02空調(diào)負荷與送.ppt

1、主要解決的問題主要解決的問題:n室內(nèi)外空氣計算參數(shù)室內(nèi)外空氣計算參數(shù)n空調(diào)房間冷、熱負荷與濕負荷的確定空調(diào)房間冷、熱負荷與濕負荷的確定n空調(diào)房間送風量的確定空調(diào)房間送風量的確定第二章第二章 空調(diào)負荷與送風量空調(diào)負荷與送風量2.1 2.1 室內(nèi)外空氣計算參數(shù)室內(nèi)外空氣計算參數(shù) 影響室內(nèi)環(huán)境舒適度的是多種因素的綜合影響室內(nèi)環(huán)境舒適度的是多種因素的綜合作用，評價環(huán)境的舒適度的指標如何確定？作用，評價環(huán)境的舒適度的指標如何確定？一、一、人體熱平衡和熱舒適感人體熱平衡和熱舒適感（一）人體熱平衡方程（一）人體熱平衡方程 人體熱平衡可用下式表示：人體熱平衡可用下式表示：s=m-w-e-r-c s=m-w-e

2、-r-c s s：人體蓄熱率：人體蓄熱率 m m：人體能量代謝率：人體能量代謝率 w w：人體所作機械功：人體所作機械功 e e：汗液蒸發(fā)和呼出的水蒸汽所帶走的熱量：汗液蒸發(fā)和呼出的水蒸汽所帶走的熱量 r r：穿衣人體外表面與周圍表面之間的輻射換熱量：穿衣人體外表面與周圍表面之間的輻射換熱量 c c：穿衣人體外表面與周圍表面之間的對流換熱量：穿衣人體外表面與周圍表面之間的對流換熱量 s=fs=f（m m，t tn n， n n，t tr r，v vn n ，i iclcl） s0 s0 體溫上升體溫上升, s0 , s0 體溫下降，體溫下降，s=0 s=0 熱平衡熱平衡44人體蓄人體蓄熱率熱率

3、人體能量人體能量代謝率代謝率人體產(chǎn)熱率人體產(chǎn)熱率與室內(nèi)相對濕度 有關與強度有關與表面溫度 有關人體所作人體所作機械功機械功人體與環(huán)境人體與環(huán)境輻射換熱率輻射換熱率人體與環(huán)境人體與環(huán)境對流換熱率對流換熱率人體蒸發(fā)人體蒸發(fā)散熱率散熱率與室溫、氣流風速有關熱舒適熱舒適: : “對熱環(huán)境感到滿意的心理狀態(tài)對熱環(huán)境感到滿意的心理狀態(tài)” fangerfanger教授提出熱舒適的三個條件：教授提出熱舒適的三個條件： 1 1） 人體必須處于熱平衡狀態(tài)，以便使人體對環(huán)境的散熱量人體必須處于熱平衡狀態(tài)，以便使人體對環(huán)境的散熱量等于人體的體內(nèi)產(chǎn)熱量，并且等于人體的體內(nèi)產(chǎn)熱量，并且蓄熱量為零蓄熱量為零，即：，即： m

4、-w-c-r-e=0 m-w-c-r-e=0 （s=0s=0） 2 2）皮膚平均溫度必須具有與舒適相適應的水平）皮膚平均溫度必須具有與舒適相適應的水平 3 3）人體應具有最佳排汗率）人體應具有最佳排汗率 ( (二二) )什么是熱舒適什么是熱舒適? ?3 3、等效溫度圖和舒適區(qū)、等效溫度圖和舒適區(qū) v由于人的舒適感共四個環(huán)境影響因素和四個人由于人的舒適感共四個環(huán)境影響因素和四個人為因素，因此不能用一個單一的物理量來表示為因素，因此不能用一個單一的物理量來表示環(huán)境是否處于熱舒適狀態(tài)。環(huán)境是否處于熱舒適狀態(tài)。 v等效溫度就結合干球溫度、濕球溫度和空氣流等效溫度就結合干球溫度、濕球溫度和空氣流速的效應

5、來反映冷熱感覺的。速的效應來反映冷熱感覺的。 在同一條等效溫度線在同一條等效溫度線上具有相同的熱感覺。上具有相同的熱感覺。 有效溫度線與有效溫度線與5050相對濕相對濕度線的交點上標注著等效度線的交點上標注著等效溫度的數(shù)值，在該點等效溫度的數(shù)值，在該點等效溫度與干球溫度相等。溫度與干球溫度相等。 例如，通過例如，通過t t25,5025,50的兩線的交點的虛線即為的兩線的交點的虛線即為2525等效溫度線等效溫度線 。等效溫度的不足等效溫度的不足: :沒有考慮熱輻射的影響。沒有考慮熱輻射的影響。等效溫度設定條件等效溫度設定條件: :(1)(1)室內(nèi)空氣流速室內(nèi)空氣流速:0.15m/s;:0.15

6、m/s;(2)(2)服裝熱阻服裝熱阻:0.6clo;1clo=0.155m2/w:0.6clo;1clo=0.155m2/w。(3)(3)菱形和平形部分表示不同情況下（服裝菱形和平形部分表示不同情況下（服裝熱阻、活動量不同）的舒適區(qū)。熱阻、活動量不同）的舒適區(qū)。cloclo( (克洛克洛):):服裝的熱阻單位服裝的熱阻單位. . 1clo00.10.30.50.81.53.0v在同樣的熱環(huán)境條件下，人與人的熱感覺也會在同樣的熱環(huán)境條件下，人與人的熱感覺也會有所不同，因此，應該采用平均熱感覺指標的有所不同，因此，應該采用平均熱感覺指標的概念，而概念，而預測的平均熱感覺指標預測的平均熱感覺指標常常

7、簡稱為常常簡稱為pmvpmv。 (1)(1)預測平均熱感覺指標：預測平均熱感覺指標：pmvpmv（predicted mean votepredicted mean vote）4 4、pmv-ppdpmv-ppd指標指標 pmv pmv是由舒適方程得到的一個熱感覺值數(shù)，體是由舒適方程得到的一個熱感覺值數(shù)，體現(xiàn)了現(xiàn)了四種熱環(huán)境變量四種熱環(huán)境變量的一定組合、的一定組合、活動水平和著活動水平和著裝裝對平均熱感覺的影響的預測。對平均熱感覺的影響的預測。 ),(clmrtaaimvtfpmv 環(huán)境參數(shù)環(huán)境參數(shù)活動量活動量 衣著衣著vfangerfanger( (方格教授方格教授) )收集了收集了1396

8、1396名美國和丹麥名美國和丹麥受試者的冷熱感覺資料，得出受試者的冷熱感覺資料，得出pmvpmv的計算式：的計算式：人體活動量人體活動量年齡年齡性別性別pmvpmv指標的指標的7 7級分度級分度反應反應見汗滴見汗滴手、額、手、額、頸等局頸等局部見汗部見汗感熱，感熱，皮膚發(fā)皮膚發(fā)粘、濕粘、濕潤潤感覺適感覺適宜，皮宜，皮膚干燥膚干燥感涼感涼（局部（局部關節(jié)，關節(jié)，可忍受）可忍受）局部局部感冷感冷不適，不適，需加需加衣衣很冷，很冷，可見雞可見雞皮或者皮或者寒顫寒顫 在同樣熱環(huán)境條件下，人與人之間的熱感覺在同樣熱環(huán)境條件下，人與人之間的熱感覺會存在差異，而人與人對熱環(huán)境的反應的差異除會存在差異，而人與

9、人對熱環(huán)境的反應的差異除了熱感覺的不同之外，還表現(xiàn)在對環(huán)境滿意與否了熱感覺的不同之外，還表現(xiàn)在對環(huán)境滿意與否的差異。因此，的差異。因此，fangerfanger又提出預測不滿意百分數(shù)又提出預測不滿意百分數(shù)來表示人群對熱環(huán)境不滿意的情況，來表示人群對熱環(huán)境不滿意的情況，預測平均不預測平均不滿意百分數(shù)滿意百分數(shù)常常簡寫為常常簡寫為ppdppd（predicted predicted percent dissatisfiedpercent dissatisfied）。）。(2)(2)預測平均不滿意百分數(shù)預測平均不滿意百分數(shù)ppdppd（predicted percent dissatisfiedpr

10、edicted percent dissatisfied）v ppdppd是通過概率分析確定某環(huán)境條件下人群不滿意是通過概率分析確定某環(huán)境條件下人群不滿意的百分數(shù)。的百分數(shù)。 中等熱環(huán)境中等熱環(huán)境pmvpmv和和ppdppd指數(shù)測定及熱舒適條件規(guī)指數(shù)測定及熱舒適條件規(guī)定（定（gbt/18049gbt/18049）：）：-1pmv+1-1pmv+1，ppd27%ppd27%1 1、舒適性空調(diào)、舒適性空調(diào)空調(diào)室內(nèi)空氣參數(shù)確定考慮：空調(diào)室內(nèi)空氣參數(shù)確定考慮：n人體熱舒適人體熱舒適n室外空氣參數(shù)室外空氣參數(shù)n冷源情況冷源情況n建筑使用特點建筑使用特點n經(jīng)濟、節(jié)能（見表經(jīng)濟、節(jié)能（見表2-42-4）二、

11、室內(nèi)空氣溫濕度計算參數(shù)二、室內(nèi)空氣溫濕度計算參數(shù)2 2、工藝性空調(diào)、工藝性空調(diào)n由生產(chǎn)工藝過程的特殊要求確定；由生產(chǎn)工藝過程的特殊要求確定；n盡量兼顧人體熱舒適性要求；盡量兼顧人體熱舒適性要求；n如果工藝要求允許盡量提高夏季室內(nèi)如果工藝要求允許盡量提高夏季室內(nèi)設計溫度。設計溫度。n見表見表2-5。n目的目的: :(1)(1)計算圍護結構的傳熱量計算圍護結構的傳熱量; ;(2)(2)處理新風所需冷量和熱量。處理新風所需冷量和熱量。2.1.22.1.2、室外空氣計算參數(shù)、室外空氣計算參數(shù) 參數(shù)名稱參數(shù)名稱不保證時間不保證時間應用場合應用場合冬季空調(diào)室外計算干球溫度冬季空調(diào)室外計算干球溫度1d1d日

12、平均溫度日平均溫度空調(diào)傳熱計算空調(diào)傳熱計算冬季采暖室外計算干球溫度冬季采暖室外計算干球溫度5d5d日平均溫度日平均溫度采暖傳熱計算采暖傳熱計算冬季通風室外計算溫度冬季通風室外計算溫度最冷月平均值最冷月平均值通風計算用通風計算用夏季空調(diào)室外計算干球溫度夏季空調(diào)室外計算干球溫度50h50h新風狀態(tài)計算新風狀態(tài)計算夏季空調(diào)室外計算濕球溫度夏季空調(diào)室外計算濕球溫度50h50h夏季空調(diào)室外計算日平均溫度夏季空調(diào)室外計算日平均溫度5d5d穩(wěn)定傳熱計算穩(wěn)定傳熱計算夏季通風室外計算溫度夏季通風室外計算溫度1414時月平均值時月平均值通風計算用通風計算用空調(diào)房間冷（熱）濕負荷的來源：空調(diào)房間冷（熱）濕負荷的來源

13、：一、空調(diào)房間夏季得熱量與冷負荷一、空調(diào)房間夏季得熱量與冷負荷 得熱量：得熱量：指在某一時刻由室外和室內(nèi)熱源指在某一時刻由室外和室內(nèi)熱源散入房間的熱量總和；散入房間的熱量總和； 冷負荷；冷負荷；是指為了維持室溫恒定，空調(diào)設是指為了維持室溫恒定，空調(diào)設備在單位時間內(nèi)必須自室內(nèi)取走的熱量，備在單位時間內(nèi)必須自室內(nèi)取走的熱量，也即在單位時間內(nèi)必須向室內(nèi)空氣提供的也即在單位時間內(nèi)必須向室內(nèi)空氣提供的冷量。冷量。 得熱得熱空氣空氣冷負荷冷負荷輻射熱輻射熱蓄熱體蓄熱體對流對流熱熱對流熱對流熱潛熱潛熱（延遲）（延遲）空氣調(diào)節(jié)得熱量與冷負荷的關系圖空氣調(diào)節(jié)得熱量與冷負荷的關系圖得熱量得熱量 = = 潛熱潛熱+

14、 +顯熱（對流熱顯熱（對流熱)+ )+ 顯熱（輻射熱）顯熱（輻射熱） 冷負荷冷負荷 = = 潛熱潛熱+ +顯熱（對流熱顯熱（對流熱)+ )+ 顯熱（輻射熱）顯熱（輻射熱） （圍護結構）蓄熱能力（熱容量）（圍護結構）蓄熱能力（熱容量）冷負荷冷負荷衰減衰減延遲時間延遲時間 熱容量熱容量重型結構重型結構 當空調(diào)系統(tǒng)當空調(diào)系統(tǒng)間歇間歇使用時，在停止運行期間使用時，在停止運行期間室內(nèi)溫度升高，大部分熱量被蓄存在圍護結構室內(nèi)溫度升高，大部分熱量被蓄存在圍護結構和家具中。重新開啟系統(tǒng)使室內(nèi)空氣達到規(guī)定和家具中。重新開啟系統(tǒng)使室內(nèi)空氣達到規(guī)定的溫度，則必須增多供冷量。除了上述的的溫度，則必須增多供冷量。除了上

15、述的冷負冷負荷之外還需增加該自然增溫的負荷。這兩部分荷之外還需增加該自然增溫的負荷。這兩部分負荷之和即為除熱量負荷之和即為除熱量，工程中稱為開車負荷，工程中稱為開車負荷，也就是空調(diào)設備的實際供冷量。也就是空調(diào)設備的實際供冷量。除熱量除熱量空氣調(diào)節(jié)負荷方塊圖空氣調(diào)節(jié)負荷方塊圖q實際冷負荷實際冷負荷(輕型輕型)實際冷負荷實際冷負荷(中型中型)實際冷負荷實際冷負荷(重型重型)西向瞬時太西向瞬時太陽輻射得熱陽輻射得熱設計設計冷負荷冷負荷諧波擾量階躍擾量得熱量？得熱量？蓄熱量？蓄熱量？冷負荷？冷負荷？二、空調(diào)冷負荷計算二、空調(diào)冷負荷計算冷負荷系數(shù)法原理冷負荷系數(shù)法原理傳遞函數(shù)法傳遞函數(shù)法: :將圍護結構

16、或空調(diào)房間連同空氣視將圍護結構或空調(diào)房間連同空氣視為熱力系統(tǒng)為熱力系統(tǒng), ,將外擾或室內(nèi)得熱作為系統(tǒng)的輸入將外擾或室內(nèi)得熱作為系統(tǒng)的輸入, ,當計算空調(diào)冷負荷時當計算空調(diào)冷負荷時, ,按條件查出相應的冷負荷按條件查出相應的冷負荷溫度與冷負荷系數(shù)溫度與冷負荷系數(shù), ,用于穩(wěn)定傳熱方法計算用于穩(wěn)定傳熱方法計算, ,便于便于手算手算. .冷負荷溫度冷負荷溫度: :針對一些定型的圍護結構所得的計針對一些定型的圍護結構所得的計算冷負荷的相當?shù)闹饡r溫度值算冷負荷的相當?shù)闹饡r溫度值. .傳遞函數(shù)的確定傳遞函數(shù)的確定: :利用冷負荷系數(shù)法計算空調(diào)房間冷負荷利用冷負荷系數(shù)法計算空調(diào)房間冷負荷( (二二) )通過

17、玻璃窗的日射得熱引起的冷負荷計算通過玻璃窗的日射得熱引起的冷負荷計算1 1、日射得熱因數(shù)的概念、日射得熱因數(shù)的概念（3 3）對比計算方法）對比計算方法2 2、通過玻璃窗的日射得熱引起冷負荷的計算、通過玻璃窗的日射得熱引起冷負荷的計算（三）室內(nèi)熱源散熱引起的冷負荷（三）室內(nèi)熱源散熱引起的冷負荷2 2、照明設備形成的冷負荷、照明設備形成的冷負荷3 3、人體散熱形成的冷負荷、人體散熱形成的冷負荷4933、總負荷的確定qtqcln安全系數(shù)常取安全系數(shù)常取 1.11.11.251.25，目的是考慮，目的是考慮設備出力需要一定的裕量：設備出力需要一定的裕量：n 冷熱源在能量輸送過程會有一定損失冷熱源在能量

18、輸送過程會有一定損失n 空調(diào)箱和風道可能會有一定漏風空調(diào)箱和風道可能會有一定漏風n 負荷計算過程中可能有些次要因素被忽略負荷計算過程中可能有些次要因素被忽略掉了掉了n 設備產(chǎn)品的出力可能達不到銘牌的值設備產(chǎn)品的出力可能達不到銘牌的值n 設備運行一定期間出力有衰退現(xiàn)象設備運行一定期間出力有衰退現(xiàn)象n設備的裝機容量往往大于設計負荷設備的裝機容量往往大于設計負荷n目前國內(nèi)商用建筑冷熱源裝機容量過大目前國內(nèi)商用建筑冷熱源裝機容量過大的原因的原因: :n 自己對負荷計算沒有把握自己對負荷計算沒有把握n 負荷是在其它建筑裝機容量基礎上加安全負荷是在其它建筑裝機容量基礎上加安全系數(shù)確定的系數(shù)確定的n 在各階

19、段對負荷重復乘以安全系數(shù)在各階段對負荷重復乘以安全系數(shù)n 認為大比小好認為大比小好n 非技術因素非技術因素n空調(diào)系統(tǒng)的設計負荷與實際運行負荷空調(diào)系統(tǒng)的設計負荷與實際運行負荷n 設計負荷設計負荷 峰值負荷峰值負荷n 實際運行負荷與建筑使用情況以及氣候條實際運行負荷與建筑使用情況以及氣候條件有關件有關n峰值負荷確定時需要考慮的因素峰值負荷確定時需要考慮的因素n 賓館：旅游高峰與最熱、最冷天氣的錯位賓館：旅游高峰與最熱、最冷天氣的錯位n 影劇院：有的舞臺燈光永遠不會同時開影劇院：有的舞臺燈光永遠不會同時開n 體育館：重大比賽總在過渡季進行體育館：重大比賽總在過渡季進行空調(diào)冷負荷概算指標空調(diào)冷負荷概算

20、指標 已知房間的冷負荷已知房間的冷負荷q q和和濕負荷濕負荷w w，需要向房間送入，需要向房間送入不同狀態(tài)的空氣不同狀態(tài)的空氣, ,吸收房間吸收房間的余熱余濕或對房間加熱加的余熱余濕或對房間加熱加濕后，從排風口等量排出。濕后，從排風口等量排出。 一、一、 空調(diào)房間送風量的確定空調(diào)房間送風量的確定送風量如何確定呢?n一般人認為送風量大空調(diào)效果就好。一般人認為送風量大空調(diào)效果就好。n最初國產(chǎn)風機盤管機組產(chǎn)品特征：大電機、大最初國產(chǎn)風機盤管機組產(chǎn)品特征：大電機、大風量、高噪聲、高能耗。風量、高噪聲、高能耗。n風機盤管機組產(chǎn)品新標準：低噪聲、高能效比風機盤管機組產(chǎn)品新標準：低噪聲、高能效比（q/wq/

21、w）。）。n風機盤管機組產(chǎn)品新標準的爭議：風量與熱量風機盤管機組產(chǎn)品新標準的爭議：風量與熱量比？比？由空調(diào)房間的熱、濕平衡可得：nmmnmmdqwdqhqqhq00上兩式經(jīng)整理為：onmonmddwqhhqq上兩式可得：ononddhhwq二、二、 空調(diào)房間送風狀態(tài)點的確定空調(diào)房間送風狀態(tài)點的確定1.1.在在h-dh-d圖上確定圖上確定n n點；點； 2.2.根據(jù)根據(jù)q q、w w算出算出 =q/w=q/w，通過通過n n點畫出點畫出 線；線； 3.3.取定取定送風溫差送風溫差，求出送，求出送風溫度，確定送風狀態(tài)；風溫度，確定送風狀態(tài)； 4.4.計算送風量。計算送風量。104 n送風溫差送風溫

22、差n 影響空調(diào)精度和人體舒適性，根據(jù)建筑功能的影響空調(diào)精度和人體舒適性，根據(jù)建筑功能的不同有一定限制不同有一定限制n 影響風道的尺寸影響風道的尺寸n 影響風系統(tǒng)的輸送能耗影響風系統(tǒng)的輸送能耗n反映送風量的換氣次數(shù)和氣流均勻性反映送風量的換氣次數(shù)和氣流均勻性n換氣次數(shù)換氣次數(shù)：指房間送風量指房間送風量 與房間體積與房間體積 的比值，用的比值，用 （次（次/h/h）表示）表示. .)/(3hmqv)(3mvnvqnv送風溫差的確定：送風溫差的確定：n 舒適性空調(diào)：送風口高度舒適性空調(diào)：送風口高度5m5m，不宜大于，不宜大于1010；送風口高度送風口高度 5m5m，不宜大于，不宜大于1515。n 工

23、藝性空調(diào)見表工藝性空調(diào)見表2-92-9。n 冬季，室內(nèi)余熱通常為負，若余濕與夏季相同，冬季，室內(nèi)余熱通常為負，若余濕與夏季相同，故熱濕比為負值。冬季送風溫度高于室溫，可故熱濕比為負值。冬季送風溫度高于室溫，可提高送風溫度，以降低送風量，但送風量必須提高送風溫度，以降低送風量，但送風量必須滿足滿足最小換氣次數(shù)，最小換氣次數(shù)，同時送風溫度應不高于同時送風溫度應不高于4545。106 o l n o o do do dni ni oi o i o t o t o t n t o do n應盡量取大的送風溫差，減少送風量，目的：應盡量取大的送風溫差，減少送風量，目的：n 減少初投資（設備和土建）減少初投資（設備和土建）n 減少運行費減少運行費n 如果送風量小于新風量，則需要先定送風量，如果送風量小于新風量，則需要先定送風量，后定送風溫差后定送風溫差 1 1、某恒溫恒濕空