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1、1/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法了解两个基本概念得热量：某时刻进入房间的总热量冷负荷：为了保持室内温度恒定，在某个时刻需要向房间提供的冷量（除去多少热量）它们是否相等，何条件下相等？它们是否相等，何条件下相等？2/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法室内外温差传热太阳辐射热室内照明人员设备散热。得热量稳定得热瞬时得热显热得热潜热得热得热量对流辐射3/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法瞬时得热与瞬时冷负荷之间关系对流（显热、潜热）直接进入空气辐射（显热）间接形成冷负荷，何时形成对流？得热与冷负荷关系，？4/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法5/812.3 空调房间冷、湿负荷计
2、算方法各种瞬时得热量中热量成分6/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法瞬时太阳辐射得热与房间实际冷负荷之关系空调房间，温度恒定实际冷负荷的峰值比太阳辐射热的峰值少40出现的时间也迟于太阳辐射热峰值出现的时间阴影面积相等7/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法基本特征延迟衰减建筑物的蓄热能力所决定8/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法v蓄热能力的大小决定了延迟和衰减的程度v围护结构蓄热能力和其热容量有关，热容量愈大，蓄热能力也愈大。v材料的热容量等于重量与比热的乘积，而一般建筑结构的材料比热值大致相等，故材料热容量就单一地与其重量成正比关系9/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法瞬时日
3、射得热与轻、中、重型建筑实际冷负荷之关系10/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法一般结构中荧光灯形成的冷负荷灯具开启后，大部分的热量被蓄存起来，随着时间的延续，蓄存的热量就逐渐减小1 1/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法除热量：当空调系统间歇使用时，室温有一定的波动，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。12/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法13/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法在计算空调负荷时，必须考虑围护结构的吸热、蓄热和放热效应根据不同的得热量，分别计算得热量所形成的冷负荷，然后
4、取各冷负荷之和14/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法冷负荷计算发展过程v稳定传热计算v二战后，周期性不稳定传热计算，美国的当量温差法和苏联的谐波反应法，我国空调负荷计算也是以两种方法为基础，仅仅考虑了维护结构的不稳定传热，没有区别房间得热和冷负荷、除热量的概念，冷负荷计算偏大v60年代末，美国的蓄热系数法，加拿大的反应系数法和传递函数法，并提出了适合手算的冷负荷系数法）全面考虑了房间维护结构和物体的蓄热和放热，动态负荷计算15/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法1946.USA1950s.USSR1967.Canada16/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法 稳态算法 不考虑建筑
5、蓄热，负荷预测值偏大 动态算法，积分变换求解微分方程 冷负荷系数法、谐波反应法：夏季设计日动态模拟。包括天正、鸿叶，hdy 计算机模拟软件 DOE2(美国)、HASP(日本)、ESP(英国)DeST(清华)17/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法稳态算法 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：QKFT 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 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18/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法稳态算法举例：北京室外气温和室内控制温度比较19/812.3 空调房间冷、湿负
6、荷计算方法天正：冷负荷系数法鸿叶：谐波反应法HDY:谐波反应法 反应系数法(冷负荷系数法)：任何连续曲线均可离散为脉冲波之和。将外扰分解为脉冲，分别求得脉冲外扰的室内响应，再进行叠加 室内负荷。对应离散系统，拉普拉斯变换转化为Z变换 谐波反应法：任何一连续可导曲线均可分解为正(余)弦波之和。把外扰分解为余弦波，分别求出每个正(余)弦波外扰的室内响应，并进行叠加。20/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法设 设备 备使 使用 用 1 1小 小时 时的 的室 室内 内负 负荷 荷响 响应 应反应系数法原理图示 反应系数法原理图示(1)(1)21/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法设设备备使使
7、用用1100小小时时的的室室内内负负荷荷响响应应22/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法谐波反应法 对外扰的分解：室外空气综合温度 tz()=tzp+tz()=tzp+tzn sin(n+n)=A0+An sin(2n/T+n)对外扰的响应形式：围护结构对不同频率外扰有一定的衰减n=An/Bn与延迟n，响应也是傅立叶级数形式：tin,n()=An/nsin(2n/T+n-n)通过围护结构形成的负荷：叠加tin,n()可得出tin()，通过tin()和室内热平衡就可求出负荷。23/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法 谐波反应法的简化算法与冷负荷系数法形式一致。为了便于手工计算，均把内外扰
8、通过一个板壁形成的冷负荷分离出来，作为一个孤立的过程处理，不考虑与其它墙面和热源之间的相互影响。不能分析变物性的材料如相变材料制成的围护结构热过程。24/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法模拟分析软件 GATE，60年代末，美国，稳态计算 现在 美国：DOE-2、BLAST、EnergyPlus、NBSLD 英国：ESP 日本：HASP 中国：DeST25/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法模拟分析软件：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10002
9、500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）。26/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法模拟分析软件：欧洲，有限差分法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
10、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。27/812.3 空调房间冷、湿负荷计算方法模拟分析软件：中国，状态空间法 DeST 90年代清华大学开发的建筑与HV AC系统分析和辅助设计软件。负荷模拟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
11、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。28/812.4 冷负荷系数法冷负荷系数法是建立在传递函数法的基础上，是便于在工程上进行手算的一种简化计算法。通过冷负荷温度或冷负荷系数直接从各种扰量值求得各分项逐时冷负荷。当计算某建筑物空调冷负荷时，则可按条件查出相应的冷负荷温度与冷负荷系数，用稳定传热公式形式即可算出经围护结构传入热量所形成的冷负荷和日射得热形成的冷负荷。29/812.4 冷负荷系数法与谐波反应法不同，传递函数法计算得热和冷负荷不考虑外扰是否呈周期性变化，也不用博里叶级数表示，用时间序列表示外
12、扰变化即可。因此，它能适用于建筑物的全年(8760h)负荷计算和能耗分析。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，而围护结构内表面的传导得热或房间冷负荷为系统的输出。30/812.4 冷负荷系数法这就是第t时刻的得热量表达式。要计算t时刻的得热量Q，不但要知道此时刻及其以前诸时刻的综合温度，还必须知道前一时刻及其以前的得热量。31/812.4 冷负荷系数法当输入为室外空气综合温度，并且考虑室温作用，可计算得到屋顶、墙壁等壁体传热得热量公式，由于传递函数收敛很快，一般6项即收敛计算时，由于前一段时刻的得热未知，所以可以采用起始周期方法，预算45天即可32/8
13、12.4 冷负荷系数法空调房间热力系统传递函数与上相似两项即收敛33/812.4 冷负荷系数法 为了简化，把用b，d计算的传导得热和用V,W、计算的相应负荷合并在一起，用冷负荷温度(或冷负荷温差)直接从外扰来计算负荷。而冷负荷温度可以根据当地的标准气象、室内设计参数，不同的建筑结构等典型条件事先计算成表格查用。对日射得热等采用与负荷强度意义类似的冷负荷系数来简化计算。34/812.4 冷负荷系数法冷负荷温度 针对一些典型的围护结构(墙体、屋顶等)、根据典型条件(室外温度、日较差、纬度等)传递函数法计算出它们的冷负荷逐时值CLQf然后将逐时冷负荷再除以该结构的传热系数和面积，得出温差值，从而得到一组计算冷负荷的相当的适时温度值，称为“冷负荷温度”对302种墙体和324种屋顶结构进行归纳，根据其热工特性，分成六种类型，按不同类型给出逐时冷负荷温度值。