《负荷计算与送风量》PPT课件.ppt
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1、山东建筑大学山东建筑大学1空调负荷计算与送风量空调负荷计算与送风量热能学院建环教研室热能学院建环教研室热能学院建环教研室热能学院建环教研室山东建筑大学山东建筑大学2本章主要内容本章主要内容 1 1 1 1 空调室内外空气计算参数确定空调室内外空气计算参数确定空调室内外空气计算参数确定空调室内外空气计算参数确定 2 2 2 2 空调房间冷负荷构成空调房间冷负荷构成空调房间冷负荷构成空调房间冷负荷构成 3 3 3 3 空调房间热负荷计算空调房间热负荷计算空调房间热负荷计算空调房间热负荷计算 4 4 4 4 空调房间冷负荷估算指标空调房间冷负荷估算指标空调房间冷负荷估算指标空调房间冷负荷估算指标 5
2、 5 5 5 空调房间送风量确定空调房间送风量确定空调房间送风量确定空调房间送风量确定山东建筑大学山东建筑大学3-1-1 室内空气计算参数确定室内空气计算参数确定1 1、室内空调设计参数的表示方法、室内空调设计参数的表示方法、室内空调设计参数的表示方法、室内空调设计参数的表示方法 t n=201t n=201 n=5010%n=5010%空调基准温度(湿度)空调精度山东建筑大学山东建筑大学42 2、空调的种类、空调的种类、空调的种类、空调的种类(1 1)工艺性空调)工艺性空调)工艺性空调)工艺性空调以工艺要求的参数为主要控制对象以工艺要求的参数为主要控制对象以工艺要求的参数为主要控制对象以工艺
3、要求的参数为主要控制对象 a.a.精度高精度高精度高精度高 对测量和控制设备及控制算法要求高对测量和控制设备及控制算法要求高对测量和控制设备及控制算法要求高对测量和控制设备及控制算法要求高 b.b.参数少参数少参数少参数少 多数仅对一两个参数有高要求多数仅对一两个参数有高要求多数仅对一两个参数有高要求多数仅对一两个参数有高要求(2 2)舒适性空调)舒适性空调)舒适性空调)舒适性空调以人的舒适度要求的参数为控制对象。以人的舒适度要求的参数为控制对象。以人的舒适度要求的参数为控制对象。以人的舒适度要求的参数为控制对象。应用场合:商用建筑,居住建筑应用场合:商用建筑,居住建筑应用场合:商用建筑,居住
4、建筑应用场合:商用建筑,居住建筑处理参数处理参数处理参数处理参数:温度、湿度、风速温度、湿度、风速温度、湿度、风速温度、湿度、风速(平均值、脉动频率、平均值、脉动频率、平均值、脉动频率、平均值、脉动频率、脉动幅脉动幅脉动幅脉动幅度度度度)、空气质量、空气质量、空气质量、空气质量(新鲜度、气味、洁净度、新鲜度、气味、洁净度、新鲜度、气味、洁净度、新鲜度、气味、洁净度、VOCVOC浓度、负离浓度、负离浓度、负离浓度、负离子含量子含量子含量子含量)、平、平、平、平 均辐射温度、噪声、压力等。均辐射温度、噪声、压力等。均辐射温度、噪声、压力等。均辐射温度、噪声、压力等。山东建筑大学山东建筑大学53 3
5、 3 3、人体热舒适的概念、人体热舒适的概念、人体热舒适的概念、人体热舒适的概念(1 1)人体热平衡)人体热平衡)人体热平衡)人体热平衡 S=M-W-E-R-CSS人体蓄热率人体蓄热率人体蓄热率人体蓄热率M M 人体能量代谢率人体能量代谢率人体能量代谢率人体能量代谢率W W 人体所做机械功人体所做机械功人体所做机械功人体所做机械功E E 人体汗液蒸发和呼吸所带走的热量人体汗液蒸发和呼吸所带走的热量人体汗液蒸发和呼吸所带走的热量人体汗液蒸发和呼吸所带走的热量R R 人体与周围表面之间的辐射换热量人体与周围表面之间的辐射换热量人体与周围表面之间的辐射换热量人体与周围表面之间的辐射换热量C C 人体
6、与周围环境之间的对流换热量人体与周围环境之间的对流换热量人体与周围环境之间的对流换热量人体与周围环境之间的对流换热量山东建筑大学山东建筑大学6(2 2)影响热体热舒适的主要因素)影响热体热舒适的主要因素)影响热体热舒适的主要因素)影响热体热舒适的主要因素 室内空气温度、相对湿度、人体附近空气流速、围护室内空气温度、相对湿度、人体附近空气流速、围护室内空气温度、相对湿度、人体附近空气流速、围护室内空气温度、相对湿度、人体附近空气流速、围护结构内表面及其他物体表面温度、人体活动量、年龄、结构内表面及其他物体表面温度、人体活动量、年龄、结构内表面及其他物体表面温度、人体活动量、年龄、结构内表面及其他
7、物体表面温度、人体活动量、年龄、衣着等有关衣着等有关衣着等有关衣着等有关(3 3)热舒适指标)热舒适指标)热舒适指标)热舒适指标PMVPMV(预期平均评价):人体对热环境的冷热感觉(预期平均评价):人体对热环境的冷热感觉PPD PPD(预期平均不满意百分率)(预期平均不满意百分率):对热环境不满意的百:对热环境不满意的百分数分数ISO7730ISO7730对对PMV-PPDPMV-PPD指标的推荐值为指标的推荐值为PMV=-0.5+0.5 PMV=-0.5+0.5;PPD10%PPD10%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PMVPMV3 32 21 10 0-1-1-2-2
8、-3-3山东建筑大学山东建筑大学7ASHRAEASHRAE舒适区舒适区舒适区舒适区BB 在同一条有效温度在同一条有效温度在同一条有效温度在同一条有效温度线上具有相同的热感线上具有相同的热感线上具有相同的热感线上具有相同的热感觉觉觉觉B坎萨斯州立大学实验坎萨斯州立大学实验条件:条件:0.60.8 clo坐坐着着B 55-74条件:条件:0.81clo坐着但活动坐着但活动稍大稍大山东建筑大学山东建筑大学84 4、室内设计计算参数的确定、室内设计计算参数的确定、室内设计计算参数的确定、室内设计计算参数的确定:对舒适性空调室内设计计算参数包括温度、湿度、对舒适性空调室内设计计算参数包括温度、湿度、风速
9、、室内污染物浓度、噪声、最小新风量(根据风速、室内污染物浓度、噪声、最小新风量(根据人体热舒适情况确定)。人体热舒适情况确定)。室内设计计算参数的选择取决于:室内设计计算参数的选择取决于:室内设计计算参数的选择取决于:室内设计计算参数的选择取决于:vv建筑房间使用功能对舒适性的要求建筑房间使用功能对舒适性的要求vv所处地区、冷热源情况、经济条件和节能要求等因所处地区、冷热源情况、经济条件和节能要求等因素素山东建筑大学山东建筑大学9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规定规定规定 舒适性空调室内设计计算参数舒适性空调室内设计
10、计算参数舒适性空调室内设计计算参数舒适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)m/s)夏季夏季冬季冬季2228222818 2418 244065406530 6030 60 0.3 0.3 0.2 0.2山东建筑大学山东建筑大学10-2 室外空气计算参数确定室外空气计算参数确定1 1、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4545点钟最低,到下午点钟最低,到下午2323点钟室外点钟室外气温达到最高值。每日气温变化可近似为气温达到最高值。每日气温变化可
11、近似为2424小时的小时的周期波动。周期波动。一日之内,室外空气室外空气的含湿量变化不大。一日之内,室外空气室外空气的含湿量变化不大。2 2、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的最热月份一般在七全国各地的最热月份一般在七 八月份,最冷月份一八月份,最冷月份一般在一月。般在一月。夏季室外空气含湿量较大,冬季较小。夏季室外空气含湿量较大,冬季较小。山东建筑大学山东建筑大学113 3、夏季空调室外计算参数的确定、夏季空调室外计算参数的确定、夏季空调室外计算参数的确定、夏季空调室外计算参数的确定(t,ts)(t,ts)
12、(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 t t采用历年平均采用历年平均不保证不保证5050小时小时的干球温度。的干球温度。(2 2)夏季空调室外计算湿球温度)夏季空调室外计算湿球温度ts ts采用历年平均采用历年平均不保证不保证5050小时小时的湿球温度的湿球温度山东建筑大学山东建筑大学124 4、冬季空调室外计算参数的确定、冬季空调室外计算参数的确定、冬季空调室外计算参数的确定、冬季空调室外计算参数的确定(t,(t,)(1 1)冬季空调室外计算干球温度)冬季空调室外计算干球温度t t采用历年平均采用历年平均不保证不保证不保证不保证1 1天天天天的日平均温度。的日平均温度
13、。(2 2)冬季空调室外计算相对湿度)冬季空调室外计算相对湿度 采用累年最冷月平均相对湿度。采用累年最冷月平均相对湿度。注意:当采用采暖设备供暖时,应使用冬季采暖室外注意:当采用采暖设备供暖时,应使用冬季采暖室外计算温度来计算采暖热负荷。计算温度来计算采暖热负荷。空调室外设计计算参数主要由当地气象参数确定空调室外设计计算参数主要由当地气象参数确定空调室外设计计算参数主要由当地气象参数确定空调室外设计计算参数主要由当地气象参数确定。山东建筑大学山东建筑大学131 1、计算空调热湿负荷的目的、计算空调热湿负荷的目的、计算空调热湿负荷的目的、计算空调热湿负荷的目的 空调系统的作用是在排除热湿负荷的同
14、时维持空调系统的作用是在排除热湿负荷的同时维持室内要求的温度和湿度;热湿负荷的大小对空调系室内要求的温度和湿度;热湿负荷的大小对空调系统的规模有决定性的影响。统的规模有决定性的影响。2 2、空调热湿负荷的形成机理、空调热湿负荷的形成机理、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湿负荷是由于室内外空气含湿量不同及室内人员和湿湿负荷是由于室内外空气含湿量不同及室内人员和湿源造成源造成2 空调冷负荷计算空调冷负荷计算山东建筑大学山东建筑大学14uu建筑本身的热工性能建筑本身的热工性能建筑本身的热工性能建筑本身的热工性能uu 外
15、扰:室外气候参数,邻室外扰:室外气候参数,邻室外扰:室外气候参数,邻室外扰:室外气候参数,邻室的空气温湿度的空气温湿度的空气温湿度的空气温湿度uu 内扰:室内设备、照明、人内扰:室内设备、照明、人内扰:室内设备、照明、人内扰:室内设备、照明、人员等室内员等室内员等室内员等室内 热湿源热湿源热湿源热湿源山东建筑大学山东建筑大学153、得热量、冷负荷、得热量、冷负荷基本概念基本概念uu得热量:得热量:得热量:得热量:在某一时刻由外界进入空调房间和在某一时刻由外界进入空调房间和在空调房间内所产生的热量的总和。在空调房间内所产生的热量的总和。uu潜热得热和显热得热:潜热得热和显热得热:潜热得热和显热得
16、热:潜热得热和显热得热:uu冷负荷:冷负荷:冷负荷:冷负荷:是为维持室内温度恒定,在某一时是为维持室内温度恒定,在某一时刻需要供刻需要供 给房间的冷量给房间的冷量uu得热量、冷负荷得热量、冷负荷得热量、冷负荷得热量、冷负荷二者的关系二者的关系二者的关系二者的关系 得热量大于等于冷负荷(瞬变负荷和渐变负得热量大于等于冷负荷(瞬变负荷和渐变负荷)荷)uu冷负荷的大小与围护结构的蓄热特性有关,冷负荷的大小与围护结构的蓄热特性有关,冷负荷的大小与围护结构的蓄热特性有关,冷负荷的大小与围护结构的蓄热特性有关,蓄热能力越大,冷负荷的峰值越小。蓄热能力越大,冷负荷的峰值越小。蓄热能力越大,冷负荷的峰值越小。
17、蓄热能力越大,冷负荷的峰值越小。山东建筑大学山东建筑大学16时间得热冷负荷设计冷负荷负荷一般不是恒定负荷一般不是恒定负荷一般不是恒定负荷一般不是恒定不变的。空调设计不变的。空调设计不变的。空调设计不变的。空调设计负荷一般指的是负负荷一般指的是负负荷一般指的是负负荷一般指的是负荷的最大值。荷的最大值。荷的最大值。荷的最大值。山东建筑大学山东建筑大学174、常用的负荷求解法、常用的负荷求解法uu稳态算法稳态算法稳态算法稳态算法 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uu 动态算法动态算法动态算法动态算法,积分变换求解微分方程,积分变换求解微分方程 冷负荷系数法、谐波反应法:夏
18、季设计日动冷负荷系数法、谐波反应法:夏季设计日动态模拟态模拟uu 计算机模拟计算机模拟计算机模拟计算机模拟软件软件软件软件 DOE2DOE2、EnergyPlus(EnergyPlus(美国美国)、HASP(HASP(日本日本)、ESP(ESP(英国英国)DeST(DeST(中国,清华中国,清华)山东建筑大学山东建筑大学18稳态算法稳态算法uu 方法方法 采用室内外瞬时温差或平均温差,负荷与以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:往时刻的传热状况无关:Q QKFKF T T uu 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
19、结构的蓄热性能,计算误差偏大uu 应用条件应用条件 蓄热小的轻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室内外温差平均值远远大于室内外温度的波动值动值山东建筑大学山东建筑大学19稳态算法举例:稳态算法举例:稳态算法举例:稳态算法举例:北京室外气温和室内控制温度比北京室外气温和室内控制温度比北京室外气温和室内控制温度比北京室外气温和室内控制温度比较较较较山东建筑大学山东建筑大学20uu冷负荷系数法原理冷负荷系数法原理冷负荷系数法原理冷负荷系数法原理 冷负荷系数法是在冷负荷系数法是在传递函数法的基础上为便于在工传递函数法的基础上为便于在工程中进行手算而建立起来的
20、一种简化计算法。通过程中进行手算而建立起来的一种简化计算法。通过冷负冷负荷温度和冷负荷系数直接从各种扰量值求得各分项逐时荷温度和冷负荷系数直接从各种扰量值求得各分项逐时冷负荷。冷负荷。uu谐波反应法原理谐波反应法原理谐波反应法原理谐波反应法原理 (1 1)室外空气综合温度呈周期性波动,温度波幅由)室外空气综合温度呈周期性波动,温度波幅由外向内逐渐衰减和延迟的。外向内逐渐衰减和延迟的。(2 2)室外空气综合温度的概念)室外空气综合温度的概念 即为室外空气逐时温度即为室外空气逐时温度+太阳辐射当量温度太阳辐射当量温度-围围护结构和周围物体之间的长波辐射护结构和周围物体之间的长波辐射动态算法动态算法
21、(空调冷负荷计算方法)(空调冷负荷计算方法)(空调冷负荷计算方法)(空调冷负荷计算方法)山东建筑大学山东建筑大学215、空调房间冷负荷构成、空调房间冷负荷构成(三部分三部分)(1)围护结构传热形成冷负荷通过围护通过围护通过围护通过围护结构的显结构的显结构的显结构的显热得热热得热热得热热得热通过非透光围护结通过非透光围护结通过非透光围护结通过非透光围护结构的得热构的得热构的得热构的得热通过透光围护结构通过透光围护结构通过透光围护结构通过透光围护结构的得热的得热的得热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的导热外表面日射通过墙体的导热外表面日射通过墙体的导
22、热外表面日射通过墙体的导热两种得热方式机理不同两种得热方式机理不同通过透光围护结构的日射得热通过透光围护结构的日射得热通过透光围护结构的日射得热通过透光围护结构的日射得热通过透光围护结构的热传导通过透光围护结构的热传导通过透光围护结构的热传导通过透光围护结构的热传导山东建筑大学山东建筑大学22.外墙、屋面温差传热形成冷负荷外墙、屋面温差传热形成冷负荷外墙、屋面温差传热形成冷负荷外墙、屋面温差传热形成冷负荷 QQc(c()=AK(t=AK(tc(c()-t-t R R)t tc(c()-=(-=(t tc(c()+t+t d d)k)k k k A A、K-K-围护结构传热系数(可查表)和传热面
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