暖通空调热负荷 冷负荷与湿负荷计算.pptx

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1、第二章：热、冷、湿负荷计算第二章：热、冷、湿负荷计算第1页/共59页安徽工业大学第二章：热、冷、湿负荷计算p本章主要内容主要讲述建筑物热负荷、冷负荷及湿负荷的计算方法p教学基本要求掌握规范中室内外空气计算参数的规定掌握热负荷、冷负荷与湿负荷的计算方法掌握制冷系统冷负荷的组成第2页/共59页安徽工业大学第二章：热、冷、湿负荷计算p几个基本概念冷负荷：指在某一室外气候条件下，为保持建筑物的热湿环境，空调系统单位时间内向建筑物供给的冷量热负荷：指在某一室外气候条件下，为到达要求的室内温度，供暖系统单位时间内向建筑物供给的热量湿负荷：指空调房间的湿源（人体散湿、敞开水池表面散湿、地面积水等）向室内的散

2、湿量，即为维持室内含湿量恒定需要从房间除去的湿量第3页/共59页安徽工业大学2.1 室内外空气计算参数p室外空气计算参数确定依据及原则采暖通风与空气调节设计规范（GB 50019-2003）中的相关规定p室内空气计算参数确定依据及原则采暖通风与空气调节设计规范（GB 50019-2003）中的相关规定第4页/共59页安徽工业大学2.1 室内外空气计算参数p室内外空气计算参数的基本概念：指从瞬息万变的气象资料中提取的一些具有典型代表意义的、用于计算建筑物冷、热、湿负荷的参数。是暖通空调工程设计最基本的依据之一，以“规范”和“标准”的形式由政府职能部门通过行政手段强制执行。设计计算参数的取值大小直

3、接影响设计结果，因而直接影响所设计的暖通空调系统的造价、运行效果、运行效率及运行能耗。在选取计算参数时，首先要严格执行有关设计规范和标准，并遵照可用、可行、经济的原则。其次，在能够保证需要的前提下，尽量降低设计标准。例如采暖，在室外计算温度为-10的地区，室内温度设计标准每降低1，可节能3%5%，系统的造价也相应降低。第5页/共59页安徽工业大学用于计算夏季新风冷负荷2.1 室内外空气计算参数p室外空气计算参数依据：采暖通风与空气调节设计规范（GB 50019-2003）中的规定来源：用于采暖通风与空调设计计算的室外气象参数（附录2-1）原则：全年有少数时间不保证室内温湿度标准而制定的室外空气

4、计算参数取值直接影响热、冷负荷的大小和暖通空调费用p1.夏季空调室外计算干、湿球温度干球温度：取室外空气历年平均不保证50h的干球温度湿球温度：取室外空气历年平均不保证50h的湿球温度注：“历年平均不保证”是指某一地区累年不保证总天数或小时数的历年平均值第6页/共59页安徽工业大学2.1 室内外空气计算参数p2.夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度逐时温度（t）日平均温度（to.m）to.m夏季空调室外计算日平均温度（历年平均不保证5天的日平均温度）td夏季空调室外计算平均日较差to.s夏季空调室外计算干球温度室外空气温度逐时变化系数，表2.1注：1 用于计算夏季经围护结构传入室内的热量2 按

5、照非稳态传热过程计算3 日较差：一日中，最高气温与最低气温之差（维度、季节、地表性质、天气情况）第7页/共59页安徽工业大学2.1 室内外空气计算参数p3.冬季空调室外空气计算温度、相对湿度计算温度：历年平均不保证1天的日平均温度作为计算温度相对湿度：累年最冷月平均相对湿度作为计算相对湿度p4.冬季采暖室外计算温度和冬季通风设计温度冬季采暖：室外计算温度取冬季历年平均不保证5天的日平均温度冬季通风：室外计算温度取累年最冷月平均温度p5.夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度计算温度：取历年最热月14时的月平均温度的平均值相对湿度：取历年最热月14时的月平均相对湿度的平均值注：1.3中温

6、度用于冬季空调供暖时计算围护结构的热负荷和新风负荷2.4中温度用于冬季采暖系统供暖时计算围护结构的热负荷以及用于计算消除有害污染物通风的进风热负荷3.5中参数用于夏季消除余热余湿时的通风及自然通风的计算第8页/共59页安徽工业大学2.1 室内外空气计算参数“累年最冷月”指累年逐月平均气温最低的月份；“历年最热月”指每年逐月平均气温最高的月份；按本规范确定的室外计算参数设计的空调系统，运行时，将会出现个别时间达不到室内温湿度要求的现象。特殊情况下室外计算参数的确定需要根据具体情况另行确定适宜的室外计算参数(如：（1）保证全年达到既定的室内温湿度参数；（2）仅在部分时间（如夜间）工作的空调系统)。

7、补充说明第9页/共59页安徽工业大学2.1 室内外空气计算参数p室内空气计算参数p1.建筑房间使用功能对舒适性的要求首先是室内空气的温度、湿度和空气的流动速度其次是衣着情况、空气新鲜程度、室内各表面的温度详见建筑环境学p2.地区、冷热源情况、经济条件和节能要求等p空调房间温度、湿度规定方式p根据采暖通风与空气调节设计规范,对舒适性空调和采暖，室内计算参数如下（详见表2-2和表2-3）第10页/共59页安徽工业大学2.1 室内外空气计算参数舒适性空调室内计算参数舒适性空调室内计算参数夏季夏季温度温度22282228相对湿度相对湿度40%65%40%65%风速风速0.3m/s0.3m/s冬季冬季温

8、度温度18241824相对湿度相对湿度30%60%30%60%风速风速0.2m/s0.2m/s采暖设计室内计算参数民用建筑 主要房间1624 工业建筑轻作业1621 中作业1618重作业1416过重作业1214 辅助建筑物及辅助用房浴室25 更衣室25 办公室、休息室18 食堂18 盥洗室、厕所12 第11页/共59页安徽工业大学2.2 冬季建筑的热负荷p规范中规定：民用建筑冬季热负荷围护结构的耗热量门窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量外面运入的冷物料运输工具水分蒸发设备散热热物料散热耗热量得热量生产车间第12页/共59页安徽工业大学2.2 冬季建筑的热负荷冬季民用建筑的热负荷第13页/共59页安徽

9、工业大学2.2 冬季建筑的热负荷p围护结构的耗热量围护结构的温差传热量加热由于外门短时间开启侵入的冷空气耗热量一部分太阳辐射热量p1.围护结构的基本耗热量围护结构的温差修正系数，见表2-4采暖室外计算温度注：1.围护结构的面积A，应按照一定的规则从建筑图上量取2.在已知冷侧温度或用热平衡法能计算出冷侧温度时，直接用冷侧温度，无需修正第14页/共59页安徽工业大学2.2 冬季建筑的热负荷温差修正系数a是根据围护结构同室外空气接触状况，在设计计算中对室内外计算温差采取的修正系数；温差修正系数取决于非供暖房间或空间的保温性能和透气状况，具体值见教材P13P13表表2-42-4；规范中，与相邻房间的温

10、差大于或等于5时，应计算通过隔墙或楼板等的传热量；与相邻房间的温差小于5，且通过隔墙和楼板等的传热量大于该房间热负荷的10%时，也应计算其传热量；围护结构的面积A应按一定的规则根据建筑图计算(查阅相关设计手册)；一些定型的围护结构的传热系数K可从相关设计手册查取，一般情况下按多层匀质结构计算其传热系数。补充说明第15页/共59页安徽工业大学2.2 冬季建筑的热负荷p地面热带的划分外墙外墙内墙内墙对于两面外墙、两面内墙的情况，第一地带该部分面积计算两次。非保温地面的热阻和传热系数第16页/共59页安徽工业大学2.2 冬季建筑的热负荷p围护结构传热面积的尺寸丈量规则对于平屋顶，顶棚面积按建筑物外轮

11、廓尺寸计算第17页/共59页安徽工业大学2.2 冬季建筑的热负荷p2.围护结构的附加耗热量朝向修正率日照率35%的地区修正东南、西南、南向：-10%0其他为0风力附加：规范中明确规定，在不避风的高地、河边、海岸、狂野上得建筑物以及城镇、厂区内特别高的建筑物，垂直的外围护结构热负荷附加5%10%外门开启附加：对于短时间开启无热风幕的外门，可以用外门的基本耗热量乘上表2-5中查出的相应的附加率，阳台不应考虑外门附加。高度附加：当房间净高超过4m时，每增加1m时，附加率为2%，最大附加率不超过15%。0 10%-5%-5%-10%-15%-10%-15%-15%-30%N0 10%0 10%第18页

12、/共59页安徽工业大学2.2 冬季建筑的热负荷p门窗缝隙渗入冷空气的耗热量2常用方法有三种：缝隙法、换气次数法、百分数法1缝隙法2L每米门窗缝隙渗入室内的冷空气量，m3/（hm）2L门窗缝隙长度，m2m冷风渗透量的朝向修正系数采暖室外计算温度注意：该方法适用于多层和高层民用建筑第19页/共59页安徽工业大学2.2 冬季建筑的热负荷p门窗缝隙渗入冷空气的耗热量2换气次数法L渗入室内的冷空气量，m3/h（查表2-6）无确切数字时，多层建建筑按照表2-6推荐计算渗透冷风量空调建筑室内通常保持正压，因此在一般情况下，不计算门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量对于有封窗习惯的地区，也可以不计算窗缝隙的冷风渗

13、入采暖室外计算温度房间类型房间类型一面有外窗的房间一面有外窗的房间两面有外窗的房间两面有外窗的房间三面有外窗的房间三面有外窗的房间门厅门厅换气次数换气次数（1/h1/h）0.50.50.51.00.51.01.01.51.01.52.02.0第20页/共59页安徽工业大学2.2 冬季建筑的热负荷p门窗缝隙渗入冷空气的耗热量3 百分数法工业建筑渗透耗热量占围护结构总耗热量的百分比（%）建筑物高度（m）10.0玻璃窗层数单层253540单、双层均有203035双层252530第21页/共59页安徽工业大学热负荷计算实例第22页/共59页安徽工业大学热负荷计算实例第23页/共59页安徽工业大学热负荷

14、计算实例第24页/共59页安徽工业大学2.3 夏季建筑围护结构的冷负荷p本节主要内容围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷的计算方法外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷内围护结构冷负荷外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷日射得热因数的概念透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷的计算方法第25页/共59页安徽工业大学2.3 夏季建筑围护结构的冷负荷太阳直射辐射大气长波辐射太空散太空散射辐射射辐射对流换热地面反射辐射环境长波辐射地面长波辐射壁体得热第26页/共59页安徽工业大学2.3 夏季建筑围护结构的冷负荷p建筑围护结构冷负荷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

15、成的冷负荷。p冷负荷计算方法当量温差法（美国）谐波分解法（前苏联）反应系数法（加拿大）Z传递函数法谐波反应法（参见空气调节P36）冷负荷系数法：（辐射热转化为冷负荷时，不同时刻形成的冷负荷值不同（存在衰减和延迟），该差异用冷负荷系数来修正，适合于工程中手算）第27页/共59页安徽工业大学2.3 夏季建筑围护结构的冷负荷p围护结构逐时传热形成冷负荷的计算方法p1 外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷A外墙或屋面的面积，m2；K外墙或屋面的传热系数，W/（m2）；tR室内计算温度，；tc（）外墙或屋面的逐时冷负荷计算温度，；注：1.外墙和屋面的不同类型分别见附录2-2和2-32.附录2-4和2-5中各围

16、护结构的冷负荷温度以北京地区为参考对象，其他地点需修正3.外表面放热系数不等于18.6W/(m2)时，需修正4.内表面放热系数变化时，可不加修正第28页/共59页安徽工业大学2.3 夏季建筑围护结构的冷负荷p围护结构逐时传热形成冷负荷的计算方法p1 外墙和屋面逐时传热形成的冷负荷外墙和屋面的冷负荷计算温度冷负荷计算式地点修正温度注：5.当考虑到城市大气污染和中、浅色的耐久性差，建议吸收系数取0.96.经久保持建筑围护结构表面的中、浅色时，则tc（）乘以表2-9中吸收系数第29页/共59页安徽工业大学2.3 夏季建筑围护结构的冷负荷p围护结构逐时传热形成冷负荷的计算方法p1 外墙和屋面逐时传热形

17、成的冷负荷外墙和屋面的冷负荷计算温度ts.m夏季空调室外计算日平均综合温度，to.m夏季空调室外计算日平均温度，Jt围护结构所在朝向太阳总辐射照度的日平均值，W/m2围护结构外表面太阳辐射热的吸收系数0围护结构外表面换热系数，W/（m2）注：7.对非轻型外墙，室外计算温度可采用平均综合温度代替冷负荷计算温度第30页/共59页安徽工业大学2.3 夏季建筑围护结构的冷负荷p围护结构逐时传热形成冷负荷的计算方法p2 内围护结构冷负荷Ai内围护结构面积，m2；Ki内围护结构传热系数，W/（m2）；to.m夏季空调室外计算日平均温度，；ta附加温升；（表2-10）邻室通风良好的非空调房间邻室有一定发热量

18、第31页/共59页安徽工业大学2.3 夏季建筑围护结构的冷负荷p围护结构逐时传热形成冷负荷的计算方法p3 外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷Aw窗面积，m2；Kw外窗传热系数，W/（m2）；（查附录2-7和2-8）tc()外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，；（查附录2-10）注：1.附录2-8中的Kw需要修正，修正值cw见附录2-92.附录2-10中值要根据地点进行修正，修正值td见附录2-11第32页/共59页安徽工业大学2.3 夏季建筑围护结构的冷负荷p围护结构逐时传热形成冷负荷的计算方法p4 地面传热形成的冷负荷工艺空调计算外墙2米以内形成的冷负荷传热系数保温地面：0.35W/(m2)，非保温地面

19、0.47W/(m2)舒适性空调忽略第33页/共59页安徽工业大学2.3 夏季建筑围护结构的冷负荷p透过玻璃窗的日射得热形成冷负荷的计算方法p（1）日射得热因数Dj标准玻璃3mm厚度的普通平板玻璃Dj 附录2-12通过普通平板玻璃的日射得热量qt和qa值相加窗玻璃的综合遮挡系数Cc.s注：1.Cs窗玻璃的遮阳系数，实际玻璃的日射得热/标准玻璃的日射得热，附录2-132.Ci窗内遮阳设施的遮阳系数，附录2-14第34页/共59页安徽工业大学2.3 夏季建筑围护结构的冷负荷p透过玻璃窗的日射得热形成冷负荷的计算方法p（2）透过玻璃窗日射得热形成的冷负荷（W）Aw窗面积，m2；Ca有效面积系数；（查附

20、录2-15）CLQ窗玻璃冷负荷系数；（查附录2-16附录2-19）北纬2730南区北区第35页/共59页安徽工业大学2.4 室内热源散热引起的冷负荷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第36页/共59页安徽工业大学2.4 室内热源散热引起的冷负荷p设备散热形成的冷负荷（W）设备和用具的实际显热散热量，W；CLQ设备和用具显热散热冷负荷系数；（查附录2-20附录2-21）1.电动设备 工艺设备工艺设备电动机电动机散热量（散热量（W W）N N 电动设备的安装功率电动设备的安装功率 kWkW 电动效率电动效率n n1 1 利用系数，

21、取利用系数，取0.70.90.70.9n n2 2 电动机负荷系数电动机负荷系数 精密机床取精密机床取0.150.400.150.40 普通机床取普通机床取0.50.5n n3 3 同时使用系数，取同时使用系数，取0.50.80.50.8OOOXXO第37页/共59页安徽工业大学2.4 室内热源散热引起的冷负荷p设备散热形成的冷负荷（W）2.电热设备散热量n4考虑排风带走热量的系数，一般取0.5 3.电子设备系数n2：计算机取1.0，一般仪表取0.50.9 第38页/共59页安徽工业大学2.4 室内热源散热引起的冷负荷p照明散热形成的冷负荷（W）白炽灯荧光灯 注：1.N照明灯具所需功率，kW2

22、.n1镇流器消耗功率系数，在室内取1.2，在顶棚时取1.03.n2灯罩隔热系数4.CLQ照明设备冷负荷系数（附录2-22）第39页/共59页安徽工业大学2.4 室内热源散热引起的冷负荷p人体散热形成的冷负荷（W）显热散热形成的冷负荷 潜热散热形成的冷负荷 qs和ql不同室温和劳动性质成年男子显热和潜热散热量，W n室内全部人数 群集系数 CLQ人体显热散热冷负荷系数，查附录2-23第40页/共59页安徽工业大学思考题？为什么冬季可以采用稳态算法计算采暖负荷，而夏季要用动态算法计算空调负荷？第41页/共59页安徽工业大学冷负荷计算实例第42页/共59页安徽工业大学冷负荷计算实例第43页/共59页

23、安徽工业大学冷负荷计算实例第44页/共59页安徽工业大学冷负荷计算实例第45页/共59页安徽工业大学冷负荷计算实例第46页/共59页安徽工业大学冷负荷计算实例第47页/共59页安徽工业大学冷负荷计算实例第48页/共59页安徽工业大学冷负荷计算实例第49页/共59页安徽工业大学冷负荷计算实例第50页/共59页安徽工业大学冷负荷计算实例第51页/共59页安徽工业大学2.5 湿负荷p人体散湿量（kg/s）n室内全部人数 群集系数 g成年男子的小时散湿量，g/hp敞开水表面散湿量（kg/s）注：1.A蒸发表面面积，m22.pw相应于水表面温度下得饱和空气水蒸气分压力，Pa3.pa空气中水蒸气分压力，P

24、a4.Bs和B标准大气压和当地实际大气压，Pa5.蒸发系数，kg/（Ns）第52页/共59页安徽工业大学2.5 湿负荷p蒸发系数扩散系数v水面上空气流速单位面积蒸发量 表2-15第53页/共59页安徽工业大学2.6 新风负荷夏季（kW）Mo新风量，kg/sho室外新风的焓值，kJ/kghR室内空气的焓值，kJ/kg冬季（kW）Mo新风量，kg/sto室外空气计算温度，tR室内空气计算温度，第54页/共59页安徽工业大学2.7 空调室内的冷负荷与制冷系统的冷负荷第55页/共59页安徽工业大学2.7 空调室内的冷负荷与制冷系统的冷负荷p得热量某一时刻由室内和室外热源进入房间的热量总和p冷负荷维持室

25、温恒定，在某一时刻应从室内除去的热量p二者关系p空调系统冷负荷选择空调系统服务的空调房间的冷负荷逐时进行叠加，取最大值作为制冷系统冷负荷第56页/共59页安徽工业大学2.7 空调室内的冷负荷与制冷系统的冷负荷各种瞬时得热量中所含各种热量成分各种瞬时得热量中所含各种热量成分得热得热辐射热（辐射热（%）对流热（对流热（%）潜热（潜热（%）太阳辐射热（无内遮阳）太阳辐射热（无内遮阳）1001000 00 0太阳辐射热（有内遮阳）太阳辐射热（有内遮阳）585842420 0荧光灯荧光灯505050500 0白炽灯白炽灯808020200 0人体人体404020204040传导热传导热606040400 0机械或设备机械或设备20-8020-8080-2080-200 0渗透和通风渗透和通风0 01001000 0第57页/共59页安徽工业大学作业题v1、7、11、16、18第58页/共59页安徽工业大学感谢您的观看。第59页/共59页