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第三章空调负荷计算与送风量

空调的室内计算参数为:
设计参数 温度/℃ 相对湿度/% 风速/m/s
夏季 22~28 40~65 ≯ 0.3
冬季 18~24 30~60 ≯ 0.2
人体热平衡和舒适感
热平衡方程
MWCRES=0
人体与外界的热交换
– 显热交换
• 对流散热 • 辐射散热
– 潜热交换
• 皮肤散湿 – 出汗蒸发 – 皮肤湿扩散
PMV 热 感 觉 标 尺
热感觉 热 暖 微暖 适中 微凉 凉 冷 PMV值 +3 +2 +1 0 -1 -2 -3
影响人体热舒适的主要因素
• 室内空气温、湿度
• 垂直温差 • 气流与吹风感(人体周
围的空气流速) • 辐射不均匀性 • 年龄、性别、季节、人

美国供暖制冷空调工 程师学会用等效温度 来反映这些影响因素 的综合作用。
空调房间冷负荷的计算方法
前提:传热过程是非稳定过程,用 一维不稳定导热偏微分方程。传热 过程近似为系数线性热力系统,线 性系统的特点是服从于叠加原理和 不变性。
二 冷负荷计算
1 传递函数法计算空调的基本概念 ! 将围护结构或空调房间连同室内空气视为热力系统,将外扰或 室内得热作为系统的输入,而围护结构内表面得传导得热或房 间冷负荷为系统的输出。
• 呼吸散湿
PMV预期平均评价: PMV=〔0.303exp(-0.036M)+0.028〕{M-W-3.05*10-3〔5733-
6.99(M-W)- Pa〕-0.42〔(M-W)-58.15〕-1.72*10-5M(5867Pa)-0.0014M(34-ta)-3.96*10-8 fcl*〔(tcl+273)4-(tr+273)4〕fclhc(tcl-ta)}
等效温度图中两块舒 适区(实验条件不 同):
平行四边形 (ASHRAE舒适区)
菱形部分
推荐的室内环境设计 条件为重叠部分
热舒适环境评价指标PMV-PPD
PMV指标的7级分度
热 感 觉 热 暖 微 暖 适 中 微 凉 凉 冷 P M V 值+ 3 + 2 + 1 0 -1 -2 -3
PMV指标代表了同一环境下绝大多数人的感觉,比等效 温度法所考虑的因素全面。
2 、得热量、冷负荷的基本概念
(1)得热量指某时刻室外和室内热源散入房间的热量的总和。
潜热
得热
对流
显热 辐射
(2) 冷负荷:为了维持室温恒定,空调设备在单位时间内必须自 室内取走的热量,也即在单位时间向室内空气供给 的冷量。
(3)二者关系:围护结构热工特性及得热量的类型决定了得热和 负荷的关系。
围护结构:蓄热能力增强
第二节 空调负荷计算
一、 概述 1 、空调负荷构成
围护结构传热量
外窗的日射得热
冷热负荷

渗透空气带入室内热量(可忽略不计)
室内设备、照明等室内热源散热量 负

人体散湿
湿负荷 设备散湿
各种潮湿表面、液面散湿
渗透空气带入室内的时量(可忽略不计)
!夏季冷负荷按不稳定传热计算瞬时得热,冬季按稳定传热计算。
不同条件成年男子散热散湿量
活动强度 静坐
极轻劳动 轻度劳动 中等劳动 重度劳动
散热散湿
显热(W) 潜热(W) 散湿(g/h) 显热(W) 潜热(W) 散湿(g/h) 显热(W) 潜热(W) 散湿(g/h) 显热(W) 潜热(W) 散湿(g/h) 显热(W) 潜热(W) 散湿(g/h)
环 境 温 度 (℃) 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 84 81 78 74 71 67 63 58 53 48 43 26 27 30 34 37 41 45 50 55 60 65 38 40 45 50 56 61 68 75 82 90 97 90 85 79 75 70 65 61 57 51 45 41 47 51 56 59 64 69 73 77 83 89 93 69 76 83 89 96 102 109 115 123 132 139 93 87 81 76 70 64 58 51 47 40 35 90 94 100 106 112 117 123 130 135 142 147 134 140 150 158 167 175 184 194 203 212 220 117 112 104 97 88 83 74 67 61 52 45 118 123 131 138 147 152 161 168 174 183 190 175 184 196 207 219 227 240 250 260 273 283 169 163 157 151 145 140 134 128 122 116 110 238 244 250 256 262 267 273 279 285 291 297 356 365 373 382 391 400 408 417 425 434 443
室内热源、湿源的散热散湿形成 的冷负荷与湿负荷
室内热源散热量
电动设备
电热设备
电子设备 人体散热
照明得热 日射得热
采用相应的冷负荷系数来简化计算
室 内
潜热→瞬时冷负荷
热 源
显热 对流
瞬时冷负荷
辐射
围护结构表
面吸收再缓
慢逐渐散出
滞后冷负荷
一.室内热源散热量
(一)设备散热量:
1.电动设备
Q 1 0 0 0 n 1 n 2n 3N
室外气温季节性变化曲线
太阳辐射热对建筑物的热作用
围护结构得热量中主要成份是太阳辐射带来 的热量,要计算负荷,必然掌握太阳辐射热 对建筑物的热作用。
太阳能是地球上生物最大的天然能源,从空 气调节的角度看,冬季有利于室内采暖,而 夏季使室内产生大量余热,不得不花费一定 的代价来抵消它的作用。
中国太阳能资源区划
Kα——外表面放热系数修正值 Kρ——吸收系数修正,考虑城市大气污染, 中浅颜色耐久性差等
②.内围护结构:当邻室为通风良好的非 空调房间时,通过内墙和楼板的温差 传热,视为稳定传热产生的冷负荷。
C L K t w Q .p F t t N
K——内墙、楼板等传热系数 F——内围护结构的面积 Δt——附加温升,可查资料得到
地区 全年日照 太阳辐射年总量 主要包括的地区和省份 类别 时数(h) (103MJ/m2)
世界上与之相当的 其他国家或地区
一 3200-3300
6.72-8.40
宁夏北部、甘肃北部、新疆东 印度和巴勒斯坦的
南部、青海西部和西藏
北部
二 3000-3200 三 2200-3000 四 1400-2200 五 1000-1400
1、夏季空调室外空气计算参数
由干球温度t、湿球温度ts给出。
2 、冬季空调室外空气计算参数
●当夏季空调冬季采暖时,采用采暖室外计算温度。 ● 冬季室外空气含湿量远距夏季小,因而只给出室外 相对湿度
! 室内空气温湿度设计参数的确定,除了要考虑室内参数综合 作用 下的舒适条件外不应根据室外气温、经济条件和节能要求 进行综合考虑。
③.外玻璃窗(室内、外温差引起的瞬变传 热)
CL K Q t l. F tN
K——外玻璃窗传热系数 F——窗口面积 tl.τ——外窗的冷负荷温度逐时值
不同条件时 修正公式:
C L K 'X Q g X z F tl. td tN
透过玻璃窗的日射得热引起冷负荷计算方法
CL Q FsC nD .mC aL xQ
5.86-6.72 5.02-5.86 4.20-5.02 3.35-4.20
河北西北部、山西北部、内蒙 古和宁夏南部、甘肃中部、青 海东部、西藏东南部和新疆南 部
印度尼西亚的雅加 达一带
北京、天津、山东、河南、河 北东南部、山西南部、新疆北 部、吉林、辽宁、云南等省及 陕西北部、甘肃东南部、广东 和福建的南部、海南、江苏和 安徽的北部、台湾西南部
Dτ.max——日射得热因数最大值, CLQ——冷负荷系数
将全国有日射强度值的40个城市夏季(以七月份为代表) 的不同朝向的各日射得热因素作为得热输入量,经递推 计算得出40个城市九个不同朝向的逐时冷负荷系数值。 研究比较发现,同一纬度带各城市之间冷负荷系数值是 接近的,于是以北纬27.5度划线,将全国分成南北两个 区,分别给出各朝向逐时冷负荷系数值。
用公式表示: w t z w w t w w I R
tz twIw w R
由于△R的确定复杂,一般近似认为: • 水平面
R 3.5~ 4℃ w 垂直面 △R=0
若不考虑长波辐射对围护结构外表面的热作用, 夏季冷负荷计算偏安全。 建筑物的屋顶、各朝向的外墙表面有不同的综 合温度值。
二 、室外参数 ●室外空气计算参数的取值,直接影响室内空气状态和设备投资。 ●设计规范中规定的设计参数是按照全年大多数时间里能满足室 内参数要求而确定的。

二.室外空气计算参数
室外空气的温度、湿度随 季节、昼夜、时刻变化。 例:北京地区夏季某一天 的室外温度日变化曲线。 从图上验证了:室外湿球 温度任何时刻都低于干球 温度,相对湿度的变化和 干球温度的变化规律相反。
(b )基本计算式:CLQz=KF(tlτ-tn)
(2) 冷负荷系数法(a) 冷负荷系数
:无因次量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(b )基本计算式: CLQz=FCSCNDτ. maxCLQ
以北京地区的气候条件为依据收集了302种墙体, 324种屋面,分成六类,经过大量运算得出冷负 荷温度值。修正公式:
C K L t l . Q F t d K K t N
冷负荷衰减大 延迟时间长
潜热得热及显热得热中对流成分 瞬时冷负荷
得热量 辐射得热
被物体蓄存、吸收 物体温度上升
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