空調(diào)負荷計算原理公式

1.1空調(diào)冷負荷計算原理根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GB50019-2003），軟件對下列各項得熱量進行計算。

通過圍護結(jié)構(gòu)傳入的熱量；

透過外窗、天窗進入的太陽輻射熱量；

人體散熱量；

照明、設(shè)備等內(nèi)部熱源的散熱量；

新風(fēng)帶入的熱量。

通過圍護結(jié)構(gòu)進入的非穩(wěn)態(tài)傳熱量、透過外窗、天窗進入的太陽輻射熱量、人體散熱量以及非全天使用的設(shè)備、照明燈具的散熱量等形成的冷負荷，均按照非穩(wěn)態(tài)傳熱方法計算確定。

空調(diào)房間的得熱根據(jù)現(xiàn)行《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》(GBJ19-87)第5.2.1條空調(diào)房間的夏季得熱量有七項。本方法不涉及這七項中的潛熱量計算及空氣滲透等純粹對流類得熱量的計算，也不涉及食物及物料的散熱計算。這些項目按常規(guī)方法辦理即可。本方法考慮的得熱都具備兩個特點。第一：他是時變的。第二：他是含有輻射成分的。

得熱的種類

傳熱得熱包括外墻、屋面、外窗由于室內(nèi)外溫差引起的傳熱。鄰室為通風(fēng)良好的非空調(diào)房間時通過內(nèi)墻、內(nèi)窗、內(nèi)門的溫差傳熱。

通過窗玻璃進入室內(nèi)的太陽輻射熱

室內(nèi)發(fā)熱量主要是燈光、人體顯熱散熱及設(shè)備器具的顯熱散熱量

得熱的構(gòu)成

上述得熱項目中均只含對流與輻射兩種成分。本方法采用的構(gòu)成如下表：

得熱種類對流百分比輻射百分比外墻、屋面、外窗等溫差傳熱燈器散熱4060鄰室通風(fēng)良好的內(nèi)墻、內(nèi)窗溫差傳熱4060無遮陽外窗太陽輻射0100有遮陽外窗輻射沿窗面送風(fēng)6040有遮陽外窗輻射非沿窗面送風(fēng)4060人體顯熱散熱5050設(shè)備用具顯熱散熱5545

空調(diào)房間的冷負荷空調(diào)系統(tǒng)依靠送風(fēng)帶走室內(nèi)的熱量，只能是對流熱。這就是負荷。而上述得熱量含有輻射成分不能被送風(fēng)所吸收。這部分輻射通過被輻射的圍護結(jié)構(gòu)的蓄熱－放熱效應(yīng)才能轉(zhuǎn)化為對流成分。這種轉(zhuǎn)化必然產(chǎn)生峰值的削減和時間的延遲，其結(jié)果使的得熱曲線變成負荷曲線時被延遲被削平。負荷峰值小于得熱峰值。也就是說得熱和負荷是兩個不同的概念。（得熱含有輻射成分）上圖為南向外窗進入空調(diào)房間太陽輻射熱轉(zhuǎn)化為冷負荷的示意圖本方法的最終目的就是從已知的得熱時間序列計算出冷負荷的時間序列

1

激勵與響應(yīng)自動控制理論告訴我們一個系統(tǒng)受到激勵就會產(chǎn)生一個響應(yīng)?？照{(diào)房間可以看成自控系統(tǒng)中一個多容的慣性環(huán)節(jié)，它受到一個擾量的作用（接收得熱）就會產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)。受到周期性熱擾作用就會產(chǎn)生周期性熱反應(yīng)。而周期性擾量是可以用不同階的諧性波動表達的，諧波擾量的響應(yīng)又是可以計算的。這就是諧波反應(yīng)法負荷計算方法的基本思路和理論基礎(chǔ)。2

設(shè)計參數(shù)的周期性設(shè)計參數(shù)都是在考慮了一系列不利因素之后，采用相當(dāng)保證率條件下，認為在給定周期情況下無限重復(fù)。例如室外空氣溫度的日變化曲線，室外太陽輻射照度等均認為設(shè)計條件下每日如此，即具有固定的周期。因此周期響應(yīng)的方法是我們的基本方法。房間對輻射熱擾量的放熱衰減為Ni，延遲為i，則轉(zhuǎn)化成的負荷分量應(yīng)為：至于房間放熱特性Ni和i，則可由輻射熱擾量在室內(nèi)的分配百分比（輻射分配系數(shù)XS）和多面圍護結(jié)構(gòu)的放熱特性放熱衰減及放熱延遲算出本方法采用的分配系數(shù)XS，如下表：輻射源分配系數(shù)XSi(i=i-5)

樓板天花內(nèi)墻外墻外窗外墻內(nèi)表面000屋頂內(nèi)表面0.3500.500.100.05燈光0.3500.500.100.05人體0.300.100.500.050.05設(shè)備器具50.050.05外窗散射輻射外窗溫差內(nèi)表面500外窗直射輻射0.800.050.1500通過上述討論確定冷負荷可歸結(jié)為如下步驟：計算各圍護結(jié)構(gòu)的傳熱衰減與延遲以及放熱衰減與延遲計算房間的各種得熱并將其展成三角多項式將得熱分成對流部分和輻射部分根據(jù)得熱的種類計算房間對輻射熱擾量的衰減和延遲將輻射熱擾轉(zhuǎn)化成冷負荷將上述計算值與原對流部分相加得到該項得熱的負荷值將各項負荷相加得到房間冷負荷值

1.2空調(diào)冷負荷計算計算公式

外墻和屋面?zhèn)鳠崂湄摵捎嬎愎?/p>

外墻或屋面?zhèn)鳠嵝纬傻挠嬎銜r刻冷負荷Qτ(W)，按下式計算：

Qτ=KFΔtτ-ξ

(1.1)式中

F—計算面積，㎡；τ—計算時刻，點鐘；τ-ξ—溫度波的作用時刻，即溫度波作用于外墻或屋面外側(cè)的時刻，點鐘；Δtτ-ξ—作用時刻下，通過外墻或屋面的冷負荷計算溫差，簡稱負荷溫差，℃。

注：例如對于延遲時間為5小時的外墻,在確定16點房間的傳熱冷負荷時,應(yīng)取計算時刻τ=16,時間延遲為ξ=5,作用時刻為τξ=16-5=11。這是因為計算16點鐘外墻內(nèi)表面由于溫度波動形成的房間冷負荷是5小時之前作用于外墻外表面溫度波動產(chǎn)生的結(jié)果。

當(dāng)外墻或屋頂?shù)乃p系數(shù)β<0.2時，可用日平均冷負荷Qpj代替各計算時刻的冷負荷Qτ：Qpj=KFΔtpj

(1.2)式中Δtpj—負荷溫差的日平均值，℃。

外窗的溫差傳熱冷負荷

通過外窗溫差傳熱形成的計算時刻冷負荷Qτ按下式計算：

Qτ=KFΔtτ(2.1)式中

Δtτ—計算時刻下的負荷溫差，℃；K—傳熱系數(shù)。

外窗太陽輻射冷負荷

透過外窗的太陽輻射形成的計算時刻冷負荷Qτ，應(yīng)根據(jù)不同情況分別按下列各式計算：1.

當(dāng)外窗無任何遮陽設(shè)施時

Qτ=FCsCaJwτ(3.1)式中Jwτ—計算時刻下太陽總輻射負荷強度,W/㎡；

2.

當(dāng)外窗只有內(nèi)遮陽設(shè)施時Qτ=FCsCaCnJwτ(3.2)式中

Jwτ—計算時刻下太陽總輻射負荷強度,W/㎡；

3.

當(dāng)外窗只有外遮陽板時

Qτ=[F1Jnτ+FJnnτ]CsCa(3.3)

注：對于北緯27度以南地區(qū)的南窗，可不考慮外遮陽板的作用，直接按式(3.1)計算。

4.

當(dāng)窗口既有內(nèi)遮陽設(shè)施又有外遮陽板時Qτ=[F1Jnτ+FJnnτ]CsCnCa(3.4)

式中

Jnτ計算時刻下，標(biāo)準(zhǔn)玻璃窗的直射輻射照度，W/㎡；

Jnnτ計算時刻下，標(biāo)準(zhǔn)玻璃窗的散熱輻射照度，W/㎡；

F1窗上收太陽直射照射的面積；

F外窗面積（包括窗框、即窗的墻洞面積）㎡；

Ca窗的有效面積系數(shù)；

Cs窗玻璃的遮擋系數(shù)；

Cn窗內(nèi)遮陽設(shè)施的遮陽系數(shù)；

注：對于北緯27度以南地區(qū)的南窗，可不考慮外遮陽板的作用，直接按式(3.2)計算。

內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)的傳熱冷負荷

1.

當(dāng)鄰室為通風(fēng)良好的非空調(diào)房間時，通過內(nèi)窗的溫差傳熱負荷，可按式(2.1)計算。

2.

當(dāng)鄰室為通風(fēng)良好的非空調(diào)房間時，通過內(nèi)墻和樓板的溫差傳熱負荷，可按式(1.1)計算，或按式(1.2)估算。此時負荷溫差Δtτ-ξ及其平均值Δtpj，應(yīng)按"零"朝向的數(shù)據(jù)采用。

3.

當(dāng)鄰室有一定發(fā)熱量時，通過空調(diào)房間內(nèi)窗、隔墻、樓板或內(nèi)門等內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)的溫差傳熱負荷，按下式計算：

Q=KF(twp+Δtls-tn)(4.1)式中Q—穩(wěn)態(tài)冷負荷，下同，W；

twp—夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算日平均溫度，℃；

tn—夏季空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)計算溫度，℃；

Δtls—鄰室溫升，可根據(jù)鄰室散熱強度采用，℃。

人體冷負荷

人體顯熱散熱形成的計算時刻冷負荷Qxτ，按下式計算：

Qxτ=nq1CclrCr(5.1)式中Cr群體系數(shù)；n計算時刻空調(diào)房間內(nèi)的總?cè)藬?shù)；q1一名成年男子小時顯熱散熱量，W；Cclr人體顯熱散熱冷負荷系數(shù)。

燈光冷負荷

照明設(shè)備散熱形成的計算時刻冷負荷Qτ，應(yīng)根據(jù)燈具的種類和安裝情況分別按下列各

式計算：

1.

白只燈和鎮(zhèn)流器在空調(diào)房間外的熒光燈

Q=1000n1NXτ-T(6.1)

2.

鎮(zhèn)流器裝在空調(diào)房間內(nèi)的熒光燈

Q=1200n1NXτ-T(6.2)

3.

暗裝在吊頂玻璃罩內(nèi)的熒光燈

Q=1000n0NXτ-T(6.3)

式中N照明設(shè)備的安裝功率，kW；n0考慮玻璃反射，頂棚內(nèi)通風(fēng)情況的系數(shù)，當(dāng)熒光燈罩有小孔，利用自然通風(fēng)散熱于頂棚內(nèi)時，取為0.5-0.6，熒光燈罩無通風(fēng)孔時，視頂棚內(nèi)通風(fēng)情況取為0.6-0.8；

n1同時使用系數(shù)，一般為0.5-0.8；

T開燈時刻，點鐘；

τ-T從開燈時刻算起到計算時刻的時間，h；

Xτ-Tτ-T時間照明散熱的冷負荷系數(shù)。

設(shè)備冷負荷

熱設(shè)備及熱表面散熱形成的計算時刻冷負荷Qτ，按下式計算：

Qτ=qsXτ-T(7.1)式中T熱源投入使用的時刻，點鐘；

τ-T從熱源投入使用的時刻算起到計算時刻的時間，ｈ；

Xτ-Tτ-T時間設(shè)備、器具散熱的冷負荷系數(shù)；

qs熱源的實際散熱量，W。

電熱、電動設(shè)備散熱量的計算方法如下：1.

電熱設(shè)備散熱量

qs=1000n1n2n3n4N(7.2)2.

電動機和工藝設(shè)備均在空調(diào)房間內(nèi)的散發(fā)量

qs=1000n1aN(7.3)3.

只有電動機在空調(diào)房間內(nèi)的散熱量

qs=1000n1a(1-η)N(7.4)4.

只有工藝設(shè)備在空調(diào)房間內(nèi)的散熱量qs=1000n1aηN(7.5)

式中N設(shè)備的總安裝功率，kW；

h電動機的效率；

n1同時使用系數(shù)，一般可取0.5-1.0；

n2利用系數(shù)，一般可取0.7-0.9；

n3小時平均實耗功率與設(shè)計最大功率之比，一般可取0.5左右；

n4通風(fēng)保溫系數(shù)；

a輸入功率系數(shù)。

滲透空氣顯熱冷負荷

滲透空氣的顯冷負荷Qx(W)，按下式計算：

Qx=0.28G(tw-tn)

(8.1)式中G單位時間滲入室內(nèi)的總空氣量，kg/h；

tw夏季空調(diào)室外干球溫度，℃；

tn室內(nèi)計算溫度，℃。

食物的顯熱散熱冷負荷

進行餐廳冷負荷計算時，需要考慮食物的散熱量。食物的顯熱散熱形成的冷負荷，可按每位就餐客人8.7W考慮。

伴隨散濕過程的潛熱冷負荷

1.

人體散濕和潛熱冷負荷(1)

人體散濕量按下式計算D=0.001φng(10.1)式中D散濕量，kg/h；

g一名成年男子的小時散濕量，g/h。

(2)

人體散濕形成的潛熱冷負荷Q(W)，按下式計算：

Q=φnq2(10.2)式中q2一名成年男子小時潛熱散熱量，W；

Φ群體系數(shù)。

2.

滲入空氣散濕量及潛熱冷負(1)

滲透空氣帶入室內(nèi)的濕量(kg/h)，按下式計算：

D=0.001G(dw-dn)(10.3)

(2)

滲入空氣形成的潛熱冷負荷(W)，按下式計算：

Q=0.28G(iw-in)(10.4)

式中dw室外空氣的含濕量，g/Kg；

dn室內(nèi)空氣的含濕量，g/Kg；

iw室外空氣的焓，KJ/Kg；

in室內(nèi)空氣的焓，KJ/Kg。

3.

食物散濕量及潛熱冷負荷(1)

餐廳的食物散濕量(kg/h)，按下式計算：

D=0.0115n(10.5)式中n就餐總?cè)藬?shù)。

(2)

食物散濕量形成的潛熱冷負荷(W)，按下式計算：

Q=8.7n(10.6)

4.

水面蒸發(fā)散濕量及潛熱冷負荷(1)

敞開水面的蒸發(fā)散濕量(kg/h)，按下式計算：

D=(a+0.00013v)(Pqb-Pq)AB/B1(10.7)式中A蒸發(fā)表面積，㎡；

a不同水溫下的擴散系數(shù)；

v蒸發(fā)表面的空氣流速；

Pqb相應(yīng)于水表面溫度下的飽和空氣的水蒸氣分壓力；

Pq室內(nèi)空氣的水蒸氣分壓力；

B標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，1013