空調(diào)工程（第3版）課件：空調(diào)負(fù)荷計(jì)算與送風(fēng)量的確定

3.1

室內(nèi)、外空氣計(jì)算參數(shù)3.2得熱量與冷負(fù)荷的關(guān)系3.3圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷計(jì)算方法3.4空調(diào)區(qū)冷負(fù)荷的計(jì)算3.5空調(diào)區(qū)熱負(fù)荷的計(jì)算3.6冷(熱)負(fù)荷的簡(jiǎn)化算法3.7空調(diào)房間送風(fēng)狀態(tài)的確定及送風(fēng)量的計(jì)算3.8新風(fēng)量的確定和風(fēng)量平衡3.1

室內(nèi)、外空氣計(jì)算參數(shù)3.1.1室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)

1.舒適性空調(diào)的室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)

在舒適性空調(diào)中，涉及到熱舒適標(biāo)準(zhǔn)與衛(wèi)生要求的室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)有6項(xiàng)：

溫度、濕度、新風(fēng)量、風(fēng)速、噪聲聲級(jí)、室內(nèi)空氣含塵濃度

《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T18883-2002）規(guī)定的室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（表3-01）

《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736－2012）規(guī)定的舒適性空調(diào)室內(nèi)計(jì)算參數(shù)（表3-02）

《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB14650189－2015）規(guī)定的公共建筑空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)計(jì)算參數(shù)（表3-03）

2.工藝性空調(diào)的室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)

某些生產(chǎn)工藝過程所需的室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)（表3-04）

3.1.2室外空氣計(jì)算參數(shù)

我國(guó)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736－2012）中規(guī)定選擇下列統(tǒng)計(jì)值作為室外空氣設(shè)計(jì)參數(shù)：

歷年平均不保證1天的日平均溫度作為冬季空調(diào)室外空氣計(jì)算溫度。用累年最冷月平均相對(duì)濕度作為冬季空調(diào)室外計(jì)算相對(duì)濕度。

用歷年平均不保證50小時(shí)的干球溫度作為夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度。用歷年平均不保證50小時(shí)的濕球溫度作為夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度。用歷年平均不保證5天的日平均溫度作為夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度。3.2得熱量與冷負(fù)荷的關(guān)系

房間得熱量是指通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)入房間的，以及房?jī)?nèi)部散出的各種熱量。由兩部分組成：一是由于太陽輻射進(jìn)入房間的熱量和室內(nèi)外空氣溫差經(jīng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入房間的熱量;

另一部分是人體、照明、各種工藝設(shè)備和電氣設(shè)備散入房間的熱量。

按照現(xiàn)行的《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736－2012）的規(guī)定，空調(diào)區(qū)的夏季計(jì)算得熱量，應(yīng)根據(jù)下列各項(xiàng)確定：

通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入的熱量。通過透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)入的太陽輻射熱量。人體散熱量。照明散熱量。設(shè)備、器具、管道及其他內(nèi)部熱源的散熱量。食品或物料的散熱量。滲透空氣帶入的熱量

伴隨各種散濕過程產(chǎn)生的潛熱量。

得熱量與冷負(fù)荷之間的關(guān)系照明得熱和實(shí)際冷負(fù)荷之間的關(guān)系得熱量、冷負(fù)荷與除熱量之間的關(guān)系建筑物內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)計(jì)算冷負(fù)荷組成框圖3.3圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷計(jì)算方法3.3.1穩(wěn)態(tài)計(jì)算法

（公式3-3）3.3.2采用積分變換求解圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷的不穩(wěn)定計(jì)算方法

采用積分變換法求解圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定傳熱過程，需要經(jīng)歷3個(gè)步驟：

①邊界條件的離散或分解

②求對(duì)單元擾量的響應(yīng)

③對(duì)單元擾量的響應(yīng)進(jìn)行疊加。

3.3.3采用模擬分析軟件計(jì)算法

DOE-2

DOE-2是由美國(guó)能源部主持，美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)，于1979年首次發(fā)布的建筑全年逐時(shí)能耗模擬軟件。ESP-r

ESP-r是由英國(guó)strathclyde大學(xué)于1977至1984年間開發(fā)的建筑與設(shè)備系統(tǒng)能耗動(dòng)態(tài)模擬軟件。EnergyPlus

EnergyPlus是美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室于20世紀(jì)90年代開發(fā)的商用、教學(xué)研究用的建筑熱模擬軟件。

DeST

DeST是清華大學(xué)建筑技術(shù)科學(xué)系建筑環(huán)境與設(shè)備研究所近20年研究開發(fā)的建筑熱環(huán)境模擬軟件。3.4空調(diào)區(qū)冷負(fù)荷的計(jì)算3.4.1冷負(fù)荷系數(shù)法計(jì)算冷負(fù)荷

圍護(hù)結(jié)構(gòu)瞬變傳熱形成冷負(fù)荷的計(jì)算方法

(1)外墻和屋頂瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷（公式3-4）

(2)內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷（公式3-8）

(3)外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負(fù)荷（公式3-10）

2.透過玻璃窗的日射得熱形成冷負(fù)荷的計(jì)算方法(公式3-13)3.室內(nèi)熱源造成的冷負(fù)荷

（1）室內(nèi)熱源顯熱冷負(fù)荷

1)設(shè)備顯熱冷負(fù)荷（公式3-14）

2)照明設(shè)備冷負(fù)荷（公式3-21~3-22）

3)人體顯熱冷負(fù)荷（公式3-23）

4)食物顯熱冷負(fù)荷

（2）室內(nèi)熱源潛熱冷負(fù)荷

1）人體散濕形成的潛熱冷負(fù)荷（公式3-24）

2）敞開水面蒸發(fā)形成的潛熱冷負(fù)荷（公式3-26）

3.4.2諧波反應(yīng)法計(jì)算冷負(fù)荷

1.外墻和屋面的傳熱冷負(fù)荷

外墻或屋面?zhèn)鳠嵝纬傻挠?jì)算時(shí)刻冷負(fù)荷Qτ(W)，可按（公式3-33）計(jì)算：

2.外窗的溫差傳熱冷負(fù)荷

通過室外空氣溫度直接求得各時(shí)刻外擾通過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成的冷負(fù)荷（公式3-34）

3.外窗的太陽輻射冷負(fù)荷

透過外窗的太陽輻射形成的計(jì)算時(shí)刻冷負(fù)荷Qτ(W)，應(yīng)根據(jù)不同情況分別進(jìn)行計(jì)算。（1）外窗無任何遮陽設(shè)施的輻射負(fù)荷（公式3-35）

（2）外窗只有內(nèi)遮陽設(shè)施的輻射負(fù)荷（公式3-36）

（3）外窗只有外遮陽板的輻射負(fù)荷（公式3-37）（4）外窗既有內(nèi)遮陽設(shè)施又有外遮陽板的輻射負(fù)荷（公式3-38）Tip:上述公式中有關(guān)參數(shù)具體數(shù)值取值及有關(guān)諧波反應(yīng)法的內(nèi)容詳見《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》（修訂版）。

3.4.3空調(diào)總冷負(fù)荷的確定

各個(gè)環(huán)節(jié)計(jì)算冷負(fù)荷中包括：

空調(diào)區(qū)的計(jì)算冷負(fù)荷;

空調(diào)建筑的計(jì)算冷負(fù)荷;

空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)算冷負(fù)荷;

空調(diào)冷源的計(jì)算冷負(fù)荷。

空調(diào)區(qū)計(jì)算冷負(fù)荷的確定方法是：將此空調(diào)區(qū)的各分項(xiàng)冷負(fù)荷按各計(jì)算時(shí)刻累加，得出空調(diào)區(qū)總冷負(fù)荷逐時(shí)值的時(shí)間序列，之后找出序列中的最大值，即作為該空調(diào)區(qū)的計(jì)算冷負(fù)荷。

空調(diào)建筑的計(jì)算冷負(fù)荷應(yīng)按不同情況分別確定。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)末端裝置不能隨負(fù)荷變化而自動(dòng)控制時(shí)，該空調(diào)建筑的計(jì)算冷負(fù)荷應(yīng)采用同時(shí)使用的所有空調(diào)區(qū)計(jì)算冷負(fù)荷的累加值。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)末端裝置能隨負(fù)荷變化而自動(dòng)控制時(shí)，應(yīng)將此空調(diào)建筑同時(shí)使用的各個(gè)空調(diào)區(qū)的總冷負(fù)荷按各計(jì)算時(shí)刻累加，

得出該空調(diào)建筑總冷負(fù)荷逐時(shí)值的時(shí)間序列，之后找出序列中的最大值（綜合最大值），即作為該空調(diào)建筑的計(jì)算冷負(fù)荷。Tip:

這里所謂的“空調(diào)建筑”，指的是一個(gè)集中空調(diào)系統(tǒng)所服務(wù)的建筑區(qū)域，它可能是一整幢建筑物，也可能是建筑物的一部分。集中空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)算冷負(fù)荷應(yīng)為以下5部分負(fù)荷的累加和:

1）系統(tǒng)所服務(wù)區(qū)域的空調(diào)建筑的計(jì)算冷負(fù)荷。2）該空調(diào)建筑的新風(fēng)計(jì)算冷負(fù)荷。3）風(fēng)系統(tǒng)由于風(fēng)機(jī)、風(fēng)管產(chǎn)生溫升以及系統(tǒng)漏風(fēng)等引起的附加冷負(fù)荷。4）水系統(tǒng)由于水泵、水管、水箱產(chǎn)生溫升以及系統(tǒng)補(bǔ)水引起的附加冷負(fù)荷。5）當(dāng)空氣處理過程產(chǎn)生冷、熱抵消現(xiàn)象時(shí)，尚應(yīng)考慮由此引起的附加冷負(fù)荷。3.5空調(diào)區(qū)熱負(fù)荷計(jì)算空調(diào)區(qū)熱負(fù)荷的計(jì)算方法與采暖熱負(fù)荷的計(jì)算方法基本相同，不同之處主要有兩點(diǎn)：

①在選取室外計(jì)算溫度時(shí)，規(guī)定采用平均每年不保證一天的溫度值，即應(yīng)采用冬季空氣調(diào)節(jié)室外計(jì)算溫度。

②當(dāng)空調(diào)區(qū)有足夠的正壓時(shí)，不必計(jì)算經(jīng)由門窗縫隙滲入室內(nèi)冷空氣的耗熱量。根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736－2012）圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耗熱量包括三部分：

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基本耗熱量

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的附加耗熱量

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的高度附加率

3.6冷(熱)負(fù)荷的簡(jiǎn)化算法3.6.1簡(jiǎn)約計(jì)算法

冷負(fù)荷的簡(jiǎn)約計(jì)算（公式3-40~3-41）3.6.2估算法

部分公共建筑的空調(diào)負(fù)荷概算指標(biāo)Tip:

空調(diào)負(fù)荷概算指標(biāo)，是指折算到建筑物中每平方米空調(diào)面積所需提供的冷負(fù)荷值。日本公布的部分建筑空調(diào)最大冷熱負(fù)荷概算表英國(guó)空調(diào)冷負(fù)荷概算美國(guó)空調(diào)冷負(fù)荷概算值3.7空調(diào)房間送風(fēng)狀態(tài)的確定及送風(fēng)量的計(jì)算3.7.1空調(diào)房間送風(fēng)狀態(tài)的變化過程

由總熱量平衡確定送風(fēng)量由濕量平衡確定送風(fēng)量利用空調(diào)區(qū)的顯熱冷負(fù)荷和送風(fēng)溫差來確定送風(fēng)量送入室內(nèi)的空氣(送風(fēng))吸收熱、濕負(fù)荷的狀態(tài)變化過程（圖3-11）（公式3-46）

3.7.2夏季送風(fēng)狀態(tài)的確定及送風(fēng)量的計(jì)算

根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB14650189-2015）和《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50736－2012）中的規(guī)定：舒適性空調(diào)的送風(fēng)溫差

當(dāng)送風(fēng)口高度≤5m時(shí)，5℃≤△t≤10℃當(dāng)送風(fēng)口高度＞5m時(shí)，10℃≤△t≤15℃

確定空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫差時(shí)，必須和送風(fēng)方式聯(lián)系起來考慮。

對(duì)混合式通風(fēng)可加大送風(fēng)溫差，但對(duì)置換通風(fēng)方式，送風(fēng)溫差不受限制。對(duì)于舒適性空調(diào)或夏季以降溫為主的工藝性空調(diào)，工程設(shè)計(jì)中經(jīng)常采用“露點(diǎn)”送風(fēng)

工藝性空調(diào)的送風(fēng)溫差和換氣次數(shù)選定送風(fēng)溫差之后，即可按以下步驟確定送風(fēng)狀態(tài)和送風(fēng)量3.7.3冬季送風(fēng)狀態(tài)的確定及送風(fēng)量的計(jì)算

空調(diào)送風(fēng)量一般是先確定夏季送風(fēng)量，冬季既可采取與夏季相同風(fēng)量，也可少于夏季風(fēng)量。

冬季送風(fēng)含濕量取值應(yīng)與夏季相同冬季送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)