数。当荧光灯罩上部穿有小孔（下部为玻璃板），可利用自然通风于顶棚内，0.5~0.6；荧光灯罩无通风孔等，0.6~0.8CLQ——照明散热冷负荷系数，附录2-2

• 2.4.2照明散热形成的冷负荷

第24页：人体散热

人体散热：与性别、年龄、衣着、劳动强度、环境因素有关。

人体散发的潜热和对流显热形成瞬时冷负荷

表2-13。

辐射散发的显热形成滞后冷负荷——冷负荷系数计算。

以成年男子为基准，其他情况修正，群集系数φ，表2-12

人体显热冷负荷

˙Qc(τ)= qsnφCLQ（2-21）qs-不同室温和劳动性质成年男子显热散热量n-室内全部人数φ-群集系数CLQ-人体显热冷负荷系数附录2-23

• 人体潜热冷负荷：˙Qc= qlnφ（2-22）ql-不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量表2-1

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第25页：湿负荷与散湿量计算

4.4湿负荷湿负荷：为维持室内含湿量恒定，需从室内除去的湿量。(人体散湿，敞开水池表面散湿、地面积水散湿）4.4.1人体散湿量˙mw= 0.278nφg×10-6（2-23）g-成年男子小时散湿量，表2-134.4.2敞开水表面散湿量˙mw= 0.278wA×10-3（2-24）w——单位水面蒸发量，kg/m2h，表2-14A——蒸发表面面积，m2。

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第26页：新风负荷

新风量

卫生、补充燃烧消耗和局部排风、正压、占总风量不少于10%。后面章节介绍

新风负荷

夏季冷负荷：˙Qc.o= ˙Mo(ho-hR)（2-25）冬季热负荷：˙Qh.o= ˙Mocp(tR-to)（2-26）tR，to——冬季空调室内外空气计算温度。cp——定压比热

• 4.5新风负荷空调系统引入室外新鲜空气（新风）。由于夏季室外空气焓值和气温比室内高，冬季室外空气焓值和气温比室内低，所以空调系统为处理新风消耗能量。空调工程中处理新风能耗占总能耗25%~30%，高级宾馆和办公楼占40%。

图注：定压比热

第27页：送风量的确定

• 5.2.1送风量的确定设有一空调房间，送入一定量经过处理的空气，消除室内负荷后排出。
• 假设送入室内的空气吸收热量和湿量后，状态变化到室内状态，且房间内温湿度均匀，排出房间的空气参数为室内空气参数。
• 当系统达到平衡后，全热量、显热量和湿量达到平衡。

图注：送风量和送风状态点的确定

第28页：全热量平衡

全热量平衡：显热量平衡：湿量平衡：

第29页：夏季送风状态的确定

• 夏季：送入室内空气吸收余热余湿后状态变化过程在h-d图上表示。
• S为送风状态点，R为室内状态点。
• 变化过程角系数：在进行系统设计时，室内状态R已知，冷负荷、湿负荷及室内过程角系数已知，确定送风状态和送风量。
• 送风状态点在通过室内状态点R的过程线上，如果预先确定送风温度，送风状态点就确定了。
• 工程上根据送风温差△ts=tR-ts来确定送风状态点S。
• △ts越大，送风量越少。
• △ts不宜大于10℃.工程上采用露点送风：空气冷却设备处理到的相对湿度为90-95%状态点（机器露点）热湿比：

第30页：冬季送风状态的确定

冬季：送风量取夏季设计条件下确定的送风量。

只需确定冬季送风状态点。

冬季室内热负荷比夏季少，甚至是负值，而余湿量和夏季相同。

所以冬季热湿比比夏季小，甚至出现负值。

• 当室内有稳定热、湿源，总建筑围护结构热负荷减去热源散热量，还要考虑湿源散湿量
• 当室内热源和湿源随机性比较大时，不宜考虑（商场）
• 冬季需要供冷的场所，必须把随机性大的散热量和散湿量计为负荷冬季送风温度：冬季也可以选用不同的送风量，取较大送风温差，热风采暖送风温度取30~50℃例题6-1

第31页：空调系统的新风量

• 5.3空调系统的新风量5.3.1最小新风量确定的原则除了满足对环境的温、湿度控制外，还要给环境提供足够的新鲜空气。
• 稀释人群本身和活动所产生的污染物，保证人群对空气品质的要求；
• 补充室内燃烧所耗的空气和局部排风量；
• 保证房间正压。如果计算新风量不足系统送风量的10%，则取系统送风量的10%。5.3.2补充排风量或燃烧需要的空气量建筑内燃烧设备有燃气热水器、燃气灶、火锅等。液体燃料：气体燃料：Vl——每kg液体燃料需要空气量，m3/kgVg——每m3气体燃料需要空气量，m3/m3ql——液体燃料热值，kJ/kgqg——气体燃料热值，kJ/kg

第32页：保持正压所需新风量

5.3.3保持正压新风量保持房间正压的新风量，等于在室内外一定压差下通过门窗缝隙渗出的风量：工程上常采用换气次数法。换气次数：送入房间风量与房间容积之比。有外窗房间，正压新风量取1~2次/h(根据窗多少取值）无外窗和无外门房间取0.5~0.75次/h换气次数。

Vi——从房间缝隙渗出的风量，也是正压风量，m3/sAc——缝隙（门、窗等）面积，m2ΔP——房间内正压，缝隙两侧压差，一般取5~10Paμ——流量系数，0.39~0.64n——流动指数，0.5~1，一般取0.65

第33页：结束页

本页为课件结束致谢页。