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第2章 热负荷、冷负荷与湿负荷计算华北电力大学-荆有印为了保持建筑物的热湿环境，在某一时刻需向房间供应的冷量称为冷负荷；相反，为了补偿房间失热需向房间供应的热量称为热负荷；为了维持房间相对湿度恒定需从房间除去的湿量称为湿负荷。
热负荷、冷负荷与湿负荷是暖通空调工程设计的基本依据，暖通空调设备容量的大小主要取决于热负荷、冷负荷与湿负荷的大小。
热负荷、冷负荷与湿负荷=f(室外气象参数,室内空气参数)2.1 室内外空气计算参数2.1.1 室外空气计算参数1. 夏季空调室外计算参数空调室外计算干球温度：取室外历年平均不保证50h 的干球温度；空调室外计算湿球温度：取室外历年平均不保证50h 的湿球温度。
空调室外计算日平均温度：取室外历年平均不保证5d 的平均温度；空调室外设计日逐时温度，按下式计算：d m o r t t t ∆+=β. (2-1)式中 m o t .—夏季空调室外计算日平均温度，℃； β—室外空气温度逐时变化系数，按表2-1确定；d t ∆—夏季空调室外计算平均日较差，℃，s o t .—夏季空调室外计算干球温度，℃。
表2-1空调室外空气计算温度：采用历年平均不保证1d 的日平均温度；空调室外空气计算相对湿度：采用历年一月份平均相对湿度的平均值。
3．冬季采暖室外计算温度和冬季通风计算温度采暖室外计算温度：取历年平均不保证5天的日平均温度； 通风室外计算温度：取累年最冷月平均温度；4．夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度通风室外计算温度：取历年最热月14时的月平均温度的平均值；通风室外计算相对湿度：取历年最热月14时的月平均相对湿度的平均值。
2.1.2 室内空气计算参数1．室内空气计算参数的主要影响因素 ⑴建筑房间使用功能对舒适性的要求。
⑵地区、冷热源情况、经济条件和节能要求等因素。
2．室内空气计算参数的选择根据我国国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19-87)的规定： ⑴对舒适性空调和采暖夏季：温度 24-28℃ 相对湿度 40％-65％： 风速 ≯0.3m/s 。
常用设计计算公式总热量：Unit:kcal/h1RT=3.5kw1P=2.324kw1kw=860kcal/h1k=4.27J1、QT=QS+QL空气冷却：QT=0.24*&*L*(h1-h2)QT-----空气的总热量 QS-----空气的显热量QL-----空气的潜热量 & -----空气的比重取1.2 kg/m3L -----室内总送风量M3/H h1 -----空气的初焓值kJ/kgH2 -----空气的终焓值kJ/kg2、显热量: Unit:kcal/hQS=Cp*&*L*(T1-T2)Cp ---空气的比热取0.24kcal/ kg T1 --空气最初的干球温度T2 -----空气最终的干球温度3、潜热量: Unit:kcal/hQL=600*&*L*(W1-W2)W1 ----空气最初水分含量kg/ kgW2 ----空气最终水分含量kg/ kg4、冷冻水量: Unit:L/SV1=Q1/4.187*(T1-T2)Q 1-----主机制冷量(KW), T1-T2 -----主机进出水温差5、冷却水量: Unit:L/SV2=Q2/4.187*(T1-T2)Q2=Q1+NQ2-----冷却热量KW T1-T2 -----主机冷却水进出水温度N -----制冷机组耗电功率KW6、电机满载电流计算: Unit:AFAL=N/1.732*U*COS@7、新风量: Unit:M3/HL0 =n*Vn -----房间换气次数 V -----房间体积8、送风量: Unit:M3/H空气冷却:L= QS/ Cp*&*(T1-T2)QS -----显热量kcal/h Cp ---空气的比热取0.24kcal/ kgT1 --空气最初的干球温度 T2 --空气最终的干球温度& -----空气的比重取1.2 kg/m39、风机功率: Unit:KWN1=L1*H1/102*n1*n2L1 -----风机风量(L/S) H1 -----风机风压(mH2O)n1 -----风机效率 n2-----传动效率,直联传动取1;皮带传动取0.910、水泵功率: Unit:KWN2=L2*H2*r/102*n3*n4L2 -----水流速(L/S) H2 -----水泵压头(mH2O)n3 -----水泵效率=0.7~0.85 n4 -----传动效率=0.9~1.0r -----液体比重(水的比重为1kg/l)11、水管管径: Unit:mmD=35.68*根号L2/ vL2 -----水流速(L/S) v -----水设计流速(m/s)12、空气加湿量: Unit:gR=LX*1.3*(h1-h2)LX -----新风量(m3/h) h1 -----室内设计温度下的焓值h2 -----室外最低状态下焓值(查焓墒图)设备风量设计：(概算)[ρ（设备功率）*860*0.8/0.29（空气比热）/5(温差)]+Q1+Q2=Q（送风量）Q1-----人的潜散所须风量Q2-----建筑所须风量照度软件计算如:300LUX高度:2.5M、2.7M、3.0M、4.0M、6.0M瓦特数(W/M2) 11.6、11.7、12.2、13.6、16.51kw=860kcal/h换气消耗量在室内的人需要每小时 30 CMH(m3/h)/人的新鲜空气.市内场所别所需的换气次数/小时住宅(客厅) : 1-3次, 住宅(寝室) : 1-2次学校(教室) : 6次, 学校(图书室) : 8次剧场: 5-8次, 办公室 : 6-10次, 医院 : 2次商场(店铺) : 6-10次, 餐厅(食堂) : 6-10次, 歌舞厅(夜总会) : 7-20次饭店(礼堂) : 6-12次, 饭店(厨房) : 20-60次, 饭店(房间) : 1-2次饭店(洗手间) : 5次室内空气计算参数：电动设备散热形成的冷负荷：1 .电动机和驱动设备均在房间内CLm =1000·n1·n2·n3· NM· CcL.M/η2 .电动机在房间内，驱动设备不在房间内CLm =1000·n1·n2·n3· NM· CcL.M(1- η)/η3 .电动机不在房间内，驱动设备在房间内CLm =1000 ·n1·n2·n3· NM· CcL.MNm--电动设备安装功率，kw;n1--同时使用系数;n2--安装系数，一般 0.7~0.9;n3--电动机负荷系数，一般 0.4~0.5 ;CcL.M--电动设备和用具的冷负荷系数，查表;空调供冷系统不连续运行，取1.0;食物的散热量和散湿量食物全热取17.4w/人；食物显热取8.7w/人；食物潜热取8.7w/人；食物散湿量取11.5g/h人。
由于计算暖通负荷时受影响的因素很多，相关计算方法和理论也不尽相同，现结合公司员工现有知识结构总结如下：1、精确负荷计算专业负荷计算软件计算，一般计算结果都要考虑一定的安全系数K，K可取1.2。
2、负荷估算舒适性空调房间可按附件中的指标估算；工艺性空调房间按实际情况计算。
本公司经常遇到的项目为工艺性空调，一般实验室按面积估算：q=280w/m^2；（适用约顿机组，其他机组可取250w/m^2）即：Q=q*A；此时房间净高在2.6m左右，常规实验室为温度在20~25℃，相对湿度在50%~65%RH；房间面积包括机组送回风经过的区域，可理解为恒温恒湿区，缓冲间（尤其是大面积的缓冲间），机组间（回风用风管连接至机组，且机组保温良好的除外），其他功能区。
几种特殊情况的负荷估算：高大空间：若要求整个房间都要满足要求；q值不变，A值可按现有面积取一定系数Ka，Ka=h1/2.6;h1 高大房间高度m；高温房间：A不变，q值变小，Kq=（tw-tn）/15；取整；Tw 室外温度tn 室内温度若Tw高于当地夏季暖通计算干球温度，则制冷可选很小，制热量较大；若温度无精度要求可以去掉制冷。
低温房间：A不变，q值变大，Kq=（tw-tn）/15；取整；tn低于15℃时改变机组，必要时询问空调厂家。
此时空调选型和空调内部配置根据目标温湿度选取。
---拓展设计部2009-8-6附表：暖通行业常用估算资料一、建筑物冷负荷概算指标二、冷冻水和冷却水流量估算三、冷负荷种类估算四、冷库冷负荷概算指标五、人体新陈代谢速度表六、人体衣著的热阻Clo值UK九、舒适性空调室内设计参数。
常用设计计算公式总热量：Unit:kcal/h1RT=3.5kw1P=2.324kw1kw=860kcal/h1k=4.27J1、QT=QS+QL空气冷却：QT=0.24*&*L*(h1-h2)QT-----空气的总热量 QS-----空气的显热量QL-----空气的潜热量 & -----空气的比重取1.2 kg/m3L -----室内总送风量M3/H h1 -----空气的初焓值kJ/kgH2 -----空气的终焓值kJ/kg2、显热量: Unit:kcal/hQS=Cp*&*L*(T1-T2)Cp ---空气的比热取0.24kcal/ kg T1 --空气最初的干球温度T2 -----空气最终的干球温度3、潜热量: Unit:kcal/hQL=600*&*L*(W1-W2)W1 ----空气最初水分含量kg/ kgW2 ----空气最终水分含量kg/ kg4、冷冻水量: Unit:L/SV1=Q1/4.187*(T1-T2)Q 1-----主机制冷量(KW), T1-T2 -----主机进出水温差5、冷却水量: Unit:L/SV2=Q2/4.187*(T1-T2)Q2=Q1+NQ2-----冷却热量KW T1-T2 -----主机冷却水进出水温度N -----制冷机组耗电功率KW6、电机满载电流计算: Unit:AFAL=N/1.732*U*COS@7、新风量: Unit:M3/HL0 =n*Vn -----房间换气次数 V -----房间体积8、送风量: Unit:M3/H空气冷却:L= QS/ Cp*&*(T1-T2)QS -----显热量kcal/h Cp ---空气的比热取0.24kcal/ kgT1 --空气最初的干球温度 T2 --空气最终的干球温度& -----空气的比重取1.2 kg/m39、风机功率: Unit:KWN1=L1*H1/102*n1*n2L1 -----风机风量(L/S) H1 -----风机风压(mH2O)n1 -----风机效率 n2-----传动效率,直联传动取1;皮带传动取0.910、水泵功率: Unit:KWN2=L2*H2*r/102*n3*n4L2 -----水流速(L/S) H2 -----水泵压头(mH2O)n3 -----水泵效率=0.7~0.85 n4 -----传动效率=0.9~1.0r -----液体比重(水的比重为1kg/l)11、水管管径: Unit:mmD=35.68*根号L2/ vL2 -----水流速(L/S) v -----水设计流速(m/s)12、空气加湿量: Unit:gR=LX*1.3*(h1-h2)LX -----新风量(m3/h) h1 -----室内设计温度下的焓值h2 -----室外最低状态下焓值(查焓墒图)设备风量设计：(概算)[ρ（设备功率）*860*0.8/0.29（空气比热）/5(温差)]+Q1+Q2=Q（送风量）Q1-----人的潜散所须风量Q2-----建筑所须风量照度软件计算如:300LUX高度:2.5M、2.7M、3.0M、4.0M、6.0M瓦特数(W/M2) 11.6、11.7、12.2、13.6、16.51kw=860kcal/h换气消耗量在室内的人需要每小时 30 CMH(m3/h)/人的新鲜空气.市内场所别所需的换气次数/小时住宅(客厅) : 1-3次, 住宅(寝室) : 1-2次学校(教室) : 6次, 学校(图书室) : 8次剧场: 5-8次, 办公室 : 6-10次, 医院 : 2次商场(店铺) : 6-10次, 餐厅(食堂) : 6-10次, 歌舞厅(夜总会) : 7-20次饭店(礼堂) : 6-12次, 饭店(厨房) : 20-60次, 饭店(房间) : 1-2次饭店(洗手间) : 5次室内空气计算参数：电动设备散热形成的冷负荷：1 .电动机和驱动设备均在房间内CLm =1000·n1·n2·n3· NM· CcL.M/η2 .电动机在房间内，驱动设备不在房间内CLm =1000·n1·n2·n3· NM· CcL.M(1- η)/η3 .电动机不在房间内，驱动设备在房间内CLm =1000 ·n1·n2·n3· NM· CcL.MNm--电动设备安装功率，kw;n1--同时使用系数;n2--安装系数，一般 0.7~0.9;n3--电动机负荷系数，一般 0.4~0.5 ;CcL.M--电动设备和用具的冷负荷系数，查表;空调供冷系统不连续运行，取1.0;食物的散热量和散湿量食物全热取17.4w/人；食物显热取8.7w/人；食物潜热取8.7w/人；食物散湿量取11.5g/h人。
课程设计计算详细计算书一. 基本气象参数:二.主要计算公式:冷负荷的计算2.1.1、外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷Qc(τ)=AK[(tc+td)kαkρ-tR] (2-1)式中： Qc(τ)------- 外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；A ------- 外墙和屋面的面积，m2；K ------- 外墙和屋面的传热系数，W/(m2·℃) ；t R ------- 室内计算温度，℃；tc------- 外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃；由《暖通空调》附录2-4和附录2-5查取；td------- 地点修正值，由《暖通空调》附录2-6查取；kα------- 吸收系数修正值；kρ------- 外表面换热系数修正值；2.1.2、内墙、地面引起的冷负荷Qc(τ)=AiKi(to.m+Δtα-tR) (2-2)式中：ki------- 内围护结构传热系数，W/(m2·℃)；地面：0.47，W/(m2·℃)；Ai------- 内围护结构的面积，m2；to.m------- 夏季空调室外计算日平均温度，℃；Δtα------- 附加温升。
2.1.3、外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷Qc(τ)=cwKwAw( tc(τ)+ td－ tR) (2-3)式中 :Qc(τ)-------外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷，W；Kw ---z---- 外玻璃窗传热系数，W/(m2·℃)，Kw=5.9 W/(m2·℃)Aw------- 窗口面积，m2；tc(τ)------- 外玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃，由《暖通空调》附录2-10查得；Cw ------- 玻璃窗传热系数的修正值；由《暖通空调》附录2-9查得cw=1.0td------- 地点修正值；2.1.4、透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷Qc(τ) = CαAwCsCiDjmaxCLQ(2-4)式中：Cα------- 有效面积系数，由《暖通空调》附录2-15查得；Aw------- 窗口面积，m2；Cs------- 窗玻璃的遮阳系数，由《暖通空调》附录2-13查得；Ci------- 窗内遮阳设施的遮阳系数，由《暖通空调》附录2-14查得；Djmax-------日射得热因数，由《暖通空调》附录2-12查得CLQ------- 窗玻璃冷负荷系数，无因次；2.1.5、照明散热形成的冷负荷房间照明：日光灯安装，15 W/M22.1.6、人体散热形成的冷负荷2.1.6.1、人体显热散热形成的冷负荷Qc(τ) =qsn φ CLQ(2-5-1)式中：qs------- 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量；n ------- 室内全部人数；φ------- 群集系数，由《暖通空调》表2-12查得；CLQ------- 人体显热散热冷负荷系数，由《暖通空调》附录2-23查得；2.1.6.2、人体潜热散热引起的冷负荷Qc(τ) = qln φ（2-5-2）式中：ql-------不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量， W；n，φ-------同式2-6-1；2.1.7、设备散热形成的冷负荷办公室考虑电气（电脑等设备）：按20W/M2。
暖通空调》课程设计设计说明书暖通空调》课程设计任务书、设计内容和要求1、设计内容（1）负荷计算：围护结构的负荷计算；玻璃窗传热的冷负荷；屋盖的冷负荷；内墙的冷负荷；空气渗透的冷负荷；设备、照明、人体的负荷计算；室内冷负荷；根据卫生要求确定新风量，计算新风负荷，建筑总冷负荷；（2）空调系统确定：根据建筑物功能和实际条件，选择空调系统形式。
气流组织设计：室内空气状态点的确定；送风系统设计；选取新风机组、空调机组、风机盘管、散流器与回风口等；（3）风系统的设计：a •风管尺寸计算；b•根据各管段的风量和选定的流速，确定各管段的断面尺寸；c •风管水力计算；（包括干管和支管）d •风管水力平衡；（对各并联管段进行阻力平衡，计算系统总阻力）e •风机选型：（根据系统总风量和计算阻力选用风机型号）（4）水系统的设计：a. 管径计算；b•直线管段的阻力计算；c. 局部阻力计算；d. 总阻力计算；（5）绘制空调系统平面布置图、流程图。
a. 空调平面图。
b. 空调或新风机房平、剖面图。
c. 水系统图。
2、设计要求1、设计计算说明书：说明书的编写应保证设备计算分析的条件充分性、过程的层次分明性及结果的数据准确性。
所采用的主要公式应给出出处。
对所选用设备、确定的方案给出简要的分析。
2、课程设计说明书手写或打印，用统一的信纸，依次包括封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分，并装订成册。
3、图纸：规格按国家规定标准，长度可根据需要加长。
图例、文字按专业制图标准要求＜按照工程制图要求绘制至少3张A2或以上图纸，必须包括空调系统平面图、设备、管件编号。
设计图纸要求：（1）空调系统平面图：设计建筑某一层空调风系统和水系统图，包括管道尺寸、数量与形式、必要的阀门等。
（2）空调或新风机房平、剖面图：包括各种设备的型号、尺寸、定位尺寸的标注情况，水管道的坡度、坡向、标高、定位尺寸和管径的标注情况。
机房适当位置剖面。
（3）水系统原理图：绘制整个建筑的空调水系统原理图，表示出水系统定压、空调系统等的连接原理及相应设备。
夏季冷负荷计算围护结构冷负荷外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷计算：Q=KA(t-1)(1)c(t)c(t)R式中Q t——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷，W；K——该面围护物的传热系数，W/(而・℃),可根据外墙和屋面的不同构造由《暖通空调》附录2－2和附录2－3中查取；A——外墙和屋面的计算面积，近；t——室内设计温度，℃；Rt——外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，℃，根据外墙和屋面的不同c(t)类型分别在《暖通空调》附录2－4和附录2－5中查取。
外玻璃窗瞬变传热引起冷负荷Q=K x A x(t-1)(2)t wwc(t)R式中K——外玻璃窗的传热系数，W/(m2・℃),可由《暖通空调》附录w2－7和2－8查得；A——外玻璃窗的计算面积，m2；wt——外窗的冷负荷温度的逐时值，℃，可由《暖通空调》附录2－10查得。
c(t)透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷Q=C x A x C x C x D x C(3)c(t)awsij max LG式中A——窗口面积，m2；wC——窗玻璃的遮阳系数，由《暖通空调》附录2－13查得；sC——窗内遮阳设施的遮阳系数，由附录2－14查得；iC——有效面积系数，由《暖通空调》附录2－15查得；aC——窗玻璃冷负荷系数，由《暖通空调》附录2－16至附录2－19查得。
LG人体散热形成的冷负荷Q=qn①C(4)c(t)SLQ式中Q——人体显热散热形成的冷负荷，W；c(t)中一一群集系数，见《暖通空调》表2—12；n—-计算时刻空调房间的总人数；q——不同室温和劳动性质成年男子小时显热散热量，见《暖通空调》表2S —13；C——人体显热散热冷负荷系数，由《暖通空调》附录2—23查得。
LQ照明散热形成的冷负荷Q=1000x n x n x N x C(5)t12LQ式中Q^——灯具散热形成的冷负荷，W；N——照明灯具所需功率，kW；n——镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取1n=1.2；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取n=1.0；11n——灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔(下部为玻璃板)，可利用自2然通风散热于顶棚内时，取为0.5〜0.6,而荧光灯罩无通风孔者取为0.6〜0.8；C——照明散热的冷负荷系数，见《暖通空调》附录2—22查得。
