空調區冷負荷計算方法和內容

GB50736和GB50019規定,除方案設計或初步設計階段可使用熱、冷負荷指標進行必要的估算外,施工圖設計階段應對空調區的冬季熱負荷和夏季逐時冷負荷進行計算。GB50189規定,甲類公共建築施工圖設計階段必須進行熱負荷和逐項逐時的冷負荷計算。

空調冷負荷計算方法很多如諧波反應法、反應係數法、Z傳遞函式係數法、冷負荷係數法等。目前,我國常採用冷負荷係數法和諧波反應法的簡化計算方法計算空調冷負荷。

諧波反應法是以諧波法為基礎,使用延遲和衰減等概念,使得傳熱過程更直觀、易懂。假設太陽輻射、室外空氣溫度等外擾週期性作用,透過三角函式級數逼近外擾,求得傳入室內的得熱量。採用諧波反應法只考慮圍護結構本身的不穩定傳熱,並未涉及整體房間的熱作用過程,具體說就是沒有區別房間得熱、冷負荷和除熱量三個不同的概念,而把進入房間的瞬時得熱當作瞬時負荷,致使空調系統裝置容量選擇過大。

冷負荷係數法是在傳遞函式法的某礎上為便於在工程中進行手算而建立起來的一種簡化計算法。透過冷負荷溫度或冷負荷係數直接從各種擾量值求得各分項逐時冷負荷。當計算某建築物空調冷負荷時,則可按條件查出相應的冷負荷溫度與冷負荷係數,用穩定傳熱公式形式即可算出經圍護結構傳入熱量所形成的冷負荷和日射得熱形成的冷負荷。實際擾量(溫度和太陽輻射)都以逐時的離散值給出,輸出亦都用逐時值表示,並用冷負荷溫度(或冷負荷溫差)直接從外擾來計算負荷。

1。按穩態得熱量計算的冷負荷

(1)室溫允許波動範圍大於或等於±1。0℃的空調區,其非輕型外牆傳熱形成的冷負荷:

CLWq=KF(tzp-tn)(W) 卓旗式3。2-6

注:非輕型外牆是指傳熱衰減係數小於等於0。2的外牆;當屋頂處於空調區之外時,只計算屋頂傳熱進入空調區的輻射部分形成的冷負荷。高大空間採用分層空調時,空調區的逐時冷負荷可按全室性空調計算的逐時冷負荷乘以小於1的係數確定。

(2)空調區與鄰室夏季溫差大於3℃時,經隔牆、樓板等內圍護結構傳熱形成的冷負荷:

CLWn=KF(tls-tn)(W) 卓旗式3。2-7

式中:tls=twp+△tls,℃;

△tls為鄰室計算平均溫度與夏季空調室外計算日平均溫度的差值,可參考表3。2-12 確定。

注:GB50736公式7。2。8-3強調空調區與鄰室溫差3℃時,內圍護結構傳熱形成的冷負荷;GB50019第8。2。5-4款強調鄰室為非空調區時採用鄰室計算平均溫度。

卓旗表3。2-12鄰室計算平均溫度與夏季空調室外計算日平均溫度的差值(℃)(摘自GB50736表7。2)

舒適性空調區,夏季可不計算經地面傳熱形成的冷負荷,工藝性空調區有外牆且室溫波動允許範圍小於或等於±1。0℃時,宜計算距外牆2m範圍內地面傳熱形成的冷負荷。

(3)人員密集空調區及間歇供冷的人體散熱量,如劇院、電影廳、會堂等;

注:人員密集空調區,如劇院、電影廳、會堂等,由於人體對圍護結構和傢俱的輻射換熱量減少,其冷負荷可按瞬時得熱量計算。

(4)全天使用及間歇供冷空調區的照明和裝置散熱量等形成的冷負荷;

(5)滲透空氣帶入的熱量形成的冷負荷:

Qq=0。28G(hw-hn)(W) 卓旗式3。2-8

式中G——-單位時間滲入室內的空氣總量,包括透過外門開啟進入和門窗縫隙滲入的空氣量兩部分,可分別按照《實用供熱空調設計手冊》式20。10-1和20。10-2計算;

hn、hw——-分別為室內、外空氣的比焓,kJ/kg。

(6)伴隨各種散溼過程產生的潛熱量形成的冷負荷;

1)人體散溼潛熱量形成的冷負荷:

Qτr=φnτqτr(W) 卓旗式3。2-9

式中φ——-群集係數,指因人員性別、年齡構成以及密集程度等情況的不同而考慮的折減係數;年齡、性別不同,人員的小時散熱量就不同,例如成年女子的散熱量均為成年男子的85%,兒童的散熱量相當於成年男子散熱量的75%。φ值可按《實用供熱空調設計手冊》表20。7-2選用。

nτ——-計算時刻空調區內的總人數;

qτr——-1名成年男子小時潛熱散熱量,W;

2)敞開水面蒸發形成的潛熱冷負荷:

Qτ=0。28rDτ(W) 卓旗式3。2-10

式中r——-冷凝熱,kJ/kg;

Dτ——-計算時刻敞開水面的蒸發散溼量,kg/h,Dτ=Fτg,Fτ為計算時刻的蒸發表面積,m2,g為水面的單位蒸發量。

3)食物散溼形成的潛熱冷負荷:

Qτ=700Dτ(W) 卓旗式3。2-11

式中Dτ——-計算時刻餐廳食物散溼量;

(7)非空調區或其他空調區轉移來的熱量。

2.按非穩態得熱計算的冷負荷

(1)透過圍護結構傳入的非穩態傳熱形成的冷負荷:

外牆傳熱形成的逐時冷負荷CLWq=KF(twlq-tn)(W) 式3。2-12

屋面傳熱形成的逐時冷負荷CLWm=KF(twlm-tn)(W) 式3。2-13

外窗傳熱形成的逐時冷負荷CLWc=KF(twlc-tn)(W) 式3。2-14

式中twlq、twlm、twlc——-外牆、屋面或外窗的逐時冷負荷計算溫度,℃,可透過GB50736附錄H查取。

(2)透過透明圍護結構進入的非穩態太陽輻射熱量形成的冷負荷;

透過玻璃窗進入空調區的太陽輻射熱形成的冷負荷,應根據當地的太陽輻射強度、外窗的構造、遮陽設施的型別、附近高大建築或遮擋物的影響、室內空氣分佈特點以及空調區的蓄熱特性等因素,透過計算確定:

CLc=CclCCzDJmaxFc(W) 卓旗式3。2-15

Cz=CwCnCs

式中CclC——-透過無遮陽標準玻璃太陽輻射冷負荷係數,可按GB50736附錄H確定;

Cz、Cw、Cn——-分別為外窗綜合遮擋係數、外遮陽修正係數、內遮陽修正係數;

Cs——-玻璃修正係數;

DJmax——-夏季日射得熱因數最大值,可按GB50736附錄H確定;

Fc——-窗玻璃淨面積,m2;

(3)人體、照明、裝置散熱形成的冷負荷;

室內的人體、照明和裝置散發的熱量中,其對流部分直接形成冷負荷;而輻射部分要先與圍護結構、傢俱等換熱,經圍護結構和傢俱等的蓄熱後再以對流形式釋放到室內,形成負荷。因此,室內熱源散發的熱量,也要乘以相應的冷負荷係數才變為負荷。

人體、照明和裝置等散熱形成的逐時冷負荷,計算如下:

1)人體散熱(顯熱)形成的逐時冷負荷CLrt=CclrtφQrt(W) 卓旗式3。2-16

2)照明散熱形成的逐時冷負荷CLzm=CclzmCzmQzm(W) 卓旗式3。2-17

3)裝置散熱形成的逐時冷負荷CLsb=CclsbCsbQsb(W) 卓旗式3。2-18

式中Cclrt——-人體冷負荷係數(取決於人員在室內停留時間以及由進入室內時算起至計算時刻的的時間),可按GB50736附錄H。0。5-1確定;對於人員密集和夜間停止供冷的場合可取Cclrt=1。

φ——-群集係數,同前;

Qrt——-人體散熱量(顯熱),W;

Cclzm——-照明冷負荷係數,可按GB50736附錄H。0。5-2確定;

Qzm——-照明散熱量,W;

Cclsb——-裝置冷負荷係數,可按GB50736附錄H。0。5-3確定;

Qzm——-裝置散熱量,W;

在辦公樓中,電腦對室內空調冷負荷的影響很大,有時甚至超過了室內人員和照明裝置形成的冷負荷,通常臺式計算機的冷負荷值可按150~200W/臺考慮,膝上型電腦的冷負荷值可按70~100W/臺考慮。

對於餐廳、宴會廳等還應考慮到食物的散熱量,其資料可為:食物全熱量17。4W/人,食物顯熱量和潛熱量均為8。7W/人。

3。空調區夏季溼負荷計算

(1)人體散溼量

Dτ=0。001φnτg(kg/h) 卓旗式3。2-19

式中φ——-群集係數,同前;

nτ——-計算時刻空調區內的總人數,同前;

g——-1名成年男子小時散溼量,g/(h。人),可按《實用供熱空調設計手冊》表20。7-2選用。

(2)水體散溼量

1)常壓下,暴露水面或潮溼表面蒸發的水蒸氣量可按下式計算:

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4)餐廳的食物散溼量:

Dτ=0。012φnτ(kg/h) 卓旗式3。2-23

式中φ——-群集係數,同前;

nτ——-計算時刻空調區(餐廳)的就餐總人數。

餐廳食物散溼量也可按照11。5g/(h。人)計算。

4。空調冷(熱)負荷的確定

(1)空調冷負荷的確定

1)空調區的夏季冷負荷應根據各項得熱量的種類、性質以及空調區的蓄熱特性,分別進行計算,並應按各項逐時冷負荷的綜合最大值確定。

注:即按照分項逐時計算,逐時分項累加,按逐時分項累加的最大值確定。空調區(空調房間)的冷負荷,是用於確定空調末端裝置容量或計算房間送風量用,所以要用逐時冷負荷的綜合最大值。

2)空調系統的夏季冷負荷,應按下列規定確定:

末端裝置設有溫度自動控制裝置時,空調系統的夏季冷負荷按所服務各空調區逐時冷負荷的綜合最大值確定;

注:即從各空調區逐時冷負荷相加後所得數列中找出的最大值。

末端裝置無溫度自動控制裝置時,空調系統的夏季冷負荷按所服務各空調區冷負荷的累計值確定。(即找出各空調區逐時冷負荷最大值並相加在一起,而不考慮它們是否同時發生)

應計入新風冷負荷、再熱負荷以及各項有關的附加冷負荷;

注:GB50019第8。2。16條規定:宜採用夏季新風逐時焓值計算新風冷負荷,與空調系統總冷負荷疊加時應採用綜合最大值。(GB50736是根據系統新風量和夏季室外空調計算幹、溼球溫度確定新風冷負荷) 。

應考慮所服務各空調區的同時使用係數;

注:空調系統的冷負荷,包括同一系統的空調建築冷負荷(即多個空調區)、新風冷負荷、再熱負荷以及各項有關的附加冷負荷(附加冷負荷還要考慮間歇執行時蓄熱量造成的附加冷負荷係數,其值查GB50736宣貫教材表7。7~7。10),然後乘以一個小於1的同時使用係數。

空調系統夏季附加冷負荷,宜按下列各項確定:1)空氣透過風機、風管溫升引起的附加冷負荷;2)冷水透過水泵、管道、水箱溫升引起的附加冷負荷。附加冷負荷的計算參照GB50736第7。2。12條及其條文說明。

3)電動壓縮式冷水機組的總裝機容量,應根據計算的空調系統冷負荷值直接選定,

不另作附加;在設計條件下,當機組的規格不能符合計算冷負荷的要求時,所選擇機組的總裝機容量與計算冷負荷的比值不得超過1。1。

(2)空調熱負荷

空調區的冬季熱負荷和供暖房間熱負荷的計算方法相同,即採用穩態計算方法。

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本期完

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