空調負荷計算與送風量

1、教案封皮開課單位能源與機械工程學院課程名稱空氣調節(jié)授課教師授課對象選用教材空氣調節(jié)薛殿華總學時60課次第二章第一節(jié)1、掌握室內空氣計算參數(shù)確定的原則和方法，以及我國室內空氣計算教學目的參數(shù)的確定。及要求2、掌握夏季、冬季空調室外計算參數(shù)的確定原則和方法，以及我國空調室外計算參數(shù)的確定。1、室內空氣計算參數(shù)的確定原則及方法教學重點2、室外空氣計算參數(shù)的確定原則及方法3、人體舒適性評價指標 PMV-PPD 指標教學難點人體熱平衡和舒適感教學方講授式、方法教關于空調負荷的幾個基本概念（ 10 分鐘）學過一、室外空氣計算參數(shù)的確定：（ 30 分鐘）程二、室內溫、濕度設計標準的確定依據(jù)：及時（一）人體的

2、熱平衡和舒適感（40分鐘）間（二）室內溫濕度標準（10分鐘）分配1tw,p教案內容備注第二章空調房間的冷（熱）、濕負荷及送風量的確定本章主要目標：計算空調房間設計負荷，從而確定送風量關于空調負荷的幾個基本概念得熱（濕）量 在室內外熱、 濕擾量作用下，某一時刻進入一個恒溫恒濕房間內的總熱（濕）量耗熱量 從空調房間散失出去的熱量即為耗熱量冷負荷 在某一時刻為保持房間恒溫恒濕， 需向房間供應的冷量即為冷負荷熱負荷 為補償房間失熱而需向房間供應的熱量濕負荷 為維持室內相對濕度所需由房間除去或增加的濕量即為濕負荷第一節(jié)室內外空氣計算參數(shù)和室內溫濕度標準的選擇室外空氣計算參數(shù)和室內溫濕度標準 是空調房間冷

3、（熱）、濕負荷計算的依據(jù)。一、室外空氣計算參數(shù)的確定：設計規(guī)范中規(guī)定的設計參數(shù)是按 全年少數(shù)時間不保證室內溫濕度標準 而制定的。夏季空調室外計算干球溫度 tw,x 采用歷年平均不保證 50h 的干球溫度；夏季空調室外計算濕球溫度 ts 采用歷年平均不保證 50h 的濕球溫度；夏季空調室外計算日平均溫度采用歷年平均不保證5 天的日平均溫度；冬季空調室外計算溫度tw,d 采用歷年平均不保證1 天的日平均溫度；冬季空調室外計算相對濕度 d 采用累年最冷月平均相對濕度。室外空氣溫、濕度變化規(guī)律室外空氣的干、濕球溫度隨季節(jié)、晝夜、時刻變化；空氣的相對濕度 取決于空氣干球溫度t 和含濕量 d；2若視一晝夜

4、含濕量不變，相對濕度 的變化規(guī)律與干球溫度t 變化規(guī)律相反。二、室內溫、濕度設計標準的確定依據(jù)：空調房間的室內溫度、濕度的要求，用兩組指標 來反映，空調溫度tn = 空調溫度基數(shù) +空調精度（室內溫度允許波動范圍）相對濕度 n =相對濕度基數(shù) +空調精度（相對濕度允許波動范圍）對于舒適性空調 ，主要從人體的舒適感來考慮，一般不提空調精度的要求；對于工藝性空調 ，要考慮滿足工藝過程對溫、 濕度基數(shù)和空調精度的特殊要求，同時兼顧人體的衛(wèi)生要求。聲音、振動、嗅覺、視覺、色調、溫度、濕度、氣流速（一）人體的熱平衡和舒適感人體的舒適狀態(tài)是由許多因素決定的，其中和熱感覺有關的有：室內空氣溫度t n 及其在

5、空間的分布和隨時間的變化；室內空氣的相對濕度 n；人體附近的氣流速度 v；圍護結構內表面及其它物體表面的溫度；人體的溫度、散熱及體溫調節(jié)；衣服的保溫性能及透氣性。室內空氣狀態(tài)變化與人體冷熱感的變化關系t n 上升，人體對流熱 C 減少熱感；t n 下降，人體對流熱 C 增大冷感； n 增大， Pqb 增大，人體汗液等蒸發(fā)熱 E 減少熱感；圍護結構內表面和周圍物體表面溫度上升，人體輻射散熱 R 減少熱感；周圍空氣流速增大，人體對流熱 C 增大，人體水分蒸發(fā)熱 E 增大冷感。1、有效溫度圖和舒適區(qū)新有效溫度 ET * (effective temperture) 通過溫度、濕度及氣流速度3個要素的

6、組合，表示人體感覺的特別溫度。等效溫度線 在等效溫度線上各個點所表示的空氣狀態(tài)的實際干球溫度、相對濕度不相同，但各點空氣狀態(tài)給人體的冷熱感相同。3美國供暖、制冷、空調工程師學會（ASHRAE ）推薦的舒適標準 55-74ET * =22.5* 25* ，tn=2227n=20%70%2、人體熱舒適方程和 PMV-PPD 指標人體熱平衡方程：S=M -W-E-R-C（W/）S人體蓄熱率（ Save）M 能量代謝率（ Metobolish）六個影響人體熱舒適變量的因素，熱舒適方程給出了這六個因素之間的關系W 人體所做機械功（ Work ）E蒸發(fā)散熱量（ Evaporation）R人體與周圍表面輻射

7、換熱量（Radiation）C人體與周圍表面對流換熱量（Convection）S =0，人體狀態(tài)正常，體溫為36.5，S 0，人體狀態(tài)不正常，體溫上升，高于36.5，S < 0 ，人體狀態(tài)不正常，體溫下降，低于36.5。由熱平衡方程：4f(M 、(、P、t、I、V )aardaM 人體能量代 謝體ta環(huán)境溫度Pa水蒸汽分壓蒸tr 房間間平均輻射溫 I d 衣服熱服Va空氣流速0熱舒適方程若人體通過對流和輻射換熱能滿足熱舒適方程，則人體感覺舒適， 否則會產生一個負荷 L。f(M 、(、P、t、I 、V )LaardaL = 0人體感覺舒適L 0人體產生熱感覺L < 0人體產生冷感覺室

8、內熱環(huán)境的評價指標 PMV-PPDPMV-PPD 綜合考慮了人體活動情況、著衣情況、空氣溫度、濕度、流速、平均輻射溫度等 6個因素。PMV（ Predicted Mean Vote 預期平均評價） 代表了對同一環(huán)境絕大多數(shù)人的冷熱感覺，可用PMV 指標來表示對熱環(huán)境下人體的熱反應。PMV 值-3+3根據(jù)人體熱平衡的原理，確定PMV 的數(shù)學分析式：PMV0.303exp0.036M0.0275 LPPD（Predicted Percentage of Dissatisfied預期不滿意百分率） 表示對熱環(huán)境不滿意的百分數(shù)，這是考慮人與人之間生理的差別。PPD值0100%利用概率分析法確定 PMV

9、-PPD 之間的關系。5（二）室內溫濕度標準舒適性空調的室內空氣設計參數(shù)（做成表格形式）季節(jié)溫度/相對濕度 /%工作區(qū)風速 / （ m/s）夏季24284060 0.3冬季18 22一般不做規(guī)定，高級 35 0.2工藝性空調的室內設計參數(shù)視具體情況而定室外空氣綜合溫度：圍護結構外表面單位面積上得到的熱量：qW tWWIt WIWWWWtZWW 圍護結構外表面與室外空氣間的換熱系數(shù)， W / m 2 KtW 室外空氣計算溫度 , CW 圍護結構外表面溫度, C 圍護結構外表面對太陽輻射的吸收系數(shù)I 圍護結構外表面接受的總的太陽輻射強度 ,W / m2為計算方便，稱 tZ tWI 為綜合溫度W綜合

10、溫度相當于將室外空氣溫度tW 提高了一個由太陽輻射引起的附加值I，并非實際存在的溫度。W6教案封皮開課單位能源與機械工程學院課程名稱空氣調節(jié)授課教師車德勇授課對象建環(huán) 04級選用教材空氣調節(jié)薛殿華總學時60課次8第章第節(jié)教學目的及要求1. 掌握室內空氣計算參數(shù)確定的原則和方法，以及我國室內空氣計算參數(shù)的確定。2. 掌握夏季、冬季空調室外計算參數(shù)的確定原則和方法，以及我國空調室外計算參數(shù)的確定。3. 理解并掌握室內各種熱濕負荷的計算方法與原理：不透明圍護結構得熱量和冷負荷計算。通過透明圍護結構進入熱量及其他室內發(fā)熱冷負荷的計算， 室內各種冷 (熱 )濕負荷的計算。教學重點教學難點教學方式、方法教

11、學過程及時間分配室內各種熱濕負荷的計算方法：不透明圍護結構得熱量和冷負荷計算；通過透明圍護結構進入熱量及其他室內發(fā)熱冷負荷的計算，室內各種冷(熱 )濕負荷的計算。通過窗戶的日射得熱形成的冷負荷計算講授一、得熱量、冷負荷、制冷量三者的關系（20 分鐘）二、空調房間的冷負荷計算方法（70 分鐘）7教案內容備注第三節(jié)空調房間冷濕負荷的計算方法一、得熱量、冷負荷、制冷量三者的關系得熱量（ Heat Gain ） 某時刻由室外和室內熱源進入房間的熱量的總和。來自室外部分： 室內外溫差傳熱、太陽輻射進入熱；來自室內部分 ：室內照明、人體、設備散熱。得熱量按是否隨時間變化，可分為穩(wěn)定得熱和瞬時得熱；得熱量按

12、性質不同 ，可分為顯熱（對流熱和輻射熱）和潛熱。得濕量 主要為人體散濕和工藝過程與工藝設備散發(fā)出來的濕量。冷負荷（ Cooling Load ） 為了連續(xù)保持室溫恒定，在某時刻需向房間供應的冷量，或需從室內排除的熱量。內容要點：任一時刻房間瞬時得熱量的總和不一定等于同一時刻的瞬時冷負荷；瞬時得熱負荷中的潛熱和顯熱得熱中的對流成分直接進入房間空氣中，并立即構成瞬時冷負荷；顯熱得熱中的輻射成分將先蓄存到具有蓄熱性能的圍護結構和家具等室內物體表面上，不能立即成為冷負荷；除非圍護結構和家具完全沒有蓄熱能力時，得熱量等于冷負荷。得熱量轉化為冷負荷過程中，存在衰減和延遲現(xiàn)象。實際冷負荷的峰值比太陽輻射熱的

13、峰值低，出現(xiàn)的時間也遲于太陽輻射熱的峰值；圍護結構和家具的蓄熱能力越強，冷負荷衰減越大，冷負荷峰值越低，延遲時間也越長；重型結構的蓄熱能力比輕型結構蓄熱能力大得多。制冷量 一座建筑物空調系統(tǒng)的制冷量，為以下各種因素形成的冷負荷之8和，建筑物的計算冷負荷；新風計算冷負荷；送風機的溫升；送風管道系統(tǒng)的溫升；水系統(tǒng)（水管、水泵和水箱等）的熱損失；供冷設備的效率等引起的附加冷負荷；它們構成了該建筑物制冷機總容量， 這一制冷機的總裝機容量稱為 “制冷量”?？照{房間冷負荷（建筑物的計算冷負荷）的構成因素外墻和屋面溫差構成傳熱的冷負荷；外窗溫差傳熱的冷負荷；外窗太陽輻射的冷負荷；內圍護結構傳熱的冷負荷；人體

14、散熱的冷負荷；照明散熱的冷負荷；設備散熱的冷負荷；食物散熱的冷負荷；散濕形成的潛熱冷負荷；空氣滲透帶入室內的冷負荷。二、空調房間的冷負荷計算方法冷負荷系數(shù)法諧波反應法（一）冷負荷溫度冷負荷溫度：針對一些定型圍護結構（墻體、屋頂?shù)龋└鶕?jù)典型條件，（室外溫度、日較差、緯度等）用冷負荷系數(shù)法計算出它們的冷負荷逐時值 Qt，然后將逐時值除以該結構的傳熱系數(shù)和面積，得出溫差值，從而得到一組計算冷負荷的相對的逐時溫度值，稱為冷負荷溫度 .9（二）冷負荷系數(shù)法在工程上的應用夏季計算經圍護結構傳入室內的熱量時，應按照不穩(wěn)定傳熱 過程計算；1、維護結構瞬變傳熱形成的冷負荷（1） 外墻和屋頂瞬變傳熱引起的冷負荷L

15、Q n( q ) F K (t l ,n t n )WF 外墻和屋頂計算面積，2mK 外墻和屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)，2W/m Kt n 室內設計溫度，tl , n 外墻和屋頂?shù)睦湄摵蓽囟鹊闹饡r值，（2） 外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負荷LQ n(c ) F K (t l tn )W2F 窗口面積， mK 玻璃窗的傳熱系數(shù)，2W/m Kt n 室內設計溫度，tl 玻璃窗的冷負荷溫度的逐時值，2、透過玻璃窗日射得熱形成的冷負荷（1） 日射得熱因數(shù)的概念A透過窗玻璃直接進入室內的太陽輻射熱qtB窗玻璃吸收太陽輻射后傳入室內的熱量qa日射得熱因數(shù) D j ：采 用 3mm 后 的 普 通 平 板 玻 璃 ， 在

16、一 定 條 件 下 （ N8.7 ，W 18.6W /( m2 K ) ），得出夏季（以 7 月份為代表）通過這一“標準玻璃”的日射的熱量 qt 和 qa 值10D jqtqa非標準情況加以修正，通常乘以窗玻璃的綜合遮擋系數(shù)：CZCS CnCS 窗玻璃的遮陽系數(shù)Cn 窗內遮陽設施的遮陽系數(shù)實際窗玻璃的日射得熱C s標準窗玻璃的日射得熱（2） 冷負荷計算方法透過玻璃窗進入室內的日射得熱形成的冷負荷LQ 按下式計算：LQFCZ D j ,max CLQ2F 窗玻璃的凈面積，m，是窗口面積乘以有效面積系數(shù)CaCZ 窗玻璃的綜合遮擋系數(shù)2D j ,max 日射得熱因數(shù)的最大值，w/mCLQ 冷負荷系數(shù)

17、（3） 冷負荷系數(shù)的由來3、室內熱源散熱形成的冷負荷工藝設備散熱、照明散熱、人體散熱（1） 設備散熱形成的冷負荷LQQCLQWQ 設備和用具的實際顯熱散熱量CLQ 設備和用具顯熱散熱冷負荷系數(shù)設備顯熱散熱量Q按下式計算：A電動設備11工藝設備及電動機放在室內：Q1000n1n2 n3 N /W工藝設備在室內，電動機不在室內：Q1000n1n2 n3 NW工藝設備不在室內，電動機在室內：Qn nn1NW1000123N 電動設備的安裝功率，KW電動機效率n1安裝系數(shù)n2 電動機負荷系數(shù)n3 同時使用系數(shù)B電熱設備散熱量對于無保溫密閉罩的設備：Q1000n1n2n3 n4 NWn4 考慮排風帶走熱

18、量的系數(shù)C電子設備計算公式同電動設備（2） 照明散熱形成的冷負荷白熾燈： LQ1000NCLQW熒光燈： LQ1000n1n2 NC LQWN 照明燈具所需功率，Wn1 鎮(zhèn)流器消耗功率系數(shù)，n2 燈罩隔熱系數(shù)CLQ 照明散熱冷負荷系數(shù)（3） 人體散熱形成的冷負荷12人體顯熱散熱引起的冷負荷：LQ Sqsnn'C LQWqs 不同室溫和勞動性質成年男子顯熱散熱量，Wn 室內全部人數(shù)考慮了各類人員組成比例的系數(shù)n ' 群集系數(shù)，CLQ 人體顯熱散熱冷負荷系數(shù)人體潛熱散熱引起的冷負荷：LQL qL nn' C LQWqL 不同室溫和勞動性質成年男子潛熱散熱量，W13教案封皮開

19、課單位能源與機械工程學院課程名稱空氣調節(jié)授課教師車德勇授課對象建環(huán) 04級選用教材空氣調節(jié)薛殿華總學時60課次9第 2 章第4 節(jié)教學目的 理解并掌握空調房間送風量的確定原則和方法：熱濕比的概念，確定送風狀態(tài)及要求 點及送風量的原則和計算方法。空調房間送風量的確定原則和方法：熱濕比的概念，確定送風狀態(tài)點及送風量教學重點的原則和計算方法。教學難點空調房間送風量的確定原則和方法。教學方講授式、方法教學負荷計算例題（20 分鐘）過一、空調房間送風狀態(tài)的變化過程（15 分鐘）程及二、夏季送風量和送風狀態(tài)的確定（20 分鐘）時三、冬季送風量與送風狀態(tài)的確定（15 分鐘）間分確定送風量例題（20 分鐘）配

20、14教案內容備注第四節(jié)空調房間送風狀態(tài)及送風量的確定在已知空調熱濕負荷的基礎上,本節(jié)討論如何利用不同的送風和排風狀態(tài)來消除室內余熱、余濕以維持空調房間所要求的空氣參數(shù)，下面討論送入空氣的狀態(tài)及空氣量的確定。一、空調房間送風狀態(tài)的變化過程室內余熱量（即室內冷負荷）為Q，余濕量為 W，送入 G 的空氣，吸收室內余熱余濕后，其狀態(tài)由O變?yōu)槭覂瓤諝鉅顟B(tài)N，然后排出室外。由總熱平衡：Gi oQ Gi Ni NQioG由濕平衡：doGWGd N1000d N dO1000QWGio d N doi N1000Qi Ni OW dN do10001000WG只要送風狀態(tài)點落在過N 點，熱濕比為的線上，則會滿

21、足吸收余熱 Q 余濕 W，使室內空氣狀態(tài)達到 N 點的要求。從狀態(tài)點 N 引熱濕比線，這線上的任何一點都能滿足吸收余熱余濕的要求，從而保證室內狀態(tài)為tN ，N二、夏季送風量和送風狀態(tài)的確定已知余熱 Q，余濕 W ，室內狀態(tài)為 N過 N 點做 =Q/W 的角系數(shù)線，如何確定送風狀態(tài) O？如果知道 i O， tO， dO 之一就可在 線上確定送風狀態(tài) O工程上，常用送風溫差tO=TN-TO 來考慮 O 點狀態(tài)的選定。15GQKg / s,或 G1000WKg / si Ni 0dNd 0顯然， tO， G，處理和輸送空氣的設備相應減少，系統(tǒng)運行費和初投資都可小些，但送風溫度過低，送風量小會使室內空

22、氣溫度和濕度分布的均勻性和穩(wěn)定性受到影響，而且，可能使人感受到冷氣流作用?？照{系統(tǒng)夏季送風溫差，應根據(jù)風口類型，安裝高度和氣流射程長度以及是否貼附等因素確定。舒適性空調：送風高度 5m， tO 不宜大于 10 送風高度 5m， tO 不宜大于 15換氣次數(shù) ：房間通風量（ m3/h)和房間體積的比值，即換氣次數(shù) N=L/V, 通風可空調中常用來衡量送風量的指標選定送風溫差后，即可按以下步驟確定送風狀態(tài)和計算送風量（）在 i-d 圖上指出室內空氣狀態(tài)點（）根據(jù)算出的和求出熱濕比，再通過點畫出過程線（）根據(jù)所選定的送風溫差t0，確定送風溫度t0,等溫線和過程線的交點o 即為送風狀態(tài)點（）按Q1000W計算送風量Gd Nd 0i Ni 0例：某房間總余熱量Q3314W，總余濕量W=0.264g/