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第2章空调冷、热、湿负荷的计算第2章空调冷、热、湿负荷的计算目的和要求：•1、掌握室内、室外空气计算参数的确定方法•2、掌握冬季建筑热负荷的计算方法•3、掌握夏季建筑围护结构传热形成的冷负荷计算方法•4、掌握建筑室内热源散热引起的冷负荷计算方法•5、掌握室内湿负荷计算方法和新风负荷的计算方法•6、掌握空调室内冷负荷与制冷系统冷负荷之间的关系7、熟练掌握用面积指标法计算冷热负荷。
基本概念：•冷负荷——为了保持房间的热湿环境（不变）在某一时刻内向房间提供的冷量•热负荷——为了保持房间的热湿环境（不变）在某一时刻内向房间提供的热量•湿负荷——为了保持房间的恒湿环境（不变）在某一时刻内向房间提供或减去的湿量•得热量——在室内外热干扰的作用下，某一时刻进入房间内的总热量•耗（失）热量——在室内外热干扰的作用下，某一时刻从房间内失去的总热量•得湿量——在室内外湿干扰的作用下，某一时刻进入房间内的总湿量基本概念：•得热量来自于：•外部：•太阳辐射进入的热量•室内外空气温差经围护结构传热引起的热量•外部空气渗透带来的得热•内部：•人体散热•照明器具散热•工艺设备、电器设备散热•得湿量来自于：•人体散湿•工艺过程与工艺设备散湿•室外空气渗透带入的水气主要内容：•室内外计算参数（indoor & outdoor design conditions）•冬季建筑物的热负荷(heating load)•夏季建筑物的冷负荷(cooling load)•新风负荷(wet load, load from ventilation) •空调房间冷负荷与制冷系统的冷负荷•空调动态负荷及负荷估算•室内空气参数描述方法：温湿度基数±空调精度•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湿度；•空调精度是指在要求的空调区域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，t n =20±0.5℃，ϕn = 50 ±5%。
•空调区域(conditioned zone)是指离外墙0.5米，离地面0.3米至高于精密仪器设备或人的呼吸区0.3～0.5米范围（约2米左右）内的空间。
2.1 室内外空气计算参数2.1.1 室内空气计算参数•室内空气计算参数的选择原则（1）房间使用功能对舒适性的要求影响人体热舒适的环境因素t ，φ，v ，室内各表面衣着、运动状态（影响代谢）肥胖程度，汗隙功能，大气压力，个体差异（2）生产工艺的要求（3）地区、冷热源、经济条件、节能要求2.1 室内外空气计算参数2.1.1 室内空气计算参数•舒适性空调：夏T=24～28℃，φ＝40 ～65％，v≤0.3m/s 冬T=18～22℃，φ＝40 ～60％，v≤0.2m/s 温湿度、新风量、风速、空气含尘量、噪声等要求见设计手册。
•工艺性空调：降温空调、恒温恒湿、净化空调设计标准取决于生产工艺过程的要求，可查设计手册2.1 室内外空气计算参数2.1.1 室内空气计算参数•采暖设计参数（P11）•舒适性空调见（P11）教材表2－2•拓展：现代，动态热环境——热环境参数单个或多个组合地随时间变化，可以给人微小的刺激，促进人体的新陈代谢，克服单调的和稳定的热环境参数使人员的积极性降低和抗病能力的降低。
•室内由设计参数改变的节能效果•夏季24℃26℃28℃•节能率0% 18% 36.6%•冬季22℃20℃18℃•节能率0% 31.6% 55%2.1 室内外空气计算参数2.1.1 室内空气计算参数2.1 室内外空气计算参数2.1.2 室外空气计算参数第2章空调冷、热、湿负的计算气象包络线，空调设计，采暖设计，通风设计设计规范中计算参数制订原则：全年极少数时间不保证室内的温湿度标准。
（1）夏季空调设计：干、湿球温度；日平均温度、逐时温度①干、湿球温度——用于确定夏季室外新风状态（负荷）干球温度t o.s ——取室外空气历年平均每年不保证50小时室外空气干球温度（如：南京35℃）湿球温度——取室外空气历年平均每年不保证50小时室外空气湿球温度（如：南京28.3℃）（1）夏季空调设计：干、湿球温度；日平均温度、逐时温度②日平均温度to.m 、逐时温度tτ——用于计算夏季经围护结构传入室内的不稳定传热过程的得热量t o.m——历年平均每年不保证5天的日平均温度（如：南京31.4℃）•tτ——τ时刻的室外空气计算温度，逐时值•tτ=t o.m+β△t d•β—室外气温逐时变化系数0.52～－0.47（14时最高）•△t d—夏季空调室外计算平均日较差（P10表2-1）南京6.9℃或•t o.s—室外干球•t om—日平均温度2.1 室内外空气计算参数2.1.2 室外空气计算参数2.1.2 室外空气计算参数（2）（3）（南京：－6℃）（南京：φ=73%）（南京：－3℃）用于冬季空调系统供暖时，计算围护结构热负荷和新风热负荷.用于采暖系统计算围护结构的热负荷, 计算冬季消除污染物排风补风的加热负荷2.1.2 室外空气计算参数（4）用于冬季计算全面通风的进风热负荷（南京：+2℃）用于消除余热余湿的通风及自然通风中的计算（南京：+32℃）（南京：φ=64% ）2.1.2 室外空气计算参数思考：•暖通空调系统设计热负荷= 建筑物失去的热量-得热量•民用建筑•热负荷=围护结构耗热量＋门窗缝隙冷风渗透量•工业建筑•热负荷=围护结构耗热量＋门窗缝隙冷风渗透量＋其他（冷物料等）耗热量－设备、热物料等散热量第2章空调冷、热、湿负的计算2.2 冬季建筑的热负荷（heating load) ）冬季热负荷的计算用稳态算法围护结构耗热量 2.2.1 围护结构的耗热量1. 围护结构的基本耗热量温差传热冷风侵入太阳辐射得热=基本耗热+附加耗热jQ Q j =A j k j (t R －t o.w )a（第j 部分围护结构）地面2.2.1 围护结构的耗热量1. 围护结构的Q基本耗热量j关于面积Aj（M2）的丈量2.2.1 围护结构的耗热量1. 围护结构的基本耗热量j Q 地面传热引起的耗热量热量：室内空气→室内地坪表面（对流）→土壤中传递至室外地坪（导热）→室外地坪表面传至室外空气（对流）土壤中路程长短不同，导热热阻不同，K 值不同分地带（2米宽）确定传热系数=k j A j (t R －t o.w )a k j ——各地带k 值；A j ——各地带面积；a ——1.0不保温地面地坪中各层λ>1.16w/m.℃Ⅰ地带k Ⅰ=0.465 w/m 2.℃；Ⅱ地带k Ⅱ=0.233 w/m 2.℃Ⅲ地带k Ⅲ=0.116 w/m 2.℃；Ⅳ地带k Ⅳ=0.058 w/m 2.℃保温地面，地坪中某保温层λ<1.16w/m.℃R /——各地带保温地面的总传热阻；R ——各地带非保温地面的总传热阻δ——保温层（λ<1.16）的厚度；λ——保温层λ值j Q λδ∑+='R R2.2.1 围护结构的耗热量1. 围护结构的Q基本耗热量j关于地面地带的划分2.2.1 围护结构的耗热量1. 围护结构的基本耗热量jQ关于地下室面积Aj （M2）的丈量2.2.1 围护结构的耗热量Q2. 围护结构的耗热量l%）2.2.1 围护结构的耗热量Q2. 围护结构的耗热量lβk--外门开启的冷风侵入耗热附加率。
（表2-5）、Q =l•L a ——缝隙渗入冷空气量m 3/h ；C p =1.01kJ/kg •ρao ——室外空气密度kg/m 3；系数0.278=1÷3.6•t R 、t ow ——采暖（or 空调）室内、室外计算温度2.2.2 外门窗缝隙渗入冷空气的耗热量i Q =0.278L a ρao C p (t R －t ow ) （W ）（1）（2）L a 的计算：①缝隙法②换气次数法L a =nV 2-6注意（1）空调房间有正压时不计渗透风；（2）窗户习惯有封条时不计2.3 夏季围护结构的冷负荷•主要成因是外扰和内扰的影响和建筑本身的热工性能①室外气温和日射经墙、屋面等③日射经窗户④邻室的空气温湿度经内墙、楼板等外扰②室外气温经窗户内扰⑤缝隙渗入热空气量得热①照明②设备③人员分析2.3 夏季围护结构的冷负荷•冷负荷——为了保持房间的热湿环境（不变）在某一时刻内向房间提供的冷量•热负荷——为了保持房间的热湿环境（不变）在某一时刻内向房间提供的热量•湿负荷——为了保持房间的恒湿环境（不变）在某一时刻内向房间提供或减去的湿量•得热量——在室内外热干扰的作用下，某一时刻进入房间内的总热量•耗（失）热量——在室内外热干扰的作用下，某一时刻从房间内失去的总热量•得湿量——在室内外湿干扰的作用下，某一时刻进入房间内的总湿量•潜热得热、渗透空气得热–得热立刻成为瞬时冷负荷•通过围护结构导热、通过玻璃窗日射得热、室内显热热源散热–对流得热部分立刻成为瞬时冷负荷–辐射得热部分先传到各内表面，再以对流形式进入空气成为瞬时冷负荷，因此负荷与得热在时间上存在延迟和峰值上的衰减。
各种得热进入空气的途径分析2.3 夏季围护结构的冷负荷2.3 夏季围护结构的冷负荷分析热量瞬时得热量瞬时冷负荷需除去的蓄热量蓄热量蓄热量需除去的蓄热量实际冷负荷照明得热量•冷负荷与得热有关，但不一定相等•决定因素–空调形式•送风：负荷＝对流部分•辐射：负荷＝对流部分＋辐射部分–热源特性：对流与辐射的比例是多少？–围护结构热工性能：•蓄热能力如何？如果热容为0呢？•如果内表面完全绝热呢？–房间的构造（角系数）•注意：辐射的存在是延迟和衰减的根源！2.3 夏季围护结构的冷负荷结论：夏季空调冷计算负荷采用非稳态算法2.3 夏季围护结构的冷负荷冷负荷系数法原理图示（1）0.20.40.60.8112345678910111213时间(时)热量比例得热负荷设备使用1小时的室内负荷响应2.3 夏季围护结构的冷负荷冷负荷系数法原理图示（2）设备使用2小时的室内负荷响应0.10.20.30.40.50.60.70.80.912345678910111213时间(时)负荷2.3 夏季围护结构的冷负荷冷负荷系数法原理图示（3）设备使用10小时的室内负荷响应0.10.20.30.40.50.60.70.80.9113579111315171921时间(时)负荷2.3 夏季围护结构的冷负荷冷负荷系数法原理•冷负荷系数的大小即反应了某一项因素对某时刻负荷大小的影响程度。
反应系数为0~1，相当于影响为0~100%。
•对扰、外扰的处理–内扰采用冷负荷系数–日射得热冷负荷采用冷负荷系数–围护结构传热（外墙、屋面及窗的温差传热）采用冷负荷温度•k ——外墙、屋面的传热系数（附录2―2，2―3）•t R ——室内气温•t /c(τ)=（t c(τ)+t d ）k αk p•t c(τ)——τ时刻冷负荷计算温度（附录2－4、2－5）•t d ——地点修正（附录2－6）•k p ——外表面ρ≠0.9时的修正（表2－9）•k α——外表面αw ≠18.6w/m 2.c 时修正（表2－8）•αn =8.72w/m 2.c ，不修正2.3 夏季围护结构的冷负荷冷负荷系数法2.3.1 围护结构瞬变传热所形成冷负荷的计算方法1.外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷)(τc Q )(τc Q =Ak （t /c(τ)－t R )1.外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷关于t c(τ))(τc Q t RKAt c (τ)Q c (τ)外墙和屋面的冷负荷温度：一个当量温度室内温度t c (τ)为外墙、屋面的冷负荷温度逐时值，是一个并非真实存在的温度，与围护结构类型、气象条件、朝向有关。
