空调负荷计算与送风量(1).ppt

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1、Air Conditioning-Chapter 2 空调房间冷空调房间冷(热热)，湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容，湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。量的基本依据。在室内外热、湿扰量作用下，某一时刻进入一个在室内外热、湿扰量作用下，某一时刻进入一个恒温恒湿房间内的总热量和湿量称为在该时刻的恒温恒湿房间内的总热量和湿量称为在该时刻的得热量和得湿量得热量和得湿量。当得热量为负值时称为当得热量为负值时称为耗耗(失失)热量。热量。在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需向房间供应的冷量称为在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需向房间供应的冷量称为冷冷负荷负荷，相反，为补偿房间失热而需向房间

2、供应的热量称为，相反，为补偿房间失热而需向房间供应的热量称为热负荷热负荷；为维持室内相对混度所需由房间除去或增加的湿量称为为维持室内相对混度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷湿负荷。得热量得热量通常包括以下几方面：通常包括以下几方面：1 1由于太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经围护结构传入的由于太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经围护结构传入的热量；热量；2 2人体、照明设备、各种工艺设备及电气设备驶入房间的热量。人体、照明设备、各种工艺设备及电气设备驶入房间的热量。得湿量得湿量主要为人体散湿量和工艺过程与工艺设备散出的湿量。主要为人体散湿量和工艺过程与工艺设备散出的湿量。房间冷房间冷(热

3、热)，湿负荷量的计算必须以室外气象参敛和室内要求，湿负荷量的计算必须以室外气象参敛和室内要求维持的气象条件为依据。维持的气象条件为依据。第二章 空调负荷与送风量Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2第五节第五节 空调房间送风量的确定空调房间送风量的确定本章内容本章内容第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数第二节第二节 太阳辐射热对建筑物的热作用太阳辐射热对建筑物的热作用第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷第四节第四节 室内热源、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷室内热

4、源、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2第一节 室内外空气计算参数一、室内空气计算参数一、室内空气计算参数 二、室外空气计算参数二、室外空气计算参数（二）室内空气温湿度计算参数（二）室内空气温湿度计算参数（一）人体热平衡和热舒适感（一）人体热平衡和热舒适感（三）冬季空调室外空气计算参数（三）冬季空调室外空气计算参数（一）室外空气温湿度的变化规律（一）室外空气温湿度的变化规律（二）夏季空调室外空气计算参数（二）夏季空调室外空气计算参数Air Conditioning-Chapter 2Air C

5、onditioning-Chapter 2空调室内设计参数包括的内容空调室内设计参数包括的内容v环境指标：环境指标：主要指标主要指标 温度、湿度、空气流速、清洁度温度、湿度、空气流速、清洁度其他指标其他指标 压力、噪声、气味等压力、噪声、气味等v空调房间室内气象参数的确定原则空调房间室内气象参数的确定原则 舒适性空调主要取决于人体热舒适要求舒适性空调主要取决于人体热舒适要求 工艺性空调主要取决于生产工艺要求工艺性空调主要取决于生产工艺要求一、一、室内空气计算参数室内空气计算参数 空调房间室内温湿度标准的描述方法：空调房间室内温湿度标准的描述方法：温湿度基数温湿度基数 空调精度。空调精度。室内温

6、湿度基数室内温湿度基数是指空调区域内所要保持的空气基准温度和基准相对是指空调区域内所要保持的空气基准温度和基准相对湿度；湿度；空调精度空调精度是指在要求的是指在要求的空调区域空调区域内和要求的持续时间内，空气温度内和要求的持续时间内，空气温度或相对湿度允许偏离室内温湿度基数的最大值。例如，或相对湿度允许偏离室内温湿度基数的最大值。例如，tn=200.5，n=505%。（空调区域空调区域是指离外墙是指离外墙0.5米，离地面米，离地面0.3米至高于精密仪器设备或人的米至高于精密仪器设备或人的呼吸区呼吸区0.30.5米范围内的空间）米范围内的空间）Air Conditioning-Chapter 2

7、Air Conditioning-Chapter 2 人体靠摄取食物以获得能量维持生命，能量最终以热量的形式人体靠摄取食物以获得能量维持生命，能量最终以热量的形式散发到体外。为保持体温恒定，必须使产热和散热保持平衡，人体散发到体外。为保持体温恒定，必须使产热和散热保持平衡，人体热平衡可用下式表示：热平衡可用下式表示：S=M-W-E-R-CS：人体蓄热率：人体蓄热率M：人体能量代谢率：人体能量代谢率W：人体所作机械功：人体所作机械功E：汗液蒸发和呼出的水蒸汽所带走的热量：汗液蒸发和呼出的水蒸汽所带走的热量R：穿衣人体外表面与周围表面之间的辐射换热量：穿衣人体外表面与周围表面之间的辐射换热量C：穿

8、衣人体外表面与周围表面之间的对流换热量：穿衣人体外表面与周围表面之间的对流换热量S=f（M，tn，n，tr，vn，Icl）S0 体温上升体温上升,S0 体温下降，体温下降，S=0 热平衡热平衡（一）人体热平衡和热舒适感（一）人体热平衡和热舒适感1、人体热平衡、人体热平衡Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2v 研究方法：研究方法：心理学心理学v 定义：定义：人对周围环境人对周围环境“冷冷”“热热”的主观描述。的主观描述。v 特点特点：尽管人描述环境的冷热，实际上只能感觉到自己皮肤下：尽管人描述环境的冷热，实际上只能感觉到自己皮肤

9、下神经末梢的温度。所以神经末梢的温度。所以“冷冷”“热热”与感受者的身体状态有关，与感受者的身体状态有关，不是完全客观的。不是完全客观的。v“中性中性”的定义：的定义：不冷不热，人用于体温调节消耗的能量最小。不冷不热，人用于体温调节消耗的能量最小。什么是热舒适什么是热舒适什么是热舒适什么是热舒适?观点观点观点观点1 1：舒适中性舒适中性舒适中性舒适中性?观点观点观点观点2 2：舒适中性舒适中性舒适中性舒适中性舒适产生于不适的消除过程中。舒适产生于不适的消除过程中。舒适产生于不适的消除过程中。舒适产生于不适的消除过程中。“舒适舒适舒适舒适”比比比比“中性中性中性中性”更主观。更主观。更主观。更主

10、观。Cool&Comfort!Cool&Comfort!Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2人体的温度感受系统人体的温度感受系统 20世纪初发现人的皮肤上存世纪初发现人的皮肤上存在对冷敏感的区域在对冷敏感的区域“冷点冷点”和对和对热敏感的区域热敏感的区域“热点热点”人体各部位的冷点数目明显人体各部位的冷点数目明显多于热点多于热点 为什么人对冷更敏感？为什么人对冷更敏感？50mV50mVAir Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Cha

11、pter 2Air Conditioning-Chapter 2什么是热舒适？什么是热舒适？“对热环境感到满意的心理状态对热环境感到满意的心理状态”Fanger教授提出热舒适的三个条件：教授提出热舒适的三个条件：v1）人体必须处于热平衡状态，以便使人体对环境的散热量等人体必须处于热平衡状态，以便使人体对环境的散热量等于人体的体内产热量，并且蓄热量为零，即：于人体的体内产热量，并且蓄热量为零，即：M-W-C-R-E=0 （S=0）v2）皮肤平均温度必须具有与舒适相适应的水平）皮肤平均温度必须具有与舒适相适应的水平 v3）人体应具有最佳排汗率）人体应具有最佳排汗率 2、热舒适感、热舒适感Air C

12、onditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2热感觉的测量：问卷调查Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2热感觉投票和热舒适投票热感觉投票和热舒适投票热感觉投票和热舒适投票热感觉投票和热舒适投票Thermal Comfort Vote&Thermal Sensation VoteAir Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2PMV指标的指标的7级分度级分度反应反应见汗滴见汗滴手、额、手、额、颈等局部颈等局部见汗见汗感热，皮感

13、热，皮肤发粘、肤发粘、湿润湿润感觉适宜，感觉适宜，皮肤干燥皮肤干燥感凉（局感凉（局部关节，部关节，可忍受）可忍受）局部感局部感冷不适，冷不适，需加衣需加衣很冷，可很冷，可见鸡皮或见鸡皮或者寒颤者寒颤 v 分度方法和分度方法和TSV基本一致基本一致Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2在曼谷在曼谷在曼谷在曼谷、新加坡、新加坡、新加坡、新加坡、AthensAthens、布里斯班做的布里斯班做的布里斯班做的布里斯班做的 3200 3200 组非空调环境的组非空调环境的组非空调环境的组非空调环境的测试结果：测试结果：测试结果：测试结果：

14、PMVPMV与实际与实际与实际与实际TSVTSV的偏差。的偏差。的偏差。的偏差。Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 228 30 32 34 36 38 4028 30 32 34 36 38 40热感觉的适应性热感觉的适应性热感觉的适应性热感觉的适应性Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2产热产热 热量消耗热量消耗人体蓄热人体蓄热 能量代谢能量代谢M、对外做功、对外做功W、与、与环境的显热换热和潜热交换环境的显热换热和潜热交换E对流散热对流散热C辐射散热辐射散热

15、R皮肤散湿皮肤散湿呼吸散湿呼吸散湿人体与环境的热交换人体与环境的热交换人体热人体热舒适条件：Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2人体与外界的辐射换热方程人体与外界的辐射换热方程 长波辐射长波辐射0.8 0.4 0.70.8 0.4 0.70.78 0.72 0.70.78 0.72 0.7 人体对长波辐人体对长波辐射的发射率和吸射的发射率和吸收率在收率在0.95左右左右对太阳辐射的吸收对太阳辐射的吸收Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 23、有效温度图和、有效温

16、度图和ASHRAE舒适区舒适区 v由于人的舒适感共四个环境影响因素和四个人为因素，因此不能用一由于人的舒适感共四个环境影响因素和四个人为因素，因此不能用一个单一的物理量来表示环境是否处于热舒适状态。个单一的物理量来表示环境是否处于热舒适状态。v有效温度就结合干球温度、湿球温度和空气流速的效应来反映冷热感有效温度就结合干球温度、湿球温度和空气流速的效应来反映冷热感觉的。觉的。人为因素人为因素环境因素环境因素舒适感影响因素舒适感影响因素室内空气温度室内空气温度室内空气相对湿度室内空气相对湿度人体活动量人体活动量衣着情况衣着情况人体附近的空气流速人体附近的空气流速维护结构内表面及其它物体表面温度维护

17、结构内表面及其它物体表面温度年龄年龄性别性别Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2人体活动量人体活动量年龄年龄性别性别Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2v 1919开始研究，开始研究，1967前的前的ASHRAE手册采用手册采用v 有效温度有效温度ET定义：定义：“这是一个将干球温度、湿度、空气流速这是一个将干球温度、湿度、空气流速对人体温暖感或冷感的影响综合成一个单一数值的任意指标。对人体温暖感或冷感的影响综合成一个单一数值的任意指标。它在数值上等于产生相同

18、感觉的静止饱和空气的温度。它在数值上等于产生相同感觉的静止饱和空气的温度。”v 对于正常穿着：对于正常穿着：ET=0.492Ta+0.19Pa+6.47v 对于半裸者对于半裸者:(二式条件均为二式条件均为 va0.15m/s)ET=(0.944Ta+0.056Twb)/1+0.22(Ta-Twb)v 缺点：低温条件下湿度的影响不准确缺点：低温条件下湿度的影响不准确(1)(1)有效温度有效温度ETETAir Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2有有效效温温度度ETET诺诺谟谟图图 普通衣着，坐姿普通衣着，坐姿普通衣着，坐姿普通衣着，坐姿

19、轻劳动条件。轻劳动条件。轻劳动条件。轻劳动条件。Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2(2)(2)新有效温度新有效温度ET*(ET*(GaggeGagge)v ASHRAE标准标准55-74，ASHREA手册手册1977版版v 参考空气环境：身着参考空气环境：身着0.6 clo服装静坐，空气流速服装静坐，空气流速0.15m/s，相对相对湿度湿度50，干球温度，干球温度T0v 如果同样服装和活动的人在某环境中的冷热感与上述参考空气环如果同样服装和活动的人在某环境中的冷热感与上述参考空气环境中的冷热感相同，则此环境的境中的冷热感相同

20、，则此环境的 ET*T0v 该指标只适用于着装轻薄、活动量小、风速低的环境。该指标只适用于着装轻薄、活动量小、风速低的环境。(3)(3)标准有效温度标准有效温度SET*SET*SET*=2422.5，10024，50%SET*20Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2 在同一条有效温度线在同一条有效温度线上具有相同的热感觉上具有相同的热感觉 有效温度线与有效温度线与50相相对湿度线的交点上标注着对湿度线的交点上标注着等效温度的数值，在该点等效温度的数值，在该点等效温度与干球温度相等等效温度与干球温度相等 例如，通过例如，通过t2

21、5，50的两线的交点的两线的交点的虚线即为的虚线即为25等效温等效温度线度线。Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2 热舒适方程热舒适方程 S=M-W-E-R-CS=M-W-E-R-C令人体热平衡方程中蓄热率令人体热平衡方程中蓄热率 S S0 0，得出：得出：(M W)=fcl hc(tcl-ta)+3.96 10-8 fcl(tcl+273)4 (+273)4+3.05 5.733 0.007(M W)Pa +0.42(M W 58.2)+1.73 10-2 M(5.867 Pa)+0.0014 M(34 ta)对流散热对流散

22、热辐射散热辐射散热汗液蒸发散热汗液蒸发散热呼吸潜热和显热散热呼吸潜热和显热散热皮肤扩散蒸发散热皮肤扩散蒸发散热rt人体对稳态热环境的反应描述人体对稳态热环境的反应描述-理论建立者：理论建立者：P.O.Fanger4、人体热舒适方程和、人体热舒适方程和PMV-PPD指标指标 Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2v在同样的热环境条件下，人与人的热感觉也会有所不同，因此，应该采用平在同样的热环境条件下，人与人的热感觉也会有所不同，因此，应该采用平均热感觉指标的概念，而预测的平均热感觉指标常常简称为均热感觉指标的概念，而预测的平均热感

23、觉指标常常简称为PMV。v可以合理的设想，人不舒适的程度愈大，由舒适状态偏离调节机制的热负荷可以合理的设想，人不舒适的程度愈大，由舒适状态偏离调节机制的热负荷越大。一定活动水平的热感觉是人体热负荷的函数，表明一个人的体内热平越大。一定活动水平的热感觉是人体热负荷的函数，表明一个人的体内热平衡和对所处环境的热损失之间的差异，衡和对所处环境的热损失之间的差异，Fanger收集了收集了1396名美国和丹麦受试名美国和丹麦受试者的冷热感觉资料，得出者的冷热感觉资料，得出PMV的计算式：的计算式：PMV=(0.303 e0.036 M+0.0275)TL =(0.303 e0.036 M+0.0275)

24、M W 3.05 5.733 0.007(M W)Pa0.42(M W 58.15)1.73 10-2M(5.867 Pa)fcl hc(tcl ta)0.0014 M(34 ta)3.96 10-8 fcl (tcl+273)4 (+273)4 PMV是由舒适方程得到的一个热感觉值数，体现了四种热环境变量的一定组合、是由舒适方程得到的一个热感觉值数，体现了四种热环境变量的一定组合、活动水平和着装对平均热感觉的影响的预测。活动水平和着装对平均热感觉的影响的预测。预测平均评价预测平均评价PMV（Predicted Mean Vote）PMV指标只代表了同一环境下绝大多数人的感觉，不能代表所有个人

25、的感觉。指标只代表了同一环境下绝大多数人的感觉，不能代表所有个人的感觉。PMV的计算是完全客观的，但指标的含义却是由主观感觉统计确定的。的计算是完全客观的，但指标的含义却是由主观感觉统计确定的。Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2 在同样热环境条件下，人与人之间的热感觉会存在差异，而人与人对热环境在同样热环境条件下，人与人之间的热感觉会存在差异，而人与人对热环境的反应的差异除了热感觉的不同之外，还表现在对环境满意与否的差异。因此，的反应的差异除了热感觉的不同之外，还表现在对环境满意与否的差异。因此，Fanger又提出预测不满意

26、百分数来表示人群对热环境不满意的情况，预测平均又提出预测不满意百分数来表示人群对热环境不满意的情况，预测平均不满意百分数常常简写为不满意百分数常常简写为PPD（Predicted Percent Dissatisfied）。）。预测平均不满意百分数预测平均不满意百分数PPD（Predicted Percent Dissatisfied）v PPD是通过概率分析确定某环境条件下人群不满意的百分数是通过概率分析确定某环境条件下人群不满意的百分数v PPD100 95exp(0.03353 PMV 4+0.2179 PMV2)即便达到即便达到即便达到即便达到 PMVPMV0 0，仍然有仍然有仍然有仍

27、然有5 5的人不满意。的人不满意。的人不满意。的人不满意。Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2（二）室内空气温湿度计算参数（二）室内空气温湿度计算参数 室内温湿度设计参数的确定，除了要考虑室内参数综合作用下室内温湿度设计参数的确定，除了要考虑室内参数综合作用下的舒适条件外，还应的舒适条件外，还应依据室外气温、经济条件和节能要求进行综合考虑。依据室外气温、经济条件和节能要求进行综合考虑。1、舒适性空调、舒适性空调夏季：夏季：2428，4065%，0.3m/s冬季：冬季：1822，4060%，0.2m/s2、工艺性空调、工艺性空调

28、降温性空调：有范围，无精度降温性空调：有范围，无精度恒温恒湿空调：对基数和精度都有严格要求恒温恒湿空调：对基数和精度都有严格要求净化空调：温湿度有一定要求，空气含尘大小和数量有要求净化空调：温湿度有一定要求，空气含尘大小和数量有要求Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2FOR EXAMPLEFOR EXAMPLEAir Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2影影响响室室内内参参数数稳稳定定的的因因素素影响热环境的因素影响热环境的因素温度扰量温度扰量湿度扰量湿度扰量影响洁净

29、度的因素影响洁净度的因素影响噪声的因素影响噪声的因素室外空气室外空气室内：人员、设备、敞开水源室内：人员、设备、敞开水源室外空气温度、辐射室外空气温度、辐射室内：人员、照明、设备室内：人员、照明、设备内外扰量内外扰量Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2二、室外空气计算参数二、室外空气计算参数 1、目的、目的确定围护结构传热负荷；确定新风处理负荷。确定围护结构传热负荷；确定新风处理负荷。2、室外空气温湿度的变化规律、室外空气温湿度的变化规律 a、气温的日变化气温的日变化、季节变化和年分布、季节变化和年分布(气象包络线气象包络线)

30、b、湿度的变化、湿度的变化3、夏季空调室外空气计算参数、夏季空调室外空气计算参数 a、夏季空调室外计算干、湿球温度、夏季空调室外计算干、湿球温度确定新风状态确定新风状态 b、夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度、夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度计算传热负荷计算传热负荷4、冬季空调室外空气计算参数、冬季空调室外空气计算参数 温度：采用历年平均不保证温度：采用历年平均不保证1天的日平均温度；天的日平均温度；相对湿度：采用累年最冷月平均相对湿度。相对湿度：采用累年最冷月平均相对湿度。Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2第二节 太

31、阳辐射热对建筑物的热作用 一、太阳辐射热的基本知识一、太阳辐射热的基本知识 太阳辐射能的去向太阳辐射能的去向Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2海陆风和山谷风海陆风和山谷风Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2（一）地球对太阳的相对位置（一）地球对太阳的相对位置 00+23.5-23.5赤纬赤纬赤纬赤纬d d北回归线北回归线北回归线北回归线南回归线南回归线南回

32、归线南回归线Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2 太阳辐射热量的大小用辐射强度太阳辐射热量的大小用辐射强度I来表示，它是指一平方米黑来表示，它是指一平方米黑体表面在太阳照射下所获得的热量值，体表面在太阳照射下所获得的热量值，W/m2。当太阳辐射线到达大气层时，其中一部分辐射热被大气层中的当太阳辐射线到达大气层时，其中一部分辐射热被大气层中的臭氧、水蒸气、二氧化碳等吸收；另一部分被云层中的尘埃、冰晶臭氧、水蒸气、二氧化碳等吸收；另一部分被云层中的尘埃、冰晶等反射或折射，形成无方向的散射辐射；未被吸收和散射部分则透等反射或折射，形

33、成无方向的散射辐射；未被吸收和散射部分则透过形成直射辐射。故而，到达地面的太阳辐射过形成直射辐射。故而，到达地面的太阳辐射=直射直射+散射，直射有散射，直射有方向性，散射无方向性。方向性，散射无方向性。（二）太阳辐射强度（二）太阳辐射强度地面上太阳辐射强度的影响因数地面上太阳辐射强度的影响因数 赤道赤道 纬度（纬度（）太阳赤纬（太阳赤纬（d）时角（时角（h）太阳高度角（太阳高度角（）太阳方位角（太阳方位角（A）Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2（三）建筑物外表面所受到的太阳辐射强度（三）建筑物外表面所受到的太阳辐射强度（1）

34、直射）直射辐辐射射水平面上的直射水平面上的直射强强度：度：垂直面上的直射垂直面上的直射强强度：度：（2）散射）散射辐辐射射水平面上的散射水平面上的散射辐辐射：射：垂直面上的散射垂直面上的散射辐辐射：射：（3）太阳）太阳总辐总辐射射强强度度 水平面水平面总辐总辐射射强强度：度：垂直面垂直面总辐总辐射射强强度：度：（4）围护结围护结构外表面所吸收的太阳构外表面所吸收的太阳辐辐射射热热Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2二、室外空气综合温度二、室外空气综合温度 Solar-air Temperature太阳直射辐射太阳直射辐射太阳直

35、射辐射太阳直射辐射大气长波辐射大气长波辐射大气长波辐射大气长波辐射太空散射辐射太空散射辐射太空散射辐射太空散射辐射对流换热对流换热对流换热对流换热地面反射辐射地面反射辐射地面反射辐射地面反射辐射环境长波辐射环境长波辐射环境长波辐射环境长波辐射地面长波辐射地面长波辐射地面长波辐射地面长波辐射壁体得热壁体得热壁体得热壁体得热建筑物外表面单位面积上建筑物外表面单位面积上得到的热量为：得到的热量为：为综为综合温度合温度Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷主主要要内内容容一、概述二、谐波反应法

36、三、冷负荷系数法四、模拟分析软件（一）得热量和冷负荷的基本概念（一）得热量和冷负荷的基本概念（二）得热量与冷负荷的关系（二）得热量与冷负荷的关系（三）（三）房间空气的热平衡关系房间空气的热平衡关系（四）计算方法综述（四）计算方法综述Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2一、概述一、概述（一）得热量和冷负荷的基本概念（一）得热量和冷负荷的基本概念 得热量得热量(Heat Gain HG)：是指在某一时刻由室外和室内热源散入房间的热量总和；是指在某一时刻由室外和室内热源散入房间的热量总和；瞬时冷负荷：瞬时冷负荷：是指为了维持室温恒定

37、，空调设备在单位时间内必须自室内取是指为了维持室温恒定，空调设备在单位时间内必须自室内取走的热量，也即在单位时间内必须向室内空气提供的冷量。走的热量，也即在单位时间内必须向室内空气提供的冷量。除热量：除热量：当空调系统间歇使用时，室温有当空调系统间歇使用时，室温有定的波动，引起围护结构额定的波动，引起围护结构额外的蓄热和放热，结果使得空调设备要自室内多取走一些热量。这外的蓄热和放热，结果使得空调设备要自室内多取走一些热量。这种在非稳定工况下空调设备自室内带走的热量称为除热量。种在非稳定工况下空调设备自室内带走的热量称为除热量。Air Conditioning-Chapter 2Air Cond

38、itioning-Chapter 2两种方式机理不同两种方式机理不同两种方式机理不同两种方式机理不同通过非透明围护结构的热传导通过非透明围护结构的热传导通过非透明围护结构的热传导通过非透明围护结构的热传导通过玻璃窗的得热通过玻璃窗的得热通过玻璃窗的得热通过玻璃窗的得热外表面对流换热外表面对流换热外表面对流换热外表面对流换热外表面日射通过墙体导热外表面日射通过墙体导热外表面日射通过墙体导热外表面日射通过墙体导热得得得得热热热热潜热潜热潜热潜热显热显热显热显热辐射得热辐射得热辐射得热辐射得热对流得热对流得热对流得热对流得热Air Conditioning-Chapter 2Air Conditio

39、ning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2（二）得热量与冷负荷的关系（二）得热量与冷负荷的关系v 冷负荷与得热有关，但不一定相等冷负荷与得热有关，但不一定相等v 决定因素决定因素 空调形式空调形式v 送风：送风：负荷对流部分负荷对流部分v 辐射：辐射：负荷对流部分辐射部分负荷对流部分辐射部分 热源特性：热源特性：对流与辐射的比例是多少？对流与辐射的比例是多少？围护结构热工性能：围护结构热工性能：蓄热能力如何？如果内表面完全绝热呢？蓄热能力如何？如果内表面完全绝热呢？房间的构造（角系数）房间的构造（角系数）

40、v 注意：注意：辐射的存在是延迟和衰减的根源！辐射的存在是延迟和衰减的根源！Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2得热与冷负荷的关系得热与冷负荷的关系热量热量瞬时得热量瞬时得热量瞬时冷负荷瞬时冷负荷需除去的蓄热量需除去的蓄热量蓄热量蓄热量 时间（时间（h）蓄热量蓄热量需除去的蓄热量需除去的蓄热量实际冷负荷实际冷负荷照明得热量照明得热量 时间（时间（h）热量热量Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2瞬时日照得热与冷负荷的关系2-13瞬时太阳辐射得热与房间实际冷负荷之

41、关系2-14瞬时日射得热与轻、中、重型建筑实际冷负荷之关系2-15荧光灯得热与实际负荷之关系Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2（三）（三）房间空气的热平衡关系房间空气的热平衡关系排除的对流热空气的显热增值排除的对流热空气的显热增值 室内热源对流得热室内热源对流得热 壁面对流得热壁面对流得热渗透得热渗透得热Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2室内热源对流得热室内热源对流得热室内热源对流得热室内热源对流得热室内热源得热室内热源得热 室内热源对流得热室内热源对流得

42、热热源向空调辐射板的辐射热源向壁面的辐射热源向空调辐射板的辐射热源向壁面的辐射Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2壁面对流得热壁面对流得热壁面对流得热壁面对流得热通过围护结构的导热得热通过围护结构的导热得热 本壁面获得的通过玻璃窗的日射得热本壁面获得的通过玻璃窗的日射得热 壁面对流得热壁面对流得热 本壁面向空调辐射设备的辐射本壁面向空调辐射设备的辐射 本壁面向其他壁面的长波辐射本壁面向其他壁面的长波辐射 本壁面向热源的辐射本壁面向热源的辐射Q QcondcondAir Conditioning-Chapter 2Air Con

43、ditioning-Chapter 2房间的总冷负荷房间的总冷负荷房间的总冷负荷房间的总冷负荷房间的各种得热房间的各种得热房间的各种得热房间的各种得热空气的显热增值空气的显热增值空气的显热增值空气的显热增值内表面辐射导致内表面辐射导致内表面辐射导致内表面辐射导致的传热量差值的传热量差值的传热量差值的传热量差值得热和冷负荷得热和冷负荷得热和冷负荷得热和冷负荷的差值的差值的差值的差值房间空气热平衡的数学表达式房间空气热平衡的数学表达式房间空气热平衡的数学表达式房间空气热平衡的数学表达式v 对辐射项进行了线性化而导出对辐射项进行了线性化而导出Air Conditioning-Chapter 2Air

44、 Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2（四）计算方法综述（四）计算方法综述1.1.典型负荷计算方法原理介绍典型负荷计算方法原理介绍典型负荷计算方法原理介绍典型负荷计算方法原理介绍2.2.常用的负荷求解法常用的负荷求解法常用的负荷求解法常用的负荷求解法第三类边界条件：第三类边界条件：第三类边界条件：第三类边界条件：太难求解了！太难求解了！太难求解了！太难求解了！1.1.典型负荷计算方法原理介绍典型负荷计算方法原理介绍典型负荷计算方法原理介绍典型负荷计算方法原理介绍非均匀板壁的不稳定传热

45、非均匀板壁的不稳定传热非均匀板壁的不稳定传热非均匀板壁的不稳定传热:其中内表面长波辐射：其中内表面长波辐射：其中内表面长波辐射：其中内表面长波辐射：Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 21946.USA1950s.USSR1967.Canadav 目的：目的：使负荷计算能够在工程应用中实施使负荷计算能够在工程应用中实施v 发展：发展：由不区分得热和冷负荷发展到考虑二者的区别由不区分得热和冷负荷发展到考虑二者的区别Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 22.1 稳态算

46、法稳态算法当量温差法、谐波分解法当量温差法、谐波分解法:不考虑建筑蓄热，负荷预测值偏大不考虑建筑蓄热，负荷预测值偏大2.2 动态算法，积分变换求解微分方程动态算法，积分变换求解微分方程2.2.1.谐波反应法谐波反应法 2.2.2.冷负荷系数法冷负荷系数法2.2.常用的负荷求解法常用的负荷求解法常用的负荷求解法常用的负荷求解法动态法的应用假设动态法的应用假设v1、传热过程为一维非稳定过程，原理上都对得热、冷负荷、传热过程为一维非稳定过程，原理上都对得热、冷负荷、除热量除热量加以区别加以区别 v2、将传热过程看作常系数线性热力系统，其重要特征是：、将传热过程看作常系数线性热力系统，其重要特征是：可

47、以叠加，当受多种扰量时，输出响应等于各自响应之和；可以叠加，当受多种扰量时，输出响应等于各自响应之和；系统特性不受时间变化。系统特性不受时间变化。Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 22.1 2.1 稳态算法稳态算法稳态算法稳态算法v 方法方法 采用室内外瞬时温差或平均温差，负荷与以往时采用室内外瞬时温差或平均温差，负荷与以往时刻的传热状况无关：刻的传热状况无关：QKF T v 特点特点 简单，可手工计算简单，可手工计算 未考虑围护结构的蓄热性能，计算误差偏大未考虑围护结构的蓄热性能，计算误差偏大v 应用条件应用条件 蓄热小的轻

48、型简易围护结构蓄热小的轻型简易围护结构 室内外温差平均值远远大于室内外温度的波动值室内外温差平均值远远大于室内外温度的波动值Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 22.2 2.2 动态算法动态算法动态算法动态算法v 对于常系数的线性偏微分方程，采用积分变换如傅立叶变换对于常系数的线性偏微分方程，采用积分变换如傅立叶变换 或或 拉普拉斯变换。积分变换的概念是把函数从一个域中移到另一拉普拉斯变换。积分变换的概念是把函数从一个域中移到另一个域中，在这个新的域中，函数呈现较简单的形式，因此可以个域中，在这个新的域中，函数呈现较简单的形式，

49、因此可以求出解析解。然后再对求得的变换后的方程解进行逆变换，获求出解析解。然后再对求得的变换后的方程解进行逆变换，获得最终的解。得最终的解。B B域：问题域：问题域：问题域：问题容易求解容易求解容易求解容易求解对函数进行对函数进行对函数进行对函数进行积分变换积分变换积分变换积分变换求解求解求解求解A A域：问题域：问题域：问题域：问题难以求解难以求解难以求解难以求解对函数解进行对函数解进行对函数解进行对函数解进行积分逆变换积分逆变换积分逆变换积分逆变换获得解获得解获得解获得解Air Conditioning-Chapter 2Air Conditioning-Chapter 2传递函数与输入量

50、、输出量的关系传递函数与输入量、输出量的关系传递函数与输入量、输出量的关系传递函数与输入量、输出量的关系v 传递函数传递函数G(s)仅由系统本身的特性决定，而与输入量、输仅由系统本身的特性决定，而与输入量、输出量无关，因此建筑的材料和形式一旦确定，就可求得其出量无关，因此建筑的材料和形式一旦确定，就可求得其围护结构的传递函数。这样就可以通过输入量和传递函数围护结构的传递函数。这样就可以通过输入量和传递函数求得输出量。求得输出量。如果输入原函数是指数函如果输入原函数是指数函如果输入原函数是指数函如果输入原函数是指数函数，则不需变换直接输入，数，则不需变换直接输入，数，则不需变换直接输入，数，则不