03负荷计算.ppt
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1、空调负荷计算空调负荷计算主讲:刘买花主讲:刘买花时间:时间:2022/12/202022/12/202022/12/201空调负荷计算空调负荷计算正确确定冷热湿负荷的意义:正确确定冷热湿负荷的意义:负荷负荷计算是暖通空调设计的依据,是确计算是暖通空调设计的依据,是确定空调系统送风量和空调设备容量定空调系统送风量和空调设备容量以及系统管道大小的依据。以及系统管道大小的依据。2 2空调负荷计算空调负荷计算主要内容主要内容主要内容主要内容设计计算参数设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算空调负荷估算指标空调负荷估算指标负荷计算软件简介负荷计算软件简介12343 31、设计计算参数、设计计算参数空调负荷
2、计算空调负荷计算室外空气温度的日变化规律室外空气温度的日变化规律室外空气温度的日变化规律室外空气温度的日变化规律气温一般在凌晨气温一般在凌晨气温一般在凌晨气温一般在凌晨4545点点点点钟最低,到下午钟最低,到下午钟最低,到下午钟最低,到下午2323点点点点钟室外气温达到最高值。钟室外气温达到最高值。钟室外气温达到最高值。钟室外气温达到最高值。一日之内,室外空气的含湿量变化不大。一日之内,室外空气的含湿量变化不大。一日之内,室外空气的含湿量变化不大。一日之内,室外空气的含湿量变化不大。室外空气温度的季节变化规律室外空气温度的季节变化规律室外空气温度的季节变化规律室外空气温度的季节变化规律全国各地
3、的最热月份一般在全国各地的最热月份一般在全国各地的最热月份一般在全国各地的最热月份一般在7878月份月份月份月份,最冷,最冷,最冷,最冷月份一般在月份一般在月份一般在月份一般在1 1月月月月。夏季室外空气含湿量较大,。夏季室外空气含湿量较大,。夏季室外空气含湿量较大,。夏季室外空气含湿量较大,冬季较小。冬季较小。冬季较小。冬季较小。1.1、室外设计气象参数、室外设计气象参数4 41、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算1 1)夏季空调室外计算干球温度)夏季空调室外计算干球温度)夏季空调室外计算干球温度)夏季空调室外计算干球温度t twgwg、湿球温度:湿球温度:湿球温度:湿球温度
4、:历年平均不保证历年平均不保证历年平均不保证历年平均不保证5050小时。小时。小时。小时。1.1、室外设计气象参数、室外设计气象参数余弦函数法:余弦函数法:余弦函数法:余弦函数法:t twtwt=t=twpwp+(+(t twgwg-t-twpwp)cos(15)cos(15-225225 )3 3)夏季)夏季)夏季)夏季设计日的逐时干球温度设计日的逐时干球温度设计日的逐时干球温度设计日的逐时干球温度t twtwt展开方法展开方法展开方法展开方法1 1:2 2)夏季空调室外计算日平均温度)夏季空调室外计算日平均温度)夏季空调室外计算日平均温度)夏季空调室外计算日平均温度t twpwp:历年平均
5、不保证历年平均不保证历年平均不保证历年平均不保证5 5天的日平均温度天的日平均温度天的日平均温度天的日平均温度5 51、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算1.1、室外设计气象参数室外设计气象参数日较差法:日较差法:twt=twp+tr=twp+(twg-twp)/0.52式中式中 tr为夏季室外计算平均日较差为夏季室外计算平均日较差()展开方法展开方法展开方法展开方法2 2:室外空气温度逐时变化系数室外空气温度逐时变化系数 6 61、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算两种方法计算结果比较:两种方法计算结果比较:两种方法计算结果比较:两种方法计算结果比较:北京夏季
6、设计日室外逐时干球温度变化北京夏季设计日室外逐时干球温度变化北京夏季设计日室外逐时干球温度变化北京夏季设计日室外逐时干球温度变化7 71、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算5)冬季室外计算相对湿度值:)冬季室外计算相对湿度值:累年最冷月平均相对湿度累年最冷月平均相对湿度4)冬季空调室外计算温度:)冬季空调室外计算温度:历年平均不保证历年平均不保证1天的日平均温度天的日平均温度(6)室外综合温度)室外综合温度tz=tw+I/w-R/w 8 81、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算l空气调节(空气调节(AirConditioning)的意义在于的意义在于向人们提供适
7、宜的内部空间环境。向人们提供适宜的内部空间环境。l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l舒适性空调室内设计计算参数包括舒适性空调室内设计计算参数包括温度、温度、湿度、风速、室内污染物浓度、噪声、最湿度、风速、室内污染物浓度、噪声、最小新风量小新风量(根据(根据人体热舒适人体热舒适情况确定)。情况确定)。1.2、室内设计参数室内设计参数9 91、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算v人体的热平衡人体的热平衡v人体的热舒适人体的热
8、舒适v热舒适的评价热舒适的评价人体热舒适感人体热舒适感10101、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算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人体所做机械功人体所做机械功R人体与周围环境间的辐射换热人体与周围环境间的辐射换热E人体汗液蒸发和呼吸所带走的人体汗液蒸发和呼吸所带走的热量热量C人体与周围环境间的对流换热人体与周围环境间的对流换热人体热平衡方程人体热平衡方程11111、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算此外还与年龄性别不同有明显差别此外还与年龄性别不同有明显差别l l男性基础代谢量明显高于女性男性基础代谢量明显高于女性l
9、 l少儿、幼儿明显高于成年、老年。少儿、幼儿明显高于成年、老年。M 人体通过新陈代谢产生的能量,主人体通过新陈代谢产生的能量,主要取决于人体活动量的大小要取决于人体活动量的大小12121、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算l l在某些活动中,人可能作外部功,如爬山在某些活动中,人可能作外部功,如爬山而获得势能,做这些工作所消耗的能量则而获得势能,做这些工作所消耗的能量则取自代谢自由代能。人体所放出的热量被取自代谢自由代能。人体所放出的热量被称为新陈代谢产热量称为新陈代谢产热量H,这个热量小于新陈这个热量小于新陈代谢自由能产热量。代谢自由能产热量。l lH=MWW 人体所作的机械
10、功人体所作的机械功13131、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算人体是高效的能量转化系人体是高效的能量转化系统吗?统吗?14141、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算l人人体体与与外外界界的的对对流流、辐辐射射和和蒸蒸发发都都受受到到人体衣着情况的影响。人体衣着情况的影响。l人人体体对对流流换换热热与与周周围围空空气气温温度度、空空气气流流速有关。速有关。l汗汗液液蒸蒸发发与与空空气气温温度度、湿湿度度、空空气气流流速速有关。有关。l人人体体周周围围环环境境物物体体的的表表面面温温度度影影响响人人体体的辐射散热强度。的辐射散热强度。15151、设计计算参数、设计
11、计算参数空调负荷计算空调负荷计算影响热平衡的因素影响热平衡的因素 M M W W C C R R E E S=0 S=0v人的因素:人的因素:l活动量活动量l衣着衣着v环境因素:环境因素:l空气干球温度空气干球温度l空气相对湿度空气相对湿度l人体附近的空气流速人体附近的空气流速l平均辐射温度平均辐射温度16161、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算典型活动的产热量典型活动的产热量返回17171、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算典型服装的热阻值典型服装的热阻值18181、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算服装热阻值(服装热阻值(clo)短袖薄衫,
12、绵织内衣裤短袖薄衫,绵织内衣裤0.2薄裤子,短袖衬衫薄裤子,短袖衬衫0.5保暖的长袖衫,全身套裙保暖的长袖衫,全身套裙0.7薄裤子,背心,长袖衬衫薄裤子,背心,长袖衬衫0.7薄裤子,背心,长袖衬衫,夹克薄裤子,背心,长袖衬衫,夹克0.9厚三件套西服,长内衣裤厚三件套西服,长内衣裤1.5返回19191、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算l“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”lFanger教授提出热舒适的三个条件:教授提出热舒适的三个条件:1)人体必须处于人体必须处于热平衡热平衡状态,以便使人体对环状态,以便使人体对环境的散热量等于人体的体内产热量,并且蓄热境的
13、散热量等于人体的体内产热量,并且蓄热量为零,即:量为零,即:M-W-C-R-E=0(S=0)2)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3)人体应具有最佳排汗率)人体应具有最佳排汗率 什么是热舒适?什么是热舒适?返回20201、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算PMV(PredictedMeanVote):预测:预测的平均热感觉指标常常简称为人体对热环的平均热感觉指标常常简称为人体对热环境的冷热感觉境的冷热感觉热感觉热感觉 热热暖暖微暖微暖 适中适中 微凉微凉凉凉冷冷PMV3210-1-2-3热舒适指标热舒适指标PPD(Predicted
14、Percent Dissatisfied):对热环境不满意的百分数:对热环境不满意的百分数21211、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算人体热感觉的标度人体热感觉的标度热热+3见汗滴见汗滴暖暖+2局局部部见见汗汗(手手、额额、颈颈等)等)稍暖稍暖+1感热,皮肤发粘湿润感热,皮肤发粘湿润正常正常0感觉适宜,皮肤干燥感觉适宜,皮肤干燥稍稍凉凉-1感感凉凉(局局部部关关节节,可可忍忍受)受)凉凉-2局局部部感感冷冷不不适适,需需加加衣衣冷冷-3很冷,可见鸡皮或寒很冷,可见鸡皮或寒颤颤22221、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算l在同样的热环境条件下,人与人的热在同样
15、的热环境条件下,人与人的热感觉也会有所不同,因此,应该采平感觉也会有所不同,因此,应该采平均热感觉指标的概念,均热感觉指标的概念,23231、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算l在在同同样样热热环环境境条条件件下下,人人与与人人之之间间的的热热感感觉觉会会存存在在差差异异,而而人人与与人人对对热热环环境境的的反反应应的的差差异异除除了了热热感感觉觉的的不不同同之之外外,还还表表现现在在对对环环境境满满意意与与否否的的差差异异。因因此此,FangerFanger又又提提出出预预测测不不满满意意百百分分数数来来表表示示人人群群对对热热环环境境 不不 满满 意意 的的 情情 况况,常
16、常 简简 写写 为为PPDPPD(PredictedPredicted Percent Percent DissatisfiedDissatisfied)。)。lISO7730对对PMV-PPD指标的推荐值为指标的推荐值为PMV=-0.5+0.5PPD10%24241、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算PMV与与PPD的关系的关系vPPD是通过概率分析确定某环境条件下是通过概率分析确定某环境条件下人群不满意的百分数人群不满意的百分数 PPD100 95exp(0.03353 PMV 4+0.2179 PMV2)即便即便 PMVPMV0 0,仍仍然有然有5 5的人不满的人不满意。
17、意。25251、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计算1.2、室内设计参数室内设计参数室内空气计算参数确定考虑因素室内空气计算参数确定考虑因素:房间使用功能房间使用功能采暖通风与空气调节设计规范采暖通风与空气调节设计规范采暖通风与空气调节设计规范采暖通风与空气调节设计规范规定舒适规定舒适规定舒适规定舒适性空调室内设计计算参数。性空调室内设计计算参数。性空调室内设计计算参数。性空调室内设计计算参数。季节季节温度温度()相对湿度相对湿度(%)风速风速(m/s)夏季夏季冬季冬季2228182440653060 0.3 0.2返回26261、设计计算参数、设计计算参数空调负荷计算空调负荷计
18、算公共建筑公共建筑节能设计标节能设计标准准中新风中新风设计量取值设计量取值27272、空调负荷计算、空调负荷计算空调负荷计算空调负荷计算2.1、空调冷负荷计算、空调冷负荷计算(1)空调热湿负荷的形成机理:)空调热湿负荷的形成机理:室内外温差传热形成室内外温差传热形成太阳辐射太阳辐射室内热源室内热源(2)湿负荷)湿负荷是由于室内外空气含湿是由于室内外空气含湿量不同及室内人员和湿源造成量不同及室内人员和湿源造成28282、空调负荷计算、空调负荷计算空调负荷计算空调负荷计算得热量:得热量:在某一时刻由室外和室内热在某一时刻由室外和室内热源散入房间热量的总和。源散入房间热量的总和。冷负荷:冷负荷:在某
19、一时刻为保证房间恒温在某一时刻为保证房间恒温恒湿,需向房间供应的冷量,称为冷恒湿,需向房间供应的冷量,称为冷负荷。负荷。(3)得热量与冷负荷的关系)得热量与冷负荷的关系29292、空调负荷计算、空调负荷计算空调负荷计算空调负荷计算得热量、冷负荷得热量、冷负荷二者的关系:二者的关系:由于墙体等的蓄热作用,得热量与冷由于墙体等的蓄热作用,得热量与冷负荷有时不等。负荷有时不等。时间时间得热得热设计冷负荷设计冷负荷冷负荷冷负荷1230302、空调负荷计算、空调负荷计算空调负荷计算空调负荷计算(4)空调冷负荷计算方法)空调冷负荷计算方法冷负荷系数法和谐波反应法冷负荷系数法和谐波反应法基本原理:基本原理:
20、建立在传递函数法的基础上,只建立在传递函数法的基础上,只与系统本身特性有关,而与输出量、输入量与系统本身特性有关,而与输出量、输入量无关无关。31312、空调负荷计算、空调负荷计算空调负荷计算空调负荷计算室内冷负荷包括:室内冷负荷包括:围护结构围护结构传热形成的冷负荷;传热形成的冷负荷;透过透过窗户窗户日射得热形成的冷负荷;日射得热形成的冷负荷;人员、设备、照明人员、设备、照明散热形成的冷负荷。散热形成的冷负荷。32322、空调负荷计算、空调负荷计算空调负荷计算空调负荷计算A、围护结构、围护结构(墙、屋面等)冷负荷计算墙、屋面等)冷负荷计算Q=KA(Tc-TR)Tc=(Tc+Td)K K KK
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