第二章空调负荷计算与送风量课件.ppt

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1、第一节 室内外空气计算参数第二节 太阳辐射对建筑物的热作用第三节 通过围护结构的得热量及形成的冷负荷第四节 室内热源、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷第五节 空调房间送风量的确定第二章第二章 空调负荷计算与送风量空调负荷计算与送风量?基本要求：?掌握室内外空气计算参数的确定方法。?理解并掌握室内各种冷负荷和湿负荷的计算原理与方法。?理解并掌握空调房间送风状态和送风量的确定方法。第二章 空调负荷计算与送风量室内外空气计算参数是负荷计算的依据。一、室内空气计算参数1、温、湿度指标温、湿度基数：所要保持的基准温度和基准相对湿度。空调精度：温度和相对湿度允许的波动范围。第一节 室内外空气计算参数on

2、t200 5 C.?n505%?如：，。2、人体热舒适方程人体通过食物获取能量，再以热量的形式释放到体外。第一节 室内外空气计算参数SMWERC?人体热平衡方程：S人体蓄热率；M人体产生的能量；W人体所作的机械功；E汗液蒸发和呼出的水蒸汽所带走的热量;R人体外表面与周围物体表面之间的辐射换热量；C人体外表面与周围环境之间的对流换热量。?人体热舒适方程为了使人体感觉舒适、保持体温恒定，要求产热和散热相等，即：S=0。第一节 室内外空气计算参数3.人体舒适感的影响因素第一节 室内外空气计算参数人为因素环境因素舒适感影响因素空气的温度空气的相对湿度人体活动量衣着情况空气的流速周围物体的表面温度（1）

3、空气的温度空气的温度越高，人体感觉越热。（2）空气的相对湿度高温时，相对湿度越大，人体感觉越热。低温时，相对湿度越大，人体感觉越冷。南方相对湿度较大，因此与北方相比，夏天感觉更热、冬天感觉更冷。第一节 室内外空气计算参数（3）空气的流速空气流速越大，人体感觉越冷。（4）周围物体的表面温度周围物体表面温度越高，人体感觉越热。（5）人体活动量人体活动量越大，人体感觉越热。（6）衣着情况衣着越厚，人体感觉越热。第一节 室内外空气计算参数4、新有效温度和舒适区第一节 室内外空气计算参数ET*?新有效温度：结合干球温度、相对湿度和空气流速对人体舒适感的影响而形成的一个综合参数。如果人体在某环境中的冷热感

4、觉与在干球温度为t、相对湿度为50%的环境中的冷热感觉相同，则该环境的等效温度就为t。?要点：第一节 室内外空气计算参数50%?等效温度线与相对湿度线交于一点，交点的干球温度就是等效温度。在等效温度线上，干球温度和相对湿度不同，但人体的冷热感觉相同。干球温度相同时，相对湿度越大，则等效温度越高。相对湿度相同时，干球温度越大，则等效温度越高。?舒适区：菱形区域平行四边形区域25的等效温度线穿过舒适区的中心，即此时人体感觉比较舒适。第一节 室内外空气计算参数5、PMV-PPD 指标1984年，提出了室内热环境的评价与测量标准 ISO 7730。?PMV（Predicted Mean Vote，预期

5、平均评价）表示绝大多数人对同一环境的冷热感觉。第一节 室内外空气计算参数PMV=0.303exp(0.036M)+0.028S?PMV的分度表第一节 室内外空气计算参数冷热感觉热暖微暖适中微凉凉冷PMV值+3+2+10-1-2-3反应出现汗滴手、额、颈等局部出汗感觉热，皮肤发粘、湿润感觉适宜，皮肤干燥感觉凉（局部关节）局部感觉冷，需加衣很冷，寒颤?PPD（Predicted Percent Dissatisfied，预期不满意百分比）表示人群对环境不满意的情况。第一节 室内外空气计算参数42PPD=10095exp(0.03353PMV+0.2179PMV)?PMV与PPD的关系PMV偏离0越

6、大，则PPD越大。PMV0时，PPD=5%，即室内为最佳舒适状态时，由于个体的差异，仍然有 5的人不满意。ISO7730 推荐值：PMV=-0.5+0.5，此时PPD10%，即允许有10%的人感觉不满意。我国推荐值：PMV=-1+1，PPD26%。第一节 室内外空气计算参数第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数6、室内空气计算参数（1）舒适性空调第一节 室内外空气计算参数参数夏季冬季具体参见采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）温度（）22281824相对湿度（%）40653060风速（m/s）0.30.2公共建筑空调室内设计参数参见 公共建筑节能设计标准（GB 5

7、0189-2005）。?要点：室内设计参数应综合考虑舒适性、室外气温、经济性和节能等因素。冬季制热时，室内空气计算温度每降低1，能耗可降低5%10%。夏季制冷时，室内空气计算温度每升高1，能耗可降低8%10%。（倡导夏季空调温度 不低于26。）第一节 室内外空气计算参数（2）工艺性空调根据工艺需要给定，同时兼顾人体的卫生要求。降温性空调：只规定温度和相对湿度的上限。恒温恒湿空调：对温度和相对湿度的基数和精度都有严格要求。净化空调：不仅对温、湿度有一定要求，还对空气含尘大小和数量有要求。第一节 室内外空气计算参数二、室外空气计算参数1、室外空气温、湿度的变化规律?温度的日变化以24小时为周期波动

8、，基本符合正弦（余弦）变化规律。白天，地面获得太阳辐射，气温升高，到下午两、三点气温最高；夜晚，地面向大气层放热，气温降低，到凌晨四、五点气温最低。第一节 室内外空气计算参数第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数?温度的季节性变化呈周期性波动，一般 7、8月最热，1、2月最冷。?湿度的日变化含湿量的日变化不大，可看作定值。相对湿度的日变化与温度相反，即相对湿度早晚大、中午小。第一节 室内外空气计算参数2、夏季室外空气计算参数夏季考虑室外气温的波动，按不稳定传热计算。为了避免浪费，按照一定的不保证时间（即允许室内参数偏离规定值的时间）来确定。?干球温度：采用历年平均不保证 50小时的

9、干球温度?湿球温度：采用历年平均不保证 50小时的湿球温度?日平均温度：采用历年平均不保证 5天的日平均温度详见附录2-1。第一节 室内外空气计算参数?逐时温度第一节 室内外空气计算参数ww pw maxw ptt(tt)cos(15225).?3、冬季室外空气计算参数冬季不考虑室外气温的波动，按稳定传热计算。?温度：采用历年平均不保证 1天的日平均温度。?相对湿度：采用累年最冷月平均相对湿度。第一节 室内外空气计算参数1、到达地面的太阳辐射强度第二节 太阳辐射对建筑物的热作用大气层表面被尘埃、臭氧、水蒸汽、二氧化碳等吸收直达地面,形成直射辐射被尘埃及各种气体反射或折射，形成散射辐射太阳辐射能

10、量（1）直射辐射有方向性，所占比例很大。与地球对太阳的相对位置（纬度、季节、昼夜）、大气透明度（附录2-2、2-3）有关。（2）散射辐射无方向性，所占比例很小。第二节 太阳辐射对建筑物的热作用2、到达围护结构外表面的太阳辐射强度与朝向有关，见附录2-4（北纬40）。第二节 太阳辐射对建筑物的热作用3、围护结构外表面吸收的太阳辐射热太阳辐射属于短波辐射。吸收系数与表面粗糙度和颜色有关，表面越粗糙、颜色越深，吸收系数越大（见 附录2-5）。表面对不同波长辐射的吸收具有选择性。黑色表面对各种波长的辐射几乎是完全吸收。白色表面对短波辐射几乎90%都反射回去，对长波辐射几乎完全吸收。（壁面刷白或挂白色窗

11、帘。）第二节 太阳辐射对建筑物的热作用4、室外空气综合温度第二节 太阳辐射对建筑物的热作用同时考虑对流和辐射作用时，得到室外空气综合温度，并非实际的室外空气温度。wwwzRItt?一、概述1、基本概念?得热量：某一时刻由室外和室内热源散入房间的总热量。由于太阳辐射经外窗进入的热量和由于室内外空气温差经围护结构传入的热量；人体、照明、设备散入房间的热量。得热量=显热（对流、辐射）+潜热（比例见表2-5）第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷?耗（失）热量：某一时刻由房间损失的总热量。?冷负荷：某一时刻为了维持室温恒定，必须从室内除去的热量（即必须向室内供应的冷量）。?热负荷：某一时刻为了维

12、持室温恒定，必须向室内供应的热量。?得湿量：某一时刻由室外和室内湿源散入房间的总湿量，包括人体散湿量和设备散湿量。第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷?湿负荷：某一时刻为了维持室内的相对湿度恒定，必须从房间除去（或增加）的湿量。冷（热）负荷和湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的依据。第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷2、得热量与冷负荷的关系冷负荷是由得热量引起的，但两者并不相等。潜热得热量和对流得热量直接散发给室内的空气，形成瞬时冷负荷。辐射得热量先被室内各表面吸收和蓄积起来，提高各表面的温度后，再以对流的形式散发给室内的空气，形成冷负荷。第三节 通过围护结构的得热量及

13、其形成的冷负荷冷负荷的峰值比得热量小，出现的时间也比得热量晚，即出现了波幅的衰减和时间的延迟。第三节第三节 通过围护结构的得热量通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷热量瞬时得热量瞬时冷负荷需除去的蓄热量蓄热量时间（h）得热量与冷负荷的关系冷负荷的衰减和延迟与建筑物的蓄热能力有关。建筑物材料的重量越大，则热容量和蓄热能力越大，冷负荷的衰减越大、延迟时间越长。第三节第三节 通过围护结构的得热量通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷及其形成的冷负荷3、室内负荷计算方法（1）稳态算法采用室内外瞬时温差或平均温差来计算室内负荷，不考虑围护结构的蓄热性能，负荷结果偏大。特点：简单、可手工计算。适用条件：蓄热

14、小的轻型、简易围护结构；室外温度的波动值远远小于室内外的温差。第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷（2）非稳态算法考虑围护结构的蓄热性能，对得热量和冷负荷加以区别。谐波反应法冷负荷系数法第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷（3）负荷计算软件（鸿业软件）（4）估算法在初步设计阶段可以采用空调负荷概算指标进行估算。第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷2Wm/空调负荷概算指标：折算到建筑物单位面积上的冷负荷，单位为。二、谐波反应法1、冷负荷的形成过程（1）由室外气温形成得热量的过程室外气温呈周期性波动，导致得热量也跟着波动。由于围护结构的蓄热特性，得热量对室外气温存在着衰减和

15、延迟。第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷?参数：传热衰减度和传热延迟时间。（2）由得热量形成冷负荷的过程由于围护结构的蓄热特性，冷负荷对得热量存在着衰减和延迟。第三节第三节 通过围护结构的得热量通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷及其形成的冷负荷f?f?参数：放热衰减度和放热延迟时间。根据内墙和楼板的放热衰减度，可以把房间分为轻型、中型、重型三种，见 表2-8。围护结构的夏季热工指标见 附录2-9。2、工程简化计算方法（1）外墙和屋顶的冷负荷第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷CLQKF t?计算时刻，h；温度波作用于围护结构内表面的时间延迟，h；温度波作用于围护结构外表面的

16、时刻，h;温度波作用时刻的负荷温差，。见 附录2-10、2-11。与制表条件不同时，应修正。?t?（2）外窗瞬变得热量形成的冷负荷第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷CLQKF t?t?瞬变得热量是由于室内外温差引起的得热量。计算时刻的负荷温差，。见 附录2-12。（3）外窗日射得热量形成的冷负荷第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷gdsnjCLQx x C C FJ?窗户的有效面积系数；地点修正系数，见附录2-13；玻璃的遮挡系数，见附录2-7；内遮阳设施的遮阳系数，见 附录2-8。计算时刻的负荷强度，见附录2-13。日射得热量是由于太阳辐射引起的得热量。gx2Wm/sCnC

17、jJ?dx例2-5：试计算北京地区某空调房间夏季围护结构得热量形成的冷负荷（计算时刻从 7点到19点）。已知：（1）屋顶：结构同附录 2-9中10号屋顶，（2）南墙：结构同附录 2-9中12号墙体，;（3）南窗：单层玻璃钢窗，挂浅色内窗帘，无外遮阳，；（4）房间类型为中型，室内设计温度为，邻室和楼下房间均为空调房间，室温均相同。第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷2F40m?0 75.?2F22m?2K4 54W(mK)./?2F16m?oNt26 C?解：（1）屋顶冷负荷第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷2oK1 10W(mC)./?0 52.?1515.?59h.?CLQ

18、KF t?2 oK1 17W(mC)./?0 23.?3192.?10h?CLQKF t?t?t?由附录2-9查得，。由附录2-11查得各时刻的负荷温差，可按公式计算屋顶冷负荷。（2）南墙冷负荷由附录2-9查得，。由附录2-10查得各时刻的负荷温差，可按公式计算外墙冷负荷。（3）南窗瞬变得热量形成的冷负荷第三节第三节 通过围护结构的得热量通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷及其形成的冷负荷t?CLQKF t?gx0 85.?dx1?sC1?gdsnjCLQx x C C FJ?nC0 5.?jJ?由附录2-12查得各时刻的负荷温差，可按公式计算冷负荷。（4）南窗日射得热量形成的冷负荷，。由附录

19、2-7、2-8查得，。由附录2-13查得各时刻的负荷强度，可按公式计算冷负荷。总冷负荷为各项冷负荷之和，其中 日射得热量形成的冷负荷最大。三、冷负荷系数法针对特定的围护结构和气象条件，求出冷负荷，然后根据传热系数和面积，得到冷负荷温度或冷负荷系数。1、外墙、屋顶、外窗瞬变得热量形成的冷负荷第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷NCLQKF(tt)l.?tl.?计算时刻的冷负荷温度，。与制表条件不同时，应修正。2、外窗日射得热量形成的冷负荷第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷snLQmaxCLQC C CFD.?LQCmaxD.?2Wm/冷负荷系数；日射得热因数的最大值，。四、冬季

20、热负荷采用稳态算法，即不考虑围护结构的蓄热性能，热负荷等于耗热量。主要是由室内外温差引起的围护结构的耗热量。1、基本耗热量第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷NWQKF(tt)?温差修正系数。2、附加耗热量（1）朝向修正率北、东北、西北朝向：010%东、西朝向：-5%东南、西南朝向：-10%-15%南向：-15%-30%第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷（2）风力附加率在不避风的高地、河边、海岸、旷野上的建筑物以及城镇、厂区内特别高处的建筑物，耗热量增加5%10%。（3）高度附加率当房间高度超过4m时，每增加1m，耗热量增加2%，但总的高度附加率不应超过 15%。第三节 通过

21、围护结构的得热量及其形成的冷负荷一、室内热源的散热量1、设备散热量（1）电动设备第四节 室内热源、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷123Q1000nn n N/?N?1n2n3n当设备、电动机均在室内时：功率，kW；电动机效率；利用系数；同时使用系数；负荷系数。当只有设备在室内时：123Q1000nn n N?当只有电动机在室内时：1231Q1000nn nN?第四节 室内热源、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷1234Q1000nn n n?4n1231Q1000nn nN?（2）电热设备考虑排风带走热量的系数。（3）电子设备2、照明散热量12Q1000nn N?1n2nQ1000N?镇流

22、器消耗功率系数；灯罩隔热系数。白炽灯：荧光灯：3、人体散热量影响因素：性别、年龄、衣着、劳动强度、环境条件第四节 室内热源、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷Qqnn?qnn?成年男子的散热量，分显热和潜热，见 表2-18；室内人数；考虑各类人员组成比例的群集系数，见 表2-17。二、室内热源散热量形成的冷负荷第四节 室内热源、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷-TCLQQJX?TT?-TJX?LQCLQCQ?谐波反应法：设备启动、开灯或人员进入房间的时刻；设备、照明和人体的作用时间；负荷强度系数，见附录2-14附录2-16，对于人体潜热散热量，取 1.0。冷负荷系数法：三、室内湿源的散湿量第

23、四节 室内热源、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷Wwnn?wq bqBWPP FB?.(-)?1、人体散湿量成年男子的散湿量，见 表2-18。2、其他湿源散湿量湿交换系数。例2-6：有一空调房间，使用时间为上午 9点到下午17点。室内有10人办公，有400W的电热设备，有3只40W的荧光灯。试计算中午 12点时设备、照明和人体的冷负荷。室内温度为26，房间类型属于中等。解：从使用时刻到计算时刻的时间为 12-9=3 小时，连续使用17-9=8 小时。查附录2-14附录2-16，设备、照明和人体显热第四节 室内热源、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷查表2-18，人体显热散热量为 61W/人，

24、潜热散热量为73W/人。第四节 室内热源、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷12CLQ400 0 81324W.?12CLQ3 40 0 784W.?12CLQ10 61 0 77 10 73 1200W.?设备冷负荷：照明冷负荷：人体冷负荷：?注意：当有多个空调房间时，总冷负荷不是取各个房间的最大冷负荷相加，而是将各个房间的冷负荷按计算时刻相加，再取最大值。第四节 室内热源、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷一、夏季送风状态及送风量的确定第五节 空调房间送风量的确定OOhd,送入风量为G、状态为O（）的空气，吸收余热Q和余湿W后，变为室内状态N（），排出室外。NNhd,OOhd,送风QW空调

25、房间送风NNhd,排风NNt?,1、确定送风状态（第I象限）（1）在h-d图上确定室内状态点N；（2）过N点作等热湿比线；第五节 空调房间送风量的确定OtOt?（3）根据送风温差确定送风温度。OtNNtNdNhOt?OtOdOhOOt?OO,maxt?的等温线与等热湿比线的交点即为送风状态 O。?热平衡：第五节 空调房间送风量的确定ONGhQGh?NONOhhQddW1000?ONddGWG10001000?NONOQWG1000hhdd?湿平衡：?送风量：?热湿比：2、计算送风量3、送风温差的选取第五节 空调房间送风量的确定ONOttt?送风温差越大，则送风温度越低、送风量越小，投资和运行费

26、用越少。送风温度过低时，冷气流会让人体感觉不适，且送风量过小时，室内温湿度的均匀性和稳定性也会受到影响。送风温差根据空调精度选取，见 表2-20。4、换气次数定义：房间送风量与房间体积之比。第五节 空调房间送风量的确定nLVh/?次送风温差越大，送风量越小，换气次数越小。所选取的送风温差应保证换气次数大于 表2-20中的值。如果换气次数小于所要求的值，则应 减小送风温差。例2-7：某空调房间夏季余热量 Q=3314W，余湿量W=0.264g/s。要求室内空气状态参数为：，。求夏季送风状态和送风量。第五节 空调房间送风量的确定oNt22 1 C?N555%?Nh46kJ kg/?Nd9.3g k

27、g/?干Q331412600W0 264.?解：（1）在h-d图上确定室内状态N，。（2）求热湿比过N点作等热湿比线。（3）取送风温差，送风温度第五节 空调房间送风量的确定oOt8 C?Oh36kJ kg/?Od8.6g kg/?干Ot作 的等温线，与等热湿比线的交点即为送风状态点O。查得：oOt22 814 C?NoNt22 C?NdNhOdOhoOt8 C?oOt14 C?O?（4）计算送风量用余热量计算：第五节 空调房间送风量的确定NOQ3314/1000G033kg/shh46 36.?NOW0 264G0 33kg/sdd9 3 8 5.?用余湿量计算：二、冬季送风状态及送风量的确定

28、冬季的室内余热量比夏季小（或者为负值），余湿量一般与夏季相同，所以热湿比比夏季小（或者为负值）（第I象限或者第IV象限），送风温度接近或高于室温（送热风）。冬季的送风温差可以比夏季大，因此送风量可以比夏季小（或者相同），但必须满足换气次数的要求。送风温度不应超过45。第五节 空调房间送风量的确定如果冬季和夏季的室内空气状态、余湿量和送风量相同，则根据送风量的计算式：第五节 空调房间送风量的确定NONOWWG10001000dddd?即冬季送风状态的含湿量与夏季相同。OOdd?例2-8：冬季室内空气状态与夏季相同：，。余热量Q=-1.105kW，余湿量W=0.264g/s，求冬季送风状态和送风量

29、。第五节 空调房间送风量的确定Nh46kJ kg/?Nd9.3g kg/?干oNt22 1 C?N555%?Q1.1054190W0 264/1000.?解：（1）在h-d图上确定室内状态N，。（2）求热湿比过N点作等热湿比线。（3）冬季采用与夏季相同的送风量第五节 空调房间送风量的确定OOd=d8.6g kg/?干Od?oOt285 C.?Oh49.35kJ kg/?O?作的等含湿量线，。则：Od?OOh?Ot?NdNhNNt?与等热湿比线的交点即为送风状态点。（4）冬季减少送风量、提高送风温度第五节 空调房间送风量的确定oOt36 C?O?Od7.2g kg/?干Oh54.9kJ kg/?

30、NOQ1.105G0 125kg/shh46 54.9.?Ot?作的等温线，与等热湿比线的交点即为送风状态点。送风量：，Ot?Od?OOh?Ot?NdNhNNt?OOh?Od?取。1、室内外空气计算参数的确定；2、室内冷负荷和湿负荷的计算；3、空调房间送风状态和送风量的确定。第二章知识要点第二章知识要点习题和思考题1、影响人体舒适感的因素有哪些？2、为了保持人体的舒适感，在以下条件发生变化时，室内空气干球温度应该怎样变化？（1）人的活动量增大；（2）空气流速降低；（3）穿的衣服加厚；（4）周围物体表面温度升高；（5）夏季空气相对湿度减小。3、PMV指标与PPD指标之间有什么关系？4、简述得热量与冷负荷的区别。5、房间的冷负荷包括哪些部分？6、为什么要对夏季的送风温差有限制？习题和思考题7、某空调房间夏季余热量 Q=3906W，冬季余热量Q=-1299W，余湿量W=0.31g/s。要求室内空气状态参数为：，。求夏季和冬季的送风状态和送风量（设全年送风量不变）。8、某空调房间夏季余热量 Q=116482W，无余湿量。要求室内空气状态参数为：，。允许送风温差。试确定夏季的送风状态和送风量。oNt22 1 C?N555%?oNt22 C?N55%?oOt7 C?习题和思考题