常用设计计算公式
建筑物的冷负荷
一. 房间得热量的组成:
室外温度逐时变化系数β见下表:
时刻 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
β |
-0.35 |
-0.38 |
-0.42 |
-0.45 |
-0.47 |
-0.41 |
时刻 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
β |
-0.28 |
-0.12 |
0.03 |
0.16 |
0.29 |
0.40 |
时刻 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
β |
0.48 |
0.52 |
0.51 |
0.43 |
0.39 |
0.28 |
时刻 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
β |
0.14 |
0.00 |
-0.10 |
-0.17 |
-0.23 |
-0.26 |
参见GB50736-2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》,表4.1.11。
计算围护结构传热量
外墙和屋顶,采用室外计算逐时综合温度:t zs =t sh + ρJ /α w
t zs --夏季空气调节室外计算逐时综合温度,℃;
t sh --夏季空气调节室外计算逐时温度,℃;
ρ--围护结构外表面对于太阳辐射热的吸收系数,《措施》 p49;
J--围护结构所在朝向的逐时太阳总辐射照度,W/m 2 ;
α w --围护结构外表面换热系数,W/(m 2 *℃);
围护结构外表面换热系数α w
室外平均风速(m/s) |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
3.5 |
4.0 |
换热系数 α w |
14.0 |
17.4 |
19.8 |
22.1 |
24.4 |
25.6 |
27.9 |
围护结构外表面对于太阳辐射热的吸收系数ρ
面层类别 |
表面性质 |
表面颜色 |
吸收系数 ρ 值 |
|
石棉材料 |
石棉水泥板 |
新 |
浅 |
0.65 |
旧 |
浅 |
0.72~0.87 |
||
粉刷 |
拉毛水泥墙面 |
粗糙、旧 |
米黄 |
0.65 |
石灰粉刷 |
光滑、新 |
白色 |
0.48 |
|
水刷石 |
粗糙、旧 |
浅灰 |
0.68 |
|
薄 |
水泥粉刷墙面 |
光滑、新 |
浅蓝色 |
0.56 |
砂石粉刷 |
深色 |
0.57 |
||
金属 |
镀锌薄钢板 |
光滑、旧 |
灰黑 |
0.89 |
墙 |
红砖墙 |
旧 |
红色 |
0.7~0.77 |
硅酸盐砖墙 |
不光滑 |
青灰色 |
0.45 |
|
混凝土砌块 |
灰 |
0.65 |
||
混凝土墙 |
平滑 |
暗灰 |
0.73 |
|
屋面 |
红褐陶瓦屋面 |
旧 |
红褐 |
0.65~0.74 |
灰瓦屋面 |
旧 |
浅灰 |
0.52 |
|
水泥屋面 |
旧 |
素灰 |
0.74 |
|
石板瓦 |
旧 |
银灰色 |
0.75 |
|
水泥瓦屋面 |
暗灰 |
0.69 |
||
绿豆砂保护屋面 |
浅黑 |
0.65 |
||
白石子屋面 |
粗糙 |
0.62 |
||
浅色油毛毡屋面 |
不光滑、新 |
浅黑色 |
0.72 |
|
黑色油毛毡屋面 |
不光滑、新 |
黑色 |
0.86 |
计算围护结构传热量
室温波动范围大于或等于±1℃,非轻型外墙采用室外计算日平均综合温度 :t zp =t wp + ρJ p /α w
t zp --夏季空气调节室外计算日平均综合温度,℃;
t wp --夏季空气调节室外计算日平均温度,℃;
J p --围护结构所在朝向太阳总辐射照度的日平均值,W/m 2 ;
计算围护结构传热量
对于隔墙、楼板等内围护结构,邻室为非空调区时,采用邻室计算平均温度:t ls = t wp + Δ t ls
温度的差值 Δt ls ,℃
邻室散热量(w/m 3 ) |
Δ t ls |
很少(如办公室和走廊) |
0~2 |
<23 |
3 |
23~116 |
5 |
外墙、屋面的传热形成的逐时冷负荷:CL=K F(t w1 –t n )
t w1 --外墙或屋顶的逐时冷负荷计算温度,℃;t w1 = t zs
室温波动范围大于或等于±1℃,非轻型外墙传热形成的冷负荷;
CL=K F( t zp – t n )
外窗温差传热形成的逐时冷负荷:CL=K F( t w1 – t n )
t w1 --外窗的逐时冷负荷计算温度,℃;t w1 = ts h
对于邻室的夏季温差大于3℃时,计算隔墙、楼板等内围护结构传热形成的冷负荷:CL=K F ( t ls – t n )
舒适性空调区,夏季可不计算通过地面传热形成的冷负荷。工艺型空调区,有外墙时宜计算距外墙2m范围内的地面传热形成的冷负荷。
透过玻璃窗进入空调区的太阳辐射热形成的逐时冷负荷: CL ch2 =C s C n C a [ F 1 J ch.zd C cl.ch +(F ch -F 1 ) J sh.zd C (cl.ch)N ]
注:公式中各项参数取值参见《措施》p84之内容。
室外空气渗入形成的显热负荷、全热负荷和湿负荷:
CL x.sh =0.279G · C p · (t w -t n )
CL q.sh =0.279G’ · (I w -I n )
通过外门开启渗入室内的空气量: G 1 = n · V m · γ w
V m --外门开启一次的空气渗入量,m 3 /(人· h);
n --小时人流量,(人/ h); γ w --室外空气密度,kg/m 3 ;
V m [m 3 /(人·h)]
每小时通过人数 |
普通门 |
带门斗门 |
转门 |
|||
单扇 |
一扇以上 |
单扇 |
一扇以上 |
单扇 |
一扇以上 |
|
100 |
3.0 |
4.75 |
2.50 |
3.50 |
0.80 |
1.00 |
100~700 |
3.0 |
4.75 |
2.50 |
3.50 |
0.70 |
0.90 |
700~1400 |
3.0 |
4.75 |
2.25 |
3.50 |
0.50 |
0.60 |
1400~2100 |
2.75 |
4.00 |
2.25 |
3.25 |
0.30 |
0.30 |
通过围护结构、门、窗缝隙渗入室内的空气量,可以按换气次数估算:G 2 = V ·Φ ·γ w
换气次数 Φ [次/ h]
容积V |
500 以下 |
500~1000 |
1000~1500 |
1500~2000 |
2000~2500 |
2500~3000 |
3000以上 |
Φ |
0.70 |
0.60 |
0.55 |
0.50 |
0.42 |
0.40 |
0.35 |
人体的冷负荷和散湿量: CLr=n(q1·Ccl.r+q2)·Cr
Wr=n · W · Cr
Crl---群集系数,查表
n----室内人数;
W---每个人的散湿量,g/h ;查表
灯光的冷负荷:
白炽灯: CL1=N · n1· CcL.1
明装荧光灯(镇流器安装在空调房间内): CL1=(N1+N2) · n1· CcL.1
暗装荧光灯(灯管安装在顶棚的玻璃罩内): CL1=N1l·n1 · n2 · CcL.1
N--白炽灯功率,w; N1--荧光灯功率,w; N2--镇流器功率,w;
n1--同时使用系数; n2--灯罩玻璃反射、顶层通风情况的系数,灯罩上有小孔时,n2=0.5~0.6;安装,灯罩上无孔时,n2=0.6~0.8。
CcL.1---- 照明散热形成的冷负荷系数,查表《措施》p104
计算围护结构传热量
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
CL m =1000·n 1 ·n 2 ·n 3 · N M · C cL.M /η
2 .电动机在房间内,驱动设备不在房间内
CL m =1000·n 1 ·n 2 ·n 3 · N M · C cL.M (1- η)/η
3 .电动机不在房间内,驱动设备在房间内
CL m =1000 ·n 1 ·n 2 ·n 3 · N M · C cL.M
N m --电动设备安装功率,kw;n 1 --同时使用系数;
n 2 --安装系数,一般 0.7~0.9;n 3 --电动机负荷系数,一般 0.4~0.5 ;
C cL.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。
由暴露水面或潮湿表面蒸发的水蒸气量
G = (α+0.00013v)·(P q.b – P q )·A·B/B’
G --散湿量,kg/h;A --敞开水面面积,m 2 ;
P q.b --水表面温度下的饱和空气的水蒸气分压力,Pa;
P q --室内空气的水蒸气分压力,Pa;B--标准大气压,1.01325MPa;
v --蒸发表面的空气流速,m/s;
水温 ( ℃ ) |
<30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
α |
0.00017 |
0.00021 |
0.00025 |
0.00028 |
0.00030 |
0.00035 |
0.00038 |
0.00045 |
三.空调房间的湿负荷
房间湿负荷的组成:
a.人体的散湿量
b.空气渗入带入的湿量
c.化学反应过程的散湿量
d.潮湿的表面、液面的散湿量
e.食品及其他物料的散湿量
f.其他设备的散湿量
确定房间计算冷负荷:
根据前面所述各项冷负荷的计算方法,分别逐时计算,然后逐时叠加,找到综合最大值;
新风冷负荷;
通风机、风管、水泵、冷水管及水箱温升引起的附加冷负荷。
建筑物冷负荷的估算
建筑物冷负荷可按建筑面积估算(方案设计):Q L =q L.S S
q L.S --单位面积冷负荷指标,w/m 2
S --建筑物的建筑面积, m 2
估算方法目前有很多,各大公司甚至也有自己的估算值。
使用时应注意估算值的不精确性。
国内冷源设备容量:旅馆为70~80W/m 2 ,其他建筑乘以修正系数 k。
冷冻机容量估算指标修正系数 k
建筑类别 |
k 值 |
建筑类别 |
k 值 |
备注 |
办公楼 |
1.2 |
商店 |
0.8 |
只营业厅空调 |
图书馆 |
0.5 |
体育馆 |
3.0 |
按比赛馆面积计算 |
大会堂 |
2~2.5 |
体育馆 |
1.5 |
按总建筑面积计算 |
医院 |
0.8 ~ 1.0 |
影剧院 |
1.2 |
电影厅 |
商店 |
1.5/全空调 |
影剧院 |
1.5 ~1.6 |
大剧院 |
每m 2 建筑面积冷负荷估算指标
建筑类别 |
指标(W) |
建筑类别 |
指标(W) |
备 注 |
旅馆 |
70~81 |
商店 |
56 ~65 |
只营业厅空调 |
影剧院 |
84 ~98 |
商店 |
105 ~122 |
全部空调 |
办公楼 |
84 ~98 |
体育馆 |
209~244 |
按比赛馆面积计算 |
图书馆 |
35 ~41 |
体育馆 |
105 ~119 |
按总建筑面积计算 |
大剧院 |
105~130 |
中外合资旅馆 |
105 ~116 |
暖通南社 |
医院 |
56 ~81 |
负荷的正确估算与取值
注:1 负荷估算时,有两面外墙或三面外墙的空调房间的负荷应适当加大。
2 西向、东向房间的负荷应适当加大(特别是玻璃窗的面积较大时)。
国内部分建筑空调冷负荷概算指标
2、冬季冷负荷估算
国内部分建筑采暖热负荷概算指标
1、夏季送风状态及送风量的确定
上图所示为一个空调房间的送风示意图。室内余热量(冷负荷)为Q(W),余湿量(湿负荷)为W(kg/s)。为了消除余热余湿,保持室内空气状态为N( h N , d N )点,送入G(kg/s)的空气量,其状态为O( h o , d o )。送入的空气吸收室内的余热、余湿后,由状态O变为状态N而排出,从而保证了室内空气状态为N。
送风温差与换气次数
⑵由热湿比作出过N点的热湿比线;
2、冬季送风状态及送风量的确定
由所求的( ) 确定的冬季送风状态点O’与室内状态点N的连线就是冬季工况的热湿比线。