冬季建筑熱負荷

1、冬季建筑熱負荷 1、冷負荷、冷負荷：為保證房間或物體低于周圍環(huán)境溫度所需供應的冷量，稱為冷負荷。 2、熱負荷、熱負荷：為保證房間或物體高于周圍環(huán)境溫度所需供應的熱量，稱為熱負荷。 3、濕負荷：、濕負荷：為了維持房間溫度恒定需從房間除去濕量稱為濕負荷。 4、正確確定冷熱濕負荷的意義、正確確定冷熱濕負荷的意義：負荷計算是暖通空調設計的依據，關系到環(huán)境指標保證設備畜量大小、方案確定，系統(tǒng)管道大小等。 5、冷、熱、濕負荷計算依據、冷、熱、濕負荷計算依據：室外氣象參數和室內需求保持的參數。 2-1室內空氣計算參數室內空氣計算參數一一 室外空氣計算參數：室外空氣計算參數： （1）室外空氣計算參數：指在負荷

2、計算中所采用的室外空氣參數。 （2）確定室外空氣計算參數：按現行的采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范（GB50019-2003）中規(guī)定的計算參數，見附錄2-1。 （3）我國確定室外空氣計算參數的基本原則：按不保證天數法即全年允許有少數時間不保證室內溫濕度標準，若必須全年保證時，參數需另行確定。 （4）室外空氣計算參數的分類：1、夏季空調室外計算干、濕球溫度、夏季空調室外計算干、濕球溫度 規(guī)范確定，夏季空調室外計算干球取室外空氣歷年平均不保證50h的干球溫度；濕球溫度也同樣。 歷年平均歷年平均：指19501980三十年平均。 用途用途：用于計算夏季新風冷負荷。 2、夏季空調室外計算日平均溫度和逐時溫度：

3、、夏季空調室外計算日平均溫度和逐時溫度： 空調因圍護結構傳熱負荷計算原理：按不穩(wěn)定傳熱過程計算，因此，須知夏季空調室外計算日平均溫度和逐時溫度 逐時溫度 確定原則：確定原則：mot.逐時溫度 夏季空調室外計算日平均溫度，規(guī)范規(guī)定取歷年平均不保證5天的日平均溫度，見附錄2-1。 室外空氣溫度逐時變化系數，按表2-1確定；夏季空調室外計算平均日較差， 按下式計算 式中夏季空調室外計算干球溫度tdt52. 0t.dmosottdmottt.dmottt. 3、冬季空調室外空氣計算溫度、相對濕度、冬季空調室外空氣計算溫度、相對濕度 冬季空調室外空氣計算溫度的用途用途：在冬季利用空調 供暖時，計算圍護結

4、構的熱負荷和新風負荷均用此溫 度。 確定原則確定原則：規(guī)范規(guī)定歷年平均不保證1天的日平均溫 度作為冬季空調室外空氣計算溫度。見附錄2-1 相對濕度相對濕度：規(guī)范規(guī)定，采用歷年一月份平均相對 濕度的平均值作為冬季空調室外空氣計算相對濕度。4.冬季采暖室外計算溫度和冬季通風設計溫度冬季采暖室外計算溫度和冬季通風設計溫度 采暖室外計算溫度的確定：規(guī)范規(guī)定取歷年平均不保證5天的日平均溫度。 通風室外計算溫度的確定：取累年最冷月平均溫度。 采暖室外計算溫度的用途：用于計算建筑物圍護結構的熱負荷及消除有害物通風的進風熱負荷（也即供暖系統(tǒng)設計熱負荷）， 通風室外計算溫度的用途：計算全面通風的進風熱負荷。 5

5、、夏季通風室外計算溫度和夏季通風室外計算相對濕度：、夏季通風室外計算溫度和夏季通風室外計算相對濕度： 通風室外計算溫度的確定規(guī)范規(guī)定取歷年最熱月14 時的月平均溫度的平均值。 通風室外計算相對濕度的確定：取歷年最熱月14時的月 平均相對濕度的平均值。 溫度及濕度用途：計算消除余熱余濕的通風及自然通風 進風需冷卻時，進風冷負荷也采用。二、室內空氣計算參數二、室內空氣計算參數 室內需空氣計算參數選擇考慮因素室內需空氣計算參數選擇考慮因素： 1、房間使用功能對舒適性的要求。主要因素是空氣溫度、濕度和氣流速度，其次為衣著，空氣新鮮程度，室內各表面的溫度，人員活動情況等。 2、地區(qū)、冷熱濕情況、經濟條件

6、和節(jié)能要求等因素。規(guī)范對舒適性空調采暖、室內計算參數如下：見P10下部 具體見表2-2，表2-3 工藝性見參考文獻42-2冬季建筑的熱負荷冬季建筑的熱負荷 采暖設計熱負荷的確定依據：按平衡原理，即 熱負荷=失熱量-得熱量 民用建筑民用建筑： 失熱量：圍護結構耗熱量、由門窗縫隙滲入冷空氣外門開 啟侵入冷空氣。 得熱量：太陽輻射 工業(yè)建筑工業(yè)建筑： 失熱量：除上述民用建筑失熱量項目，還有冷物料運輸工 具、水分蒸發(fā)。 得熱量：設備散熱，熱物料一、圍護結構的耗熱量一、圍護結構的耗熱量 圍護結構耗熱量包含內容圍護結構耗熱量包含內容： 圍護結構溫差傳熱量。 縫隙滲入冷空氣。 外門開啟侵入。 太陽輻射。 上

7、述代數和，分為基本耗熱量和附加耗熱量。 1、圍護結構的基本耗熱量按（、圍護結構的基本耗熱量按（2-3）式計算）式計算wot.j部分圍護結構的基本耗熱量W；j部分圍護結構的基本傳熱面積j部分圍護結構的基本傳熱系數W/；冬季室內計算溫度 ；采暖室外計算溫度 ；圍護結構的溫差修正系數，無量綱，見表2-4jQ.jAjKRt)(.woRjjjttKAQ 的確定： a、外墻高度，本層地面到上層地面（中間層）。底層：由地面下表面到上層地面。頂層：平屋頂到屋頂外表面。斜屋面：到屋頂的保溫層表面。長：外表面到外表面，外表面到中心線，中心線到中心線。 b、門、窗按凈空尺寸。 c、地面、屋頂面積，地面和門頂按內廓尺

8、寸，平屋頂，按外廓。 d、地下室，位于室外地面以下的外墻，按地面jA 的確定。 查有關手冊 =8.72 W/ =23.26 W/ 計算（多層勻質平壁） 地面通常用地帶劃分法：地面通常用地帶劃分法： 第一地帶=0.47 W/ 第二地帶=0.23 W/ 第三地帶=0.12 W/ 第四地帶=0.07 W/jKnwniwiinjK1111jKjKjKjK 2、圍護結構附加耗熱量、圍護結構附加耗熱量 朝向修正耗熱量 產生原因產生原因:太陽輻射對建筑物得失熱量的影響,規(guī)范規(guī)定對不同朝向的垂直圍護結構進行修正. 修正方法修正方法:采用修正率，見教材，注意各地規(guī)定。加減到基本耗熱量上。 風力附加耗熱量，產生原

9、因：風力增強。規(guī)范規(guī)定見教材，一般城市中建筑物可不附加 外門開啟附加 產生原因產生原因：加熱開啟外門侵入的冷空氣。 方法：方法：短時間開啟，無熱風幕，按表2-5chxjchchQXQ.jffQXQ.jwmwmQXQ 高度附加Xg 原因：原因：高度過高，強度梯度方法：當凈高起過4m時，每增加1米，附加率為2%，最大不超過15%，高度附加是在基本耗熱量和其他附加耗熱量總和上。 通過某一圍護結構傳熱量耗熱量，)1)()1 (01.wmfchwRjnjjgxxxttAKXQ二、門窗縫隙滲入冷空氣的耗熱量二、門窗縫隙滲入冷空氣的耗熱量 1、產生原因、產生原因：因風壓與熱質作用室外空氣經門窗縫隙進入室內。

10、 2、方法、方法：規(guī)范推薦，對多層、高層民用建筑按下式計算 加熱滲入冷空氣耗熱量w L滲透冷空氣量 可按規(guī)范附錄D計算，多層建筑可按換氣次數（查表2-6）法計算 室外空氣密度kg/m3 Cp空氣壓質量比熱 1KJ/（kg. ）)(278. 0.OWRpaoittCLlQiQ.hm /3ao 工業(yè)建筑可按表工業(yè)建筑可按表2-7估算估算 注意注意: 1、空調房間通常保護正壓，不計算冷風滲透 2、封窗，可不計算 3、高層建筑見有關手冊2-3夏季建筑圍護結構的冷負荷夏季建筑圍護結構的冷負荷 1、冷負荷計算方法、冷負荷計算方法：冷負荷系數法，基礎是傳遞函數法將圍護結構或空調房間連同空氣視為熱力系數將外擾

11、或室內得熱作為系統(tǒng)的輸入，當計算某建筑物空調冷負荷時，按條件查出相應的冷負荷溫度與冷負荷系數，用穩(wěn)定傳熱方法，便于手算。 2、冷負荷產生原因：、冷負荷產生原因：室內外溫差，太陽輻射，人體、照明、設備散熱。一、圍護結構瞬變傳熱形成冷負荷的計算方法：一、圍護結構瞬變傳熱形成冷負荷的計算方法： 1、外墻和屋頂、外墻和屋頂逐時傳熱引起的冷負荷傳熱引起的冷負荷 逐時冷負荷按下式 外墻和屋面瞬變傳熱引起的逐時冷負荷w A外墻和屋面的面積 K外墻和屋面和傳熱系數，查附錄2-2，2-3 室內計算溫度 -外墻和屋面冷負荷計算溫度的逐時值，查附錄2-4，2-5。)()()(.RccttAKQ)(.cQRt)(ct

12、 注意：注意： 1）附錄2-4，2-5給出的 是以北京地區(qū)氣象參數計算而得，對其他地區(qū)，應修正，成為 + ,可由附錄2-6查得。 2）當 18.6 W/時,應將（ +td）查表2-8中的修正值. 3）當 變化時,可不修正. 一般取8.7. 4）表中吸收系數已建議采用 =0.90,但有把握保持外表面的中線色時,表中數值可查表2-9所列吸收系數修正值. 因此,外墻和屋面的冷負荷計算溫度為 冷負荷計算式改為:)(ct)(ctdtd)(ct0ii)()()(.RccttAKQldcckkttt)()()( 2、內圍護結構冷負荷、內圍護結構冷負荷： 產生原因產生原因：鄰室為非空調房間，或有發(fā)熱量。 負荷

13、計算負荷計算：a、鄰室為非空調房間，且通風良好，通過內墻與樓板傳熱冷負荷，可按式（2-5）計算。b、當鄰室有發(fā)熱量時，可視作穩(wěn)定傳熱，按下式 內周護結構傳熱系數； 內周護結構面積m2； 夏季空調室外計算的平均溫度； 附加溫升，按表2-10選取。)(. 0)(.RamlictttAKQiKiAmt. 0at./2mw 3、外玻璃窗口、外玻璃窗口逐時傳熱引起的冷負荷傳熱引起的冷負荷。通過外玻璃窗冷負荷（因溫差作用） 外玻璃窗口瞬變傳熱引起的冷負荷。 外窗傳熱系數 窗口面積； 外窗冷負荷溫度的逐時值，由附錄2-10所得；注意：注意： 1）值要根據窗框情況不同修正，修正值查附錄2-9； 2）要進行地點

14、修正，修正值 可查附錄2-11。因此，式（2-10）變?yōu)椋?()()(.RcwwcttAKQ)(.cQwKwA)(lct./2mw2mwKwC)(ctdt)()()(.RdcwwctttAKQ二、通過玻璃窗的日射得熱引起冷負荷的計算方二、通過玻璃窗的日射得熱引起冷負荷的計算方法。法。 （一）日射得熱因數的概念（一）日射得熱因數的概念。 1、日射得熱的分類：、日射得熱的分類： 通過玻璃窗直接進入室內的太陽輻射熱 窗玻璃吸收太陽輻射后使入室內熱量。 2、影響因素、影響因素: 窗類型 遮陽設施 太陽入射角 太陽輻射強度。 3、對比計算方法：、對比計算方法： 因素組合太多，無法建立太陽輻射得熱與太陽輻

15、射強度間的系數關系，于是采用一種對比計算方法，采用3mm厚玻璃（普通平板）作標準玻璃，在 =8.7 和 =18.6 條件下，得出夏季（七月份為代表），通過這一“標準玻璃”的日射得出量 和 值。 稱為日射得熱因數。 經統(tǒng)計計算，得出適用于各地區(qū)（不同緯度）的 ，由附錄2-12查得。i./2mw0./2mwtqqqqDtjjDmaxjD 在非標準玻璃情況下，不同窗類型和遮陽設施對得熱影響可對 加以修正，乘窗玻璃的綜合遮擋系數. ： 室玻璃的遮陽系數定義式為 由附錄2-13查得； 室內遮陽設施的遮陽系數，由附錄2-14查得。外遮陽不合格。maxjDscC.isscCCC.sC標準玻璃的日射得熱實際玻

16、璃的日射得熱sCiC （二）通過玻璃窗的反射得熱引起的冷負荷的計算方法（二）通過玻璃窗的反射得熱引起的冷負荷的計算方法 冷負荷 式中 窗口面積 ； 有效面積系數，附錄2-15查得； 窗玻璃冷負荷系數，無因次，附錄2-16至2-19查得。 注意注意： 分南北區(qū)，以北緯2730為界。LQjiswalcCDCCACQmax)(.WAaC2mLQCLQC2-4室內熱源散熱引起的冷負荷。室內熱源散熱引起的冷負荷。 1、室內熱源散熱的構成、室內熱源散熱的構成： 工藝設備散熱 照明散熱 人體散熱。 2、室內熱源散熱的類型、室內熱源散熱的類型： 顯熱 潛熱 顯熱：顯熱：因溫差造成，以對流形式散出的成為瞬時冷負

17、荷。 以輻射形式散出的成為先被圍護結構或家俱表面所吸收，然后再緩慢散出，形成滯后冷負荷，要采用冷負荷系數。 潛熱：潛熱：因水分凝結放熱，為瞬時冷負荷。一、設備散熱形成的冷負荷一、設備散熱形成的冷負荷按下式計算：式中： -設備和用戶顯熱形成的冷負荷，W； -設備和用具的實際顯熱散熱量，W； 設備和用具的實際顯熱散熱量的計算。LGscCQQ.)(.)(.cQsQLQCLQCSQ. 1、電動設備、電動設備 當工藝設備和電動機都在室內時當工藝設備在室內，而電動機不在室內當工藝設備不在室內，而只有電動機在室內時/1000321.NnnnQsNnnnQS321.1000NnnnQs11000321. 其中

18、各項意義其中各項意義 N電動設備的安裝功率KW； 電動機效率，可由產品樣本查，Y系列電動見表2-11。 利用系數，電動最大實耗功率與安裝功率之比，一般取0.7-0.9。 電機負荷系數，電機每小時平均實耗功率與機器設計時最大實耗功率之比，精密機床可取0.15-0.40，普通機床取0.5左右。 同時使用系數，電機同時使用安裝功率與總安裝功率之比，一般取0.5-0.8。1n2n3n 2、電熱設備散熱量、電熱設備散熱量 對無保溫密閉罩，按下式計算 考慮排風帶走熱量的系數，一般取0.5，其他符號同前。 3、電子設備、電子設備 計算公式同（2-18）其中 根據使用情況而定，計算時取1.0，一般儀表取0.5

19、-0.9。NnnnnQ4321.10004n2n二、照明散熱形成的冷負荷二、照明散熱形成的冷負荷 特點特點：電壓一定時，室內照明散熱量不隨時間變化，是穩(wěn)定散熱量，但以對流與輻射兩種方式散熱，仍采用冷負荷系數。 白熾燈 黃火燈 式中： 燈具散熱形成的冷負荷，W； N 燈具所需功率KW； 鎮(zhèn)流器消耗功率系數，明裝黃火燈的鎮(zhèn)流器在空調房間內時，取n1=1.2，當暗裝熒光燈鎮(zhèn)流器裝設在頂棚內時n1=1.0。 燈罩隔熱系數，當燈罩上部有孔，可利用自然通風散熱于頂棚內時n2=0.5-0.6，無通風孔n2=0.6-0.8； 照明散熱冷負荷系數，可由附錄2-22查得。LQcNCQ1000)(.LQcNCnnQ

20、21)(.1000)(.lcQ1n2nLQC三、人體散熱形成的冷負荷三、人體散熱形成的冷負荷 1、影響人體散熱因系：、影響人體散熱因系： 性別、年齡、衣著、活動強度及周圍環(huán)境條件（溫、濕度等）。 2、特點：、特點： 潛熱量和對流熱形成瞬時冷負荷，輻射形成滯后冷負荷，采用冷負荷系數進行計算。 3、計算基礎：、計算基礎： 為設計計算方便，以成年男子散熱量為計算基礎，對不同功能建筑物中各類人員進行修正，引入群集系數，表2-12給出數據。 4、人體顯熱散熱引起的冷負荷計算式為、人體顯熱散熱引起的冷負荷計算式為 式中： 人體顯熱散熱形成的冷負荷，W。 不同室溫和勞動性質成年男子顯熱散熱量W。見表2-13

21、。 n 室內全部人數； 群集系數，見表2-12； 冷負荷系數，由附錄2-23查得。 注：注：人員密集的場所（影院、劇院、會堂等）由于人體對圍護結構和室內物品的輻射換熱量相應減少，可取 =1.0。LQscCnqQ)(.)(.lcQsqLQCLQC 5、人體潛熱散熱引起的冷負荷計算式為、人體潛熱散熱引起的冷負荷計算式為： 人體潛熱形成的冷負荷，W。 不同室溫和勞動性質成年男子潛熱散熱量，W見表2-13； N, 同式（2-22）。nqQlc.cQ.lq2-5濕負荷濕負荷 1、濕源：、濕源：人體散濕，敝開水池（橫）表面散濕，地面積水，洗滌洗浴，工藝過程等。 2、濕負荷：、濕負荷：為維持室內確定的空氣含

22、濕量需去除的濕量。一一 .人體散濕量人體散濕量 人體散濕量按下式計算： 式中 人體散濕量kg/s. -成年男子小時散濕量，見表2-13。 同式（2-21）wm.g, n6.10*278. 0gnmw二二 敞開水表面散濕量敞開水表面散濕量 按下式式中： 敞開水表面的散濕量，kg/s； W單位水面蒸發(fā)量，kg/ 見表2-14； A蒸發(fā)表面面積，。3,10*278.0wAwmwm.hm22m2-6新風負荷新風負荷 1、通風換氣的作用、通風換氣的作用： 保障良好的室內空氣品質。 2.室外新鮮空氣（簡稱新風）的處理室外新鮮空氣（簡稱新風）的處理：夏季：室外空氣焓值和溫度比室內空氣高，消耗冷量冬季：氣溫低

23、，含濕量少，消耗熱量和加濕量。 3、新風能量消耗比重：、新風能量消耗比重：空調新風能耗約占總能耗25%-30%，高級賓館和辦公建筑可高達40%耗能可觀。 4、新風量確定原則：、新風量確定原則：滿足空氣品質前提下，盡量選較小的必要新風量。按規(guī)范手冊規(guī)定（或推薦 ）計算在6-3和8-2講5、夏季空調新風冷負荷按下式計算、夏季空調新風冷負荷按下式計算：式中夏季新風冷負荷KW新風量kg/s室外空氣焓值kj/kg. 干空氣室內空氣的焓值kj/kg . 干空氣)(.RooOChhMQOCQ.oM.ohRh6、冬季空調新風熱負荷按下式計算、冬季空調新風熱負荷按下式計算。式中空調新風熱負荷kw冬季空調室外計算

24、溫度冬季空調室內計算溫度)(.RoPoohttCMQohQ.PCotRt2-7空調室內冷負荷與制冷系統(tǒng)的冷負荷空調室內冷負荷與制冷系統(tǒng)的冷負荷 圖2-1給出空調制冷系統(tǒng)負荷的組成框圖，表示出空調室內的冷負荷，與制冷系統(tǒng)負荷的形成及組成。 1. 得熱量與冷負荷是兩個概念不同而又有關聯的量得熱量與冷負荷是兩個概念不同而又有關聯的量 房間得熱量房間得熱量：指某一時刻由室內和室外熱源進入房間的總和。 冷負荷：冷負荷：維持室內溫度恒定，在某一時刻應從房間除去的熱量。 差別所在差別所在：瞬間得熱量中，以對流方式傳遞的顯熱，潛熱直接放熱給空氣，構成瞬時冷負荷。 輻射方式傳熱量，是為圍護結構和物體吸收并貯存，

25、然后放出。 瞬時得熱量瞬時冷負荷；只有當得熱量中不存在輻射方式熱量或結構和物體無蓄熱能時才相等。 2、室內冷負荷、室內冷負荷：包括包括由于室內外溫差和太陽輻射，通過圍護結構使入室內的熱量形成的冷負荷。人體散熱，散溫形成的冷負荷。燈光照明散熱形成的冷負荷。其它設備散熱形成的冷負荷。 上述空調室內負荷是確定空調送風處理過程，系統(tǒng)設定和設備密度的依據之一。 3、新風冷負荷：處理新風的冷負荷、新風冷負荷：處理新風的冷負荷。 4、制冷系統(tǒng)冷負荷：從熱平衡角度分析，系統(tǒng)冷負荷包、制冷系統(tǒng)冷負荷：從熱平衡角度分析，系統(tǒng)冷負荷包括：括：室內冷負荷；新風冷負荷（以上兩項是主要部分）；制冷量輸送過程傳熱；（冷損失

26、）輸送設備（風機、泵）的機械能轉變的得熱量；某些空調系統(tǒng)采用冷、熱抵消的調節(jié)手段（如再加熱）；其它進入空調系統(tǒng)的熱量（頂棚回風，燈光熱量帶入回風系統(tǒng)。） 系統(tǒng)冷量系統(tǒng)冷量=房間冷負荷房間冷負荷+新風負荷新風負荷+冷損失冷損失+各系統(tǒng)需求冷各系統(tǒng)需求冷量。量。 注意注意：在選擇系統(tǒng)總裝機冷量時，對各房間最大冷負荷逐時疊加以某時刻出現的最大冷負荷作為選擇依據。2-8計算舉例計算舉例 例2-1試計算西安某賓館客房（502客房）夏季的空調計算負荷。 已知條件：已知條件： （1）客房平面尺寸如圖2-2層高為3500mm （2）屋頂：構造如圖2-3，從上到下八層見教材查附錄2-2 k=0.48w/屬于型。

27、 （3）兩外墻：構造圖2-4查附錄2-3 k=1.50 w/屬于型。 （4）兩外窗：雙層金屬窗3mm原普通玻璃，80%玻璃白色常，窗高2000mm； （5）內墻；鄰室包括走廊，均與客房溫度相同； （6）每間客房2人，在房間總小時數為162小時； （7）室內壓力稍高于室外； （8）室內照明：熒光燈明裝200w,開燈時間16:00-24:00 （9）空調設計運行時間：24小時； （10）西安市室外氣象條件見教材 （11）客房計算系數：見教材 解：按本題條件分項計算 1、屋頂冷負荷：由附錄2-5查出按式（2-7）算出逐時冷負荷列于表2-16中。 2、兩外墻冷負荷由附錄2-4查得型外墻將逐時值及計算結果列入表2-17中, 3、外窗瞬時傳熱冷負荷。 根據 由附錄2-8查得 查附錄2-9得的修正值 對金屬框雙層窗應本1.2修正系數，由附錄2-10查出根據式（2-9）計算，結果列入表2-18。)./(7 . 82kmwikmw./82.1520kmwKw./93. 22WK)(ct 4、透過