第二章-负荷计算

2019/12/291第二章热负荷、冷负荷与湿负荷计算建筑工程学院市政工程系2019/12/292主要讲述建筑物热负荷、冷负荷及湿负荷的计算方法。一、本章的主要内容第二章热负荷、冷负荷与湿负荷计算二、教学基本要求掌握《规范》中室内外空气计算参数的规定；掌握热负荷、冷负荷与湿负荷的计算方法；掌握制冷系统冷负荷的组成。2019/12/2931、冷负荷：指在某一室外气候条件下，为到达要求的室内热湿环境，空调系统单位时间内向建筑物供给的冷量。2、热负荷：指在某一室外气候条件下，为到达要求的室内温度，供暖系统单位时间内向建筑物供给的热量。3、湿负荷：指空调房间的湿源(人体散湿、敞开水池(槽)表面散湿、地面积水等)向室内的散湿量，即为维持室内含湿量恒定需从房间除去的湿量。几个基本概念第二章热负荷、冷负荷与湿负荷计算2019/12/2942、1室内外空气计算参数2019/12/295本节的主要内容2、1室内外空气计算参数室外空气计算参数室内空气计算参数确定依据及原则《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19-87)中的相关规定确定依据及原则《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19-87)中的相关规定2019/12/296室内外空气计算参数的基本概念：指从瞬息万变的气象资料中提取的一些具有典型代表意义的、用于计算建筑物冷、热、湿负荷的参数。2、1室内外空气计算参数是暖通空调工程设计最基本的依据之一，以“规范”和“标准”的形式由政府职能部门通过行政手段强制执行。设计计算参数的取值大小直接影响设计结果，因而直接影响所设计的暖通空调系统的造价、运行效果、运行效率及运行能耗。在选取计算参数时，首先要严格执行有关设计规范和标准，并遵照可用、可行、经济的原则。其次，在能够保证需要的前提下，尽量降低设计标准。例如采暖，在室外计算温度为-10℃的地区，室内温度设计标准每降低1℃，可节能3%~5%，系统的造价也相应降低。2019/12/2972、1室内外空气计算参数2、1、1室外空气计算参数确定原则：全年有少数时间不保证室外温湿度标准原则。选取的依据：《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）中的规定。室外空气计算基本参数1、夏季空调室外计算干、湿球温度《规范》第2.2.7条、2.2.8条：夏季空气调节室外计算干球温度(to)，应采用历年平均不保证50h的干球温度；夏季空气调节室外计算湿球温度(ts)，应采用历年平均不保证50h的湿球温度。2019/12/298“历年平均不保证”“不保证”系针对室外空气温度而言，是指某一地区累年不保证总天数或小时数的历年平均值。夏季空调室外计算干、湿球温度的应用场合用于计算夏季新风冷负荷。问题与讨论2、1室内外空气计算参数2019/12/2992、夏季空调室外计算日平均温度及逐时温度《规范》第2.2.10条规定：夏季空调室外计算日逐时温度(tτ)按下式计算：式中to.m－夏季空调室外计算日平均温度，《规范》规定取历年平均不保证5天的日平均温度(˚C)；β－室外空气温度逐时变化系数，按表2－1确定；∆td－夏季空调室外计算平均日较差(˚C)，可查表或按下式确定：)12(.dmottt2、1室内外空气计算参数2019/12/2910)22(52.0..mosodttt式中to.s－夏季空调室外计算干球温度(˚C)。气温日较差的定义：一日中，最高气温与最低气温之差。气温日较差的大小随纬度、季节而变化，并与地表性质、天气情况有关。3、冬季空调室外空气计算温度、相对湿度《规范》第2.2.5条：冬季空气调节室外计算温度，应采用历年平均不保证1天的日平均温度；第2.2.6条：冬季空气调节室外计算相对湿度，应采用累年一月份平均相对湿度。夏季空调室外计算日逐时温度的应用场合按非稳态过程计算围护结构的瞬时冷负荷。2、1室内外空气计算参数2019/12/2911冬季空调室外空气计算温度、相对湿度的应用场合冬季供暖时，计算围护结构的热负荷和新风热负荷。4、冬季采暖室外计算温度和冬季通风设计温度《规范》第2.2.1条：采暖室外计算温度，应采用历年平均不保证5天的日平均温度。《规范》第2.2.2条：冬季通风室外计算温度，应采用累年最冷月平均温度。冬季采暖室外计算温度和冬季通风设计温度的应用场合冬季采暖室外计算温度用于冬季供暖时计算围护结构的热负荷及计算消除有害污染物通风的进风热负荷；冬季通风室外计算温度用于计算全面通风的进风热负荷。2、1室内外空气计算参数2019/12/29122、1室内外空气计算参数5、夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度《规范》第2.2.3条：夏季通风室外计算温度，应采用历年最热月14时的月平均温度。《规范》第2.2.4条：夏季通风室外计算相对湿度，应采用历年最热月14时的月平均相对湿度的平均值。夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度的应用场合用于房间消除余热、余湿的通风及自然通风中的计算；当通风的进风需冷却时，用于计算进风冷负荷。2019/12/29132、1室内外空气计算参数补充说明“累年最冷月”指累年逐月平均气温最低的月份；“历年最热月”指每年逐月平均气温最高的月份；按本《规范》确定的室外计算参数设计的空调系统，运行时，将会出现个别时间达不到室内温湿度要求的现象。特殊情况下室外计算参数的确定需要根据具体情况另行确定适宜的室外计算参数(如：（1）保证全年达到既定的室内温湿度参数；（2）仅在部分时间（如夜间）工作的空调系统)。2019/12/29142、1、2室内空气计算参数确定原则：(1)建筑房间使用功能对舒适性的要求；(2)地区、冷热源情况、经济条件及节能要求。选取的依据：《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）中的规定。(2005版)基本参数1、设计集中采暖时，冬季室内计算温度(1)民用建筑房间：宜采用16~20℃；丹麦的Fanger教授依据人体热平衡建立起热舒适方程，进而确定预期平均价（PMV）指标。研究表明：室温20℃比较舒适，18℃无冷感，15℃有明显冷感。2、1室内外空气计算参数2019/12/2915(2)生产厂房室内温度：轻作业不应低于15℃(通常取15～18℃)中作业不应低于12℃(通常取12～15℃)重作业不应低于10℃(通常取10～12℃)注：该温度下限是根据《工业企业设计卫生标准》制定的。(3)辅助建筑物及辅助用房室温：浴室(25℃)更衣室23℃盥洗室(14～16℃)托儿所、幼儿园、医务室(20℃)办公室(16～18℃)技术资料室(16℃)食堂(14～16℃)注：当工艺或使用条件有特殊要求时，各类建筑物的室内温度，可参照有关专业标准、规范的规定执行。2、1室内外空气计算参数2019/12/29162冬季空气调节室内计算参数《规范》第2.1.3条：(1)、舒适性空气调节室内计算参数：温度应采用18～22℃相对湿度应采用40%～60%风速不应大于0.2m/s(2)、工艺性空气调节室内计算参数：温湿度基数及其允许波动范围，应根据工艺要求确定，工作区的风速，不宜大于0.3m/s。2、1室内外空气计算参数2019/12/29173、夏季空气调节室内计算参数《规范》第2.1.6条：(1)、舒适性空气调节室内计算参数：温度应采用24~28℃相对湿度应采用40%~65%风速不应大于0.3m/s(2)、工艺性空气调节室内计算参数：温湿度基数及其允许波动范围，应根据工艺需要并考虑必要的卫生条件确定，工作区的风速，宜采用0.2~0.5m/s，当室内温度高于30℃时，可大于0.5m/s。2、1室内外空气计算参数2019/12/29182、1室内外空气计算参数工艺性空气调节部分恒温恒湿房间的室内空气设计温湿度2019/12/29192、2冬季建筑的热负荷2019/12/29202、2冬季建筑的热负荷本节的主要内容围护结构的耗热量门窗缝隙渗入冷空气的耗热量围护结构的基本耗热量围护结构附加耗热量2019/12/2921关于采暖的一些一般规定：2、2冬季建筑的热负荷一、宜采用集中采暖的地区这类地区包括(《规范》第3.1.2条)：北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、山东、西藏、青海、宁夏、新疆等13个省、市、自治区的全部；河南（许昌以北）、陕西（西安以北）、甘肃（天水以北）等省的大部分，以及江苏（淮阴以北）、安徽（宿县以北）、四川（川西）等省的一小部分；此外还有某些省的高寒地区，如贵州的威宁、云南的中甸等，其全部面积约占全国陆地面积的70%。2019/12/2922二、宜设置集中采暖的建筑2、2冬季建筑的热负荷符合下列条件之一的地区(《规范》第3.1.3条)，其幼儿园、养老院、中小学校、医疗机构等建筑，宜采用集中采暖：累年日平均温度稳定低于或等于5℃的日数为60～89天；如：上海、南京、南通、武进、无锡、苏州、杭州、合肥、蚌埠、六安、芜湖、平顶山、南阳、驻马店等。累年日平均温度稳定低于或等于5℃的日数不足60天，但稳定低于或等于8℃的日数大于或等于75天。如：宁波、金华、南昌、上饶、宜昌、黄石、长沙、岳阳、常德、株洲、邵阳、成都、贵阳、遵义、安顺、丽江、安康等。这两类地区的总面积，约占全国陆地面积的15%。2019/12/29232、2冬季建筑的热负荷两个基本概念供暖系统的热负荷：是指在某一室外温度下tw，为了达到要求的室内温度tR，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。它随着建筑物的得失热量变化而变化。供暖系统的设计热负荷：是指在设计室外温度下tw′，为达到要求的室内温度tR，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。它是设计供暖系统的最基本的依据。2019/12/29242、2冬季建筑的热负荷冬季采暖通风系统的热负荷《规范》第3.2.1条规定：冬季采暖通风系统的热负荷，应根据建筑物下列散失和获得的热量确定：1、围护结构的耗热量；2、加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量；3、加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量；4、通风耗热量；5、加热由外部运入的冷物料和运输工具的耗热量；6、水分蒸发的耗热量；7、最小负荷班的工艺设备散热量；8、热管道及其他热表面的散热量；9、热物料的散热量；10、通过其他途径散失或获得的热量。民用建筑热负荷工业建筑热负荷2019/12/29252、2冬季建筑的热负荷民用建筑冬季热负荷Q′围护结构耗热量Q1′冷风渗透耗热量Q2′基本耗热量Q1·j′附加耗热量Q1·x′朝向附加外门附加风力附加高度附加冬季民用建筑的热负荷2019/12/29262、2冬季建筑的热负荷2、2、1围护结构的耗热量Q′包括基本耗热量和附加耗热量。2、2、1、1围护结构基本耗热量围护结构基本耗热量按下式计算：Qj′=aKA(tR-to.w)(2－3)式中Qj′—围护结构的基本耗热量，W;K—围护结构的传热系数，W/m2·℃;A—围护结构的面积，m2;tR—冬季室内计算温度，℃;to.w—采暖室外计算温度，℃;a—围护结构的温差修正系数。当已知或可求出冷侧温度时，tw可直接用冷侧温度值代入，不再进行a值修正。2019/12/29272、2冬季建筑的热负荷温差修正系数a是根据围护结构同室外空气接触状况，在设计计算中对室内外计算温差采取的修正系数；温差修正系数取决于非供暖房间或空间的保温性能和透气状况，具体值见教材P13表2-4；《规范》第3.2.5条：与相邻房间的温差大于或等于5℃时，应计算通过隔墙或楼板等的传热量；与相邻房间的温差小于5℃，且通过隔墙和楼板等的传热量大于该房间热负荷的10%时，也应计算其传热量；围护结构的面积A应按一定的规则根据建筑图计算(查阅相关设计手册)；一些定型的围护结构的传热系数K可从相关设计手册查取，一般情况下按多层匀质结构计算其传热系数。补充说明2019/12/29282、2冬季建筑的热负荷外墙外墙内墙内墙对于两面外墙、两面内墙的情况，第一地带该部分面积计算两次。地面传热带的划分非保温地面的热阻和传热系数2019/12/29292、2冬季建筑的热负荷围