第二章空调负荷计算与送风量.pptx

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1、第一节 室内外空气计算参数一、室内空气计算参数 二、室外空气计算参数（二）室内空气温湿度计算参数（一）人体热平衡和热舒适感（三）冬季空调室外空气计算参数（一）室外空气温湿度的变化规律（二）夏季空调室外空气计算参数第1页/共84页空调室内设计参数包括的内容v环境指标：主要指标主要指标 温度、湿度、空气流速、清洁度温度、湿度、空气流速、清洁度其他指标其他指标 压力、噪声、气味等压力、噪声、气味等v空调房间室内气象参数的确定原则 舒适性空调主要取决于人体热舒适要求舒适性空调主要取决于人体热舒适要求 工艺性空调主要取决于生产工艺要求工艺性空调主要取决于生产工艺要求一、室内空气计算参数 空调房间室内温湿

2、度标准的描述方法：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，tn=200.5，n=505%。（空调区域是指离外墙0.5米，离地面0.3米至高于精密仪器设备或人的呼吸区0.30.5米范围内的空间）第2页/共84页 人体靠摄取食物以获得能量维持生命，能量最终以热量的形式散发到体外。为保持体温恒定，必须使产热和散热保持平衡，人体热平衡可用下式表示：S=M-W-E-R-CS：人体蓄热率M：人体能量代谢率W：人体所作机械功E：汗液蒸发和呼出的水蒸汽所带走

3、的热量R：穿衣人体外表面与周围表面之间的辐射换热量C：穿衣人体外表面与周围表面之间的对流换热量S=f（M，tn，n，tr，vn，Icl）S0 体温上升,S0 体温下降，S=0 热平衡（一）人体热平衡和热舒适感1、人体热平衡第3页/共84页 研究方法：心理学 定义：人对周围环境“冷”“热”的主观描述。特点：尽管人描述环境的冷热，实际上只能感觉到自己皮肤下神经末梢的温度。所以“冷”“热”与感受者的身体状态有关，不是完全客观的。“中性”的定义：不冷不热，人用于体温调节消耗的能量最小。什么是热舒适什么是热舒适什么是热舒适什么是热舒适?观点观点观点观点1 1：舒适中性舒适中性舒适中性舒适中性?观点观点观

4、点观点2 2：舒适中性舒适中性舒适中性舒适中性舒适产生于不适的消除过程中。舒适产生于不适的消除过程中。舒适产生于不适的消除过程中。舒适产生于不适的消除过程中。“舒适舒适舒适舒适”比比比比“中性中性中性中性”更主观。更主观。更主观。更主观。Cool&Comfort!Cool&Comfort!第4页/共84页人体的温度感受系统 20世纪初发现人的皮肤上存在对冷敏感的区域“冷点”和对热敏感的区域“热点”人体各部位的冷点数目明显多于热点 为什么人对冷更敏感？50mV50mV第5页/共84页第6页/共84页什么是热舒适？“对热环境感到满意的心理状态”Fanger教授提出热舒适的三个条件：1）人体必须处于

5、热平衡状态，以便使人体对环境的散热量等于人体的体内产热量，并且蓄热量为零，即：M-W-C-R-E=0 （S=0）2）皮肤平均温度必须具有与舒适相适应的水平 3）人体应具有最佳排汗率 2、热舒适感第7页/共84页热感觉的测量：问卷调查第8页/共84页热感觉投票和热舒适投票热感觉投票和热舒适投票Thermal Comfort Vote&Thermal Sensation Vote第9页/共84页PMV指标的7级分度反应反应见汗滴见汗滴手、额、手、额、颈等局部颈等局部见汗见汗感热，皮感热，皮肤发粘、肤发粘、湿润湿润感觉适宜，感觉适宜，皮肤干燥皮肤干燥感凉（局感凉（局部关节，部关节，可忍受）可忍受）局

6、部感局部感冷不适，冷不适，需加衣需加衣很冷，可很冷，可见鸡皮或见鸡皮或者寒颤者寒颤 分度方法和TSV基本一致第10页/共84页在曼谷在曼谷、新加坡、新加坡、AthensAthens、布里斯班做的布里斯班做的 3200 3200 组非空调环境的测试结果：组非空调环境的测试结果：PMVPMV与实际与实际TSVTSV的偏差。的偏差。第11页/共84页28 30 32 34 36 38 4028 30 32 34 36 38 40热感觉的适应性热感觉的适应性第12页/共84页产热 热量消耗人体蓄热 能量代谢M、对外做功W、与环境的显热换热和潜热交换E对流散热C辐射散热R皮肤散湿呼吸散湿人体与环境的热交

7、换人体热舒适条件：第13页/共84页人体与外界的辐射换热方程 长波辐射0.8 0.4 0.70.8 0.4 0.70.78 0.72 0.70.78 0.72 0.7 人体对长波辐射的发射率和吸收率在0.95左右对太阳辐射的吸收第14页/共84页3、有效温度图和ASHRAE舒适区 v由于人的舒适感共四个环境影响因素和四个人为因素，因此不能用一个单一的物理量来表示环境是否处于热舒适状态。v有效温度就结合干球温度、湿球温度和空气流速的效应来反映冷热感觉的。人为因素环境因素舒适感影响因素室内空气温度室内空气相对湿度人体活动量衣着情况人体附近的空气流速维护结构内表面及其它物体表面温度年龄性别第15页/

8、共84页人体活动量年龄性别第16页/共84页 1919开始研究，1967前的ASHRAE手册采用 有效温度ET定义：“这是一个将干球温度、湿度、空气流速对人体温暖感或冷感的影响综合成一个单一数值的任意指标。它在数值上等于产生相同感觉的静止饱和空气的温度。”对于正常穿着：ET=0.492Ta+0.19Pa+6.47 对于半裸者:(二式条件均为 va0.15m/s)ET=(0.944Ta+0.056Twb)/1+0.22(Ta-Twb)缺点：低温条件下湿度的影响不准确(1)(1)有效温度ETET第17页/共84页有效温度ETET诺谟图 普通衣着，坐姿轻劳普通衣着，坐姿轻劳动条件。动条件。第18页/

9、共84页(2)(2)新有效温度ET*(Gagge)ET*(Gagge)ASHRAE标准55-74，ASHREA手册1977版 参考空气环境：身着0.6 clo服装静坐，空气流速0.15m/s，相对湿度50，干球温度T0 如果同样服装和活动的人在某环境中的冷热感与上述参考空气环境中的冷热感相同，则此环境的 ET*T0 该指标只适用于着装轻薄、活动量小、风速低的环境。(3)(3)标准有效温度SET*SET*SET*=2422.5，10024，50%SET*20第19页/共84页 在同一条有效温度线上具有相同的热感觉 有效温度线与50相对湿度线的交点上标注着等效温度的数值，在该点等效温度与干球温度相

10、等 例如，通过t25，50的两线的交点的虚线即为25等效温度线。第20页/共84页 热舒适方程热舒适方程 S=M-W-E-R-CS=M-W-E-R-C令人体热平衡方程中蓄热率令人体热平衡方程中蓄热率 S S0 0，得出：，得出：(M W)=fcl hc(tcl-ta)+3.96 10-8 fcl(tcl+273)4 (+273)4+3.05 5.733 0.007(M W)Pa +0.42(M W 58.2)+1.73 10-2 M(5.867 Pa)+0.0014 M(34 ta)对流散热对流散热辐射散热辐射散热汗液蒸发散热汗液蒸发散热呼吸潜热和显热散热呼吸潜热和显热散热皮肤扩散蒸发散热皮肤

11、扩散蒸发散热rt人体对稳态热环境的反应描述-理论建立者：P.O.Fanger4、人体热舒适方程和PMV-PPD指标 第21页/共84页在同样的热环境条件下，人与人的热感觉也会有所不同，因此，应该采用平均热感觉指标的概念，而预测的平均热感觉指标常常简称为PMV。可以合理的设想，人不舒适的程度愈大，由舒适状态偏离调节机制的热负荷越大。一定活动水平的热感觉是人体热负荷的函数，表明一个人的体内热平衡和对所处环境的热损失之间的差异，Fanger收集了1396名美国和丹麦受试者的冷热感觉资料，得出PMV的计算式：PMV=(0.303 e0.036 M+0.0275)TL =(0.303 e0.036 M+

12、0.0275)M W 3.05 5.733 0.007(M W)Pa0.42(M W 58.15)1.73 10-2M(5.867 Pa)fcl hc(tcl ta)0.0014 M(34 ta)3.96 10-8 fcl (tcl+273)4 (+273)4 PMV是由舒适方程得到的一个热感觉值数，体现了四种热环境变量的一定组合、活动水平和着装对平均热感觉的影响的预测。预测平均评价PMV（Predicted Mean Vote）PMV指标只代表了同一环境下绝大多数人的感觉，不能代表所有个人的感觉。PMV的计算是完全客观的，但指标的含义却是由主观感觉统计确定的。第22页/共84页 在同样热环境

13、条件下，人与人之间的热感觉会存在差异，而人与人对热环境的反应的差异除了热感觉的不同之外，还表现在对环境满意与否的差异。因此，Fanger又提出预测不满意百分数来表示人群对热环境不满意的情况，预测平均不满意百分数常常简写为PPD（Predicted Percent Dissatisfied）。预测平均不满意百分数PPD（Predicted Percent Dissatisfied）PPD是通过概率分析确定某环境条件下人群不满意的百分数 PPD100 95exp(0.03353 PMV 4+0.2179 PMV2)即便达到即便达到即便达到即便达到 PMVPMV0 0，仍然有，仍然有，仍然有，仍然有

14、5 5的人不满意。的人不满意。的人不满意。的人不满意。第23页/共84页（二）室内空气温湿度计算参数 室内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，还应依据室外气温、经济条件和节能要求进行综合考虑。1、舒适性空调夏季：2428，4065%，0.3m/s冬季：1822，4060%，0.2m/s2、工艺性空调降温性空调：有范围，无精度恒温恒湿空调：对基数和精度都有严格要求净化空调：温湿度有一定要求，空气含尘大小和数量有要求第24页/共84页FOR EXAMPLEFOR EXAMPLE第25页/共84页影影响响室室内内参参数数稳稳定定的的因因素素影响热环境的因素温度扰量湿度扰量

15、影响洁净度的因素影响噪声的因素室外空气室内：人员、设备、敞开水源室外空气温度、辐射室内：人员、照明、设备内外扰量第26页/共84页二、室外空气计算参数 1、目的确定围护结构传热负荷；确定新风处理负荷。2、室外空气温湿度的变化规律 a、气温的日变化、季节变化和年分布(气象包络线)b、湿度的变化3、夏季空调室外空气计算参数 a、夏季空调室外计算干、湿球温度确定新风状态 b、夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度计算传热负荷4、冬季空调室外空气计算参数 温度：采用历年平均不保证1天的日平均温度；相对湿度：采用累年最冷月平均相对湿度。第27页/共84页第二节 太阳辐射热对建筑物的热作用 一、太阳辐射热的

16、基本知识 太阳辐射能的去向太阳辐射能的去向第28页/共84页第29页/共84页海陆风和山谷风海陆风和山谷风第30页/共84页（一）地球对太阳的相对位置 00+23.5-23.5赤纬赤纬d d北回归线北回归线南回归线南回归线第31页/共84页 太阳辐射热量的大小用辐射强度I来表示，它是指一平方米黑体表面在太阳照射下所获得的热量值，W/m2。当太阳辐射线到达大气层时，其中一部分辐射热被大气层中的臭氧、水蒸气、二氧化碳等吸收；另一部分被云层中的尘埃、冰晶等反射或折射，形成无方向的散射辐射；未被吸收和散射部分则透过形成直射辐射。故而，到达地面的太阳辐射=直射+散射，直射有方向性，散射无方向性。（二）太

17、阳辐射强度地面上太阳辐射强度的影响因数 赤道 纬度（）太阳赤纬（d）时角（h）太阳高度角（）太阳方位角（A）第32页/共84页（三）建筑物外表面所受到的太阳辐射强度（1）直射辐射水平面上的直射强度：垂直面上的直射强度：（2）散射辐射水平面上的散射辐射：垂直面上的散射辐射：（3）太阳总辐射强度 水平面总辐射强度：垂直面总辐射强度：（4）围护结构外表面所吸收的太阳辐射热第33页/共84页二、室外空气综合温度 Solar-air Temperature太阳直射辐射太阳直射辐射大气长波辐射大气长波辐射太空散射辐射太空散射辐射对流换热对流换热地面反射辐射地面反射辐射环境长波辐射环境长波辐射地面长波辐射地

18、面长波辐射壁体得热壁体得热建筑物外表面单位面积上得到的热量为：为综合温度第34页/共84页第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷主主要要内内容容一、概述二、谐波反应法三、冷负荷系数法四、模拟分析软件（一）得热量和冷负荷的基本概念（二）得热量与冷负荷的关系（三）房间空气的热平衡关系（四）计算方法综述第35页/共84页一、概述（一）得热量和冷负荷的基本概念 得热量(Heat Gain HG)：是指在某一时刻由室外和室内热源散入房间的热量总和；瞬时冷负荷：是指为了维持室温恒定，空调设备在单位时间内必须自室内取走的热量，也即在单位时间内必须向室内空气提供的冷量。除热量：当空调系统间歇使用时，室温

19、有定的波动，引起围护结构额外的蓄热和放热，结果使得空调设备要自室内多取走一些热量。这种在非稳定工况下空调设备自室内带走的热量称为除热量。第36页/共84页两种方式机理不同两种方式机理不同通过非透明围护结构的热传导通过非透明围护结构的热传导通过玻璃窗的得热通过玻璃窗的得热外表面对流换热外表面对流换热外表面日射通过墙体导热外表面日射通过墙体导热得得热热潜热潜热显热显热辐射得热辐射得热对流得热对流得热第37页/共84页第38页/共84页（二）得热量与冷负荷的关系v 冷负荷与得热有关，但不一定相等v 决定因素 空调形式v 送风：负荷对流部分v 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

20、少？围护结构热工性能：蓄热能力如何？如果内表面完全绝热呢？房间的构造（角系数）v 注意：辐射的存在是延迟和衰减的根源！第39页/共84页得热与冷负荷的关系热量瞬时得热量瞬时冷负荷需除去的蓄热量蓄热量 时间（h）蓄热量需除去的蓄热量实际冷负荷照明得热量 时间（h）热量第40页/共84页瞬时日照得热与冷负荷的关系2-13瞬时太阳辐射得热与房间实际冷负荷之关系2-14瞬时日射得热与轻、中、重型建筑实际冷负荷之关系2-15荧光灯得热与实际负荷之关系第41页/共84页（三）房间空气的热平衡关系排除的对流热空气的显热增值 室内热源对流得热 壁面对流得热渗透得热第42页/共84页室内热源对流得热室内热源对流

21、得热室内热源得热 室内热源对流得热热源向空调辐射板的辐射热源向壁面的辐射第43页/共84页壁面对流得热壁面对流得热通过围护结构的导热得热 本壁面获得的通过玻璃窗的日射得热 壁面对流得热 本壁面向空调辐射设备的辐射 本壁面向其他壁面的长波辐射 本壁面向热源的辐射Q Qcondcond第44页/共84页房间的总冷负荷房间的总冷负荷房间的各种得热房间的各种得热空气的显热增值空气的显热增值内表面辐射导致内表面辐射导致的传热量差值的传热量差值得热和冷负荷得热和冷负荷的差值的差值房间空气热平衡的数学表达式房间空气热平衡的数学表达式 对辐射项进行了线性化而导出第45页/共84页第46页/共84页（四）计算方

22、法综述1.1.典型负荷计算方法原理介绍典型负荷计算方法原理介绍2.2.常用的负荷求解法常用的负荷求解法第三类边界条件：第三类边界条件：第三类边界条件：第三类边界条件：太难求解了！太难求解了！太难求解了！太难求解了！1.1.典型负荷计算方法原理介绍典型负荷计算方法原理介绍非均匀板壁的不稳定传热非均匀板壁的不稳定传热非均匀板壁的不稳定传热非均匀板壁的不稳定传热:其中内表面长波辐射：其中内表面长波辐射：其中内表面长波辐射：其中内表面长波辐射：第47页/共84页1946.USA1950s.USSR1967.Canada 目的：使负荷计算能够在工程应用中实施 发展：由不区分得热和冷负荷发展到考虑二者的区

23、别第48页/共84页2.1 稳态算法当量温差法、谐波分解法:不考虑建筑蓄热，负荷预测值偏大2.2 动态算法，积分变换求解微分方程谐波反应法 冷负荷系数法2.2.常用的负荷求解法常用的负荷求解法动态法的应用假设v1、传热过程为一维非稳定过程，原理上都对得热、冷负荷、除热量加以区别 v2、将传热过程看作常系数线性热力系统，其重要特征是：可以叠加，当受多种扰量时，输出响应等于各自响应之和；系统特性不受时间变化。第49页/共84页2.1 2.1 稳态算法稳态算法 方法 采用室内外瞬时温差或平均温差，负荷与以往时刻的传热状况无关：QKF T 特点 简单，可手工计算 未考虑围护结构的蓄热性能，计算误差偏大

24、 应用条件 蓄热小的轻型简易围护结构 室内外温差平均值远远大于室内外温度的波动值第50页/共84页2.2 2.2 动态算法动态算法 对于常系数的线性偏微分方程，采用积分变换如傅立叶变换 或 拉普拉斯变换。积分变换的概念是把函数从一个域中移到另一个域中，在这个新的域中，函数呈现较简单的形式，因此可以求出解析解。然后再对求得的变换后的方程解进行逆变换，获得最终的解。B B域：问题容域：问题容易求解易求解对函数进行对函数进行积分变换积分变换求解求解A A域：问题难以域：问题难以求解求解对函数解进行对函数解进行积分逆变换积分逆变换获得解获得解第51页/共84页传递函数与输入量、输出量的关系传递函数与输

25、入量、输出量的关系 传递函数G(s)仅由系统本身的特性决定，而与输入量、输出量无关，因此建筑的材料和形式一旦确定，就可求得其围护结构的传递函数。这样就可以通过输入量和传递函数求得输出量。如果输入原函数是指数函数，则不如果输入原函数是指数函数，则不需变换直接输入，即可求得解的原函需变换直接输入，即可求得解的原函数。数。第52页/共84页二、谐波反应法（一）通过墙体、屋顶的得热量及其形成的冷负荷定义围护结构外侧综合温度的波幅与内表面温度波幅的比值为该墙体的传热衰减度；内表面温度波对外侧综合温度的相应滞后为该墙体的传热延迟时间。定义进入房间的辐射得热与室内冷负荷波幅的比值为房间的放热衰减度；室内冷负

26、荷对辐射得热的相位滞后为该房间的放热延迟。1、综合温度作用下经围护结构传入热量非透明围护结构外表面所吸收非透明围护结构外表面所吸收的太阳辐射热的太阳辐射热反射反射吸收吸收第53页/共84页2、房间冷负荷设得热量中对流成分的比例为，辐射成分比例为 。（1）对流得热形成的冷负荷（2）辐射得热形成的冷负荷、辐射得热的稳定部分形成的冷负荷、辐射得热的不稳定部分形成的冷负荷（3）总冷负荷第54页/共84页太阳辐射在玻璃中传递过程太阳辐射在玻璃中传递过程BB阳光照射到单层半透明薄层时，阳光照射到单层半透明薄层时，半透明薄层对于太阳辐射的总反射半透明薄层对于太阳辐射的总反射率、吸收率和透过率是阳光在半透率、

27、吸收率和透过率是阳光在半透明薄层内进行反射、吸收和透过的明薄层内进行反射、吸收和透过的无穷次反复之后的无穷多项之和。无穷次反复之后的无穷多项之和。BB 阳光照射到双层半透明薄层时，还阳光照射到双层半透明薄层时，还要考虑两层半透明薄层之间的无穷次要考虑两层半透明薄层之间的无穷次反射，以及再对反射辐射的透过。反射，以及再对反射辐射的透过。（二）通过窗户的得热量及其形成的冷负荷 第55页/共84页1、瞬变传导得热和冷负荷2、日射得热和冷负荷 对于厚度为3mm的普通平板玻璃（标准玻璃），在特定的内外表面放热系数条件下，得出我国40个城市夏季九个不同朝向的单位面积日射得热量，称之为日射得热因数Dj（=q

28、t+qa）。当把日射得热因数用实用调和分析整理成谐波形式后，日射得热可表示为：相应的冷负荷为：第56页/共84页玻璃窗的种类与热工性能玻璃窗的种类与热工性能 我国v 民用建筑最常见的是铝合金框或塑钢框配单层或双层普通透明玻璃，双层玻璃间为空气夹层，北方地区很多建筑装有两层单玻窗。v 商用建筑有采用有色玻璃或反射镀膜玻璃。发达国家v 寒冷地区的住宅则多装有充惰性气体的双玻窗v 商用建筑多采用高绝热性能的low-e玻璃窗。第57页/共84页玻璃窗的种类与热工性能玻璃窗的种类与热工性能 无色玻璃表面覆盖无色 low-e 涂层，可使这种窗的遮档系数 Cs 低于0.3 第58页/共84页v 不同结构的窗

29、有着不同的热工性能v U即传热系数Kglassv 气体夹层和玻璃本身均有热容，但较墙体小。太阳辐射在玻璃中传递过程太阳辐射在玻璃中传递过程第59页/共84页遮阳方式遮阳方式 现有遮阳方式 内遮阳：普通窗帘、百页窗帘 外遮阳：挑檐、可调控百页、遮阳蓬 窗玻璃间遮阳：夹在双层玻璃间的百页窗帘，百页可调控 我国目前常见遮阳方式 内遮阳：窗帘 外遮阳：屋檐、遮雨檐、遮阳蓬第60页/共84页外遮阳和内遮阳有何区别外遮阳和内遮阳有何区别?外遮阳：外遮阳：只有透过和吸收中的一部只有透过和吸收中的一部分成为得热分成为得热内遮阳：内遮阳：遮阳设施吸收和透遮阳设施吸收和透过部分全部为得热过部分全部为得热对流透过反

30、射反射对流透过第61页/共84页通风双层玻璃窗，内置百页第62页/共84页内百页内百页内百页内百页无通风无通风无通风无通风有通风有通风有通风有通风第63页/共84页通过玻璃板壁通过玻璃板壁的传热的传热透过玻璃的日透过玻璃的日射得热射得热通过玻璃窗的通过玻璃窗的得热得热（1）窗户瞬变传导得热形成的冷负荷2、窗户（三）谐波法的工程简化计算方法1、外墙和屋顶第64页/共84页 可利用对标准玻璃的得热 SSGDi 和 SSGdif 进行修正来获得简化计算结果：实际照射面积比实际照射面积比玻璃的遮挡系数玻璃的遮挡系数遮阳设施的遮阳系数遮阳设施的遮阳系数窗的有效面积系数窗的有效面积系数（2）窗户日射得热形

31、成的冷负荷第65页/共84页三、冷负荷系数法（一）房间传递函数的机理1、传递函数的基本概念对于线性定常系统，当扰量输入 为时间序列表示的脉冲信号时，其输出 也为脉冲信号，且输入、输出函数的拉氏变换在初始条件为零时的比值为定值（传递函数）。传递函数只由系统本身的特性决定，与输入、输出量无关。如果已知系统的传递函数和输入函数，则可以直接求出输出函数，即系统的响应或反应。第66页/共84页2、热力系统与扰量、响应围护结构及家具内表面及室内空气 扰量：室外综合温度；内部热源及墙体得热响应：房间得热量；冷负荷 热力系统：围护结构 第67页/共84页 实际扰量都是以逐时的离散值给出的，因此得热量和冷负荷的

32、计算用离散系统更合适，所以直接用Z变换来表示。所谓Z变换，是用脉冲序列函数表示连续函数，即将连续函数化为 的多项式，这一多项式的各项系数等于该连续函数在相应次幂的采样时刻的数值。3、用Z传递函数法计算得热量和冷负荷第68页/共84页称为空调房间的Z传递函数系数称为围护结构的Z传递函数系数Z变换的特点在于传递函数能表达成一个有理分式 以冷负荷计算为例说明Z传递函数法计算过程。根据Z传递函数的定义得:第69页/共84页4、传递函数系数 传递函数系数一般通过解围护结构导热微分方程、或解房间热平衡方程，或者通过实验求得。传递函数系数的影响因数：时间间隔；得热性质；房间热容量。-0.94 -0.63 0

33、.69日射（有内遮）-0.93 -0.25 0.32日射（无内遮）-0.87 -0.55 0.68围护结构传热得热形式 将等号两边展开并整理，按等式两边同幂次项的系数相等的原则，两边的第n项的系数相等：一般取两项系数，得：取 ,得：第70页/共84页1、用冷负荷温度计算围护结构传热形成的冷负荷（1）基本计算式墙体、屋顶、窗户瞬变传热形成的逐时冷负荷，可用冷负荷温度简化公式计算：t tininKFKFt tcl cl()QQcl cl()冷负荷温度：冷负荷温度：一个当量温度一个当量温度室内温度室内温度（二）冷负荷系数法第71页/共84页（2）冷负荷温度的建立 针对定型结构，根据典型条件（室外温度

34、、日较差、纬度等），用传递函数法计算出逐时冷负荷，然后用逐时冷负荷除以该结构的传热系数和面积，得出逐时温差，即可得出逐时冷负荷温度。墙体：窗户：（3）设计修正针对与典型条件不同的地点、围护结构外表面等进行修正。第72页/共84页2、用冷负荷系数计算窗户日射得热形成的冷负荷（1）计算公式（2）冷负荷系数QQcl cl()D D maxmaxF CF Cs s C Cn nC Cclcl()第73页/共84页clclQQ =QQ C CLQLQ QQcl()Ccl(-0)（三）室内热源散热形成的冷负荷第74页/共84页四.模拟分析软件 GATE，60年代末，美国，稳态计算 现在 美国：DOE-2、

35、BLAST、EnergyPlus、NBSLD 英国：ESP 日本：HASP 中国：DeST第75页/共84页模拟分析软件：美国，反应系数法模拟分析软件：美国，反应系数法 DOE-2 由美国能源部主持，美国 LBNL开发，于1979年首次发布的建筑全年逐时能耗模拟软件，是目前国际上应用最普遍的建筑热模拟商用软件，用户数估计达到10002500家，遍及40多个国家。其中冷热负荷模拟部分采用的是反应系数法，假定室内温度恒定，不考虑不同房间之间的相互影响。EnergyPlus 美国LBNL 90年代开发的商用、教学研究用的建筑热模拟软件。采用的是传递函数法（反应系数法）。第76页/共84页模拟分析软件

36、：欧洲，有限差分法模拟分析软件：欧洲，有限差分法 ESP ESP(ESP-r)是由英国Strathclyde大学的能量系统研究组19771984年间开发的建筑与设备系统能耗动态模拟软件。负荷算法采用的是有限差分法求解一维传热过程，而不需要对基本传热方程进行线性化，因此可模拟具有非线性部件的建筑的热过程，如有特隆布墙(Trombe wall)或相变材料等变物性材料的建筑。采用的时间步长通常以分钟为单位。该软件对计算机的速度和内存有较高要求。第77页/共84页模拟分析软件：中国，状态空间法模拟分析软件：中国，状态空间法 DeST 90年代清华大学开发的建筑与HVAC系统分析和辅助设计软件。负荷模拟

37、部分采用状态空间法，即采用现代控制论中的“状态空间”的概念，把建筑物的热过程模型表示成：状态空间法的求解是在空间上进行离散，在时间上保持连续。对于多个房间的建筑，可对各围护结构和空间列出方程联立求解，因此可处理多房间问题。其解的稳定性及误差与时间步长无关，因此求解过程所取时间步长可大至1小时，小至数秒钟，而有限差分法只能取较小的时间步长以保证解的精度和稳定性。但状态空间法与反应系数法和谐波反应法相同之处是均要求系统线性化，不能处理相变墙体材料、变表面换热系数、变物性等非线性问题。第78页/共84页第四节 室内热源、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷 室内热源包括工艺设备散热、照明散热及人体散热

38、。室内热源散热包括显热和潜热，显热散热中对流热成为瞬时冷负荷，而辐射热部分则先被围护结构表面所吸收，然后再逐渐散出，形成冷负荷；潜热散热即成为冷负荷。一、室内热源散热量（一）工艺设备散热1、电动设备2、电热设备3、电子设备（二）照明得热 白炽灯：Q=1000N；荧光灯：Q=1000n1n2N（三）人体散热与散湿 Q=qnn,W=wnn第79页/共84页二、室内热源散热形成的冷负荷设备、照明和人体散热得热的特点是：得热出现的时间决定于室内设备起用时间、开灯时间和人员在室内停留时间的长短。在该段时间内，得热量是一常量（Q）。故扰量的时间曲线可以认为是有规则的矩形波，该矩形波表达式可展开成如下式（得

39、热与负荷）：三、工程简化计算方法：负荷强度系数；：冷负荷系数四、其他湿源散湿量 敞开水面散湿量：第80页/共84页第五节 空调房间送风量的确定 在已知空调热（冷）湿负荷情况下，本节讨论如何利用不同的送风和排风状态来消除室内余热余湿，以维持空调房间所要求的空气参数。对如图的空调房间，送入G（g/s）的O状态的空气，当送入空气吸收余热和余湿后，变为状态N而排出，从而保证了室内空气状态N。一、夏季送风状态及送风量第81页/共84页2-20送入空气状态变化过程线由热平衡和湿平衡可得：即，送入一定量的空气同时吸收余热余湿，使室内空气状态保持在N，则送风量为：第82页/共84页 当送风点O离N愈近，送风量

40、愈大。送风量小，则处理空气和输送空气所需设备小，耗能小；但送风量过小，送风温度过小时，可能使人感受冷气流的作用，且室内温湿度分布的均匀性和稳定性将受到影响。因此，规范规定了送风温差和换气次数的建议值。换气次数n：n=L/V（次/h）确定送风温差后，按以下步骤确定送风量和送风状态：1.1.在I-D图上确定N点；2.2.根据Q、W算出=Q/W，通过N点画出 线；3.3.取定送风温差，求出送风温度，确定送风状态；4.4.计算送风量。二、冬季送风状态与送风量的确定 冬季，室内余热小或为负，而余湿与夏季相同，故热湿比小于夏季或为负值。若送风量与夏季相同，则冬季送风温度接近或高于室温；也可提高送风温度，以降低送风量，但送风量必须满足最小换气次数，同时送风温度应不高于45。第83页/共84页感谢您的观看！第84页/共84页