《负荷计算与送风量》PPT课件.ppt

1,空调负荷计算与送风量,热能学院建环教研室,2,本章主要内容,1 空调室内外空气计算参数确定2 空调房间冷负荷构成3 空调房间热负荷计算4 空调房间冷负荷估算指标5 空调房间送风量确定,3,-1 室内空气计算参数确定,1、室内空调设计参数的表示方法 t n=201 n=5010%,空调基准温度（湿度）,空调精度,4,2、空调的种类,（1）工艺性空调以工艺要求的参数为主要控制对象 a.精度高 对测量和控制设备及控制算法要求高 b.参数少 多数仅对一两个参数有高要求（2）舒适性空调以人的舒适度要求的参数为控制对象。应用场合：商用建筑，居住建筑处理参数：温度、湿度、风速(平均值、脉动频率、脉动幅度)、空气质量(新鲜度、气味、洁净度、VOC浓度、负离子含量)、平 均辐射温度、噪声、压力等。,5,3、人体热舒适的概念（1）人体热平衡 S=M-W-E-R-CS人体蓄热率M 人体能量代谢率W 人体所做机械功E 人体汗液蒸发和呼吸所带走的热量R 人体与周围表面之间的辐射换热量C 人体与周围环境之间的对流换热量,6,（2）影响热体热舒适的主要因素 室内空气温度、相对湿度、人体附近空气流速、围护结构内表面及其他物体表面温度、人体活动量、年龄、衣着等有关（3）热舒适指标PMV（预期平均评价）：人体对热环境的冷热感觉PPD（预期平均不满意百分率）：对热环境不满意的百分数ISO7730对PMV-PPD指标的推荐值为PMV=-0.5+0.5；PPD10%,7,ASHRAE舒适区,在同一条有效温度线上具有相同的热感觉坎萨斯州立大学实验条件：0.60.8 clo坐着 55-74条件：0.81clo坐着但活动稍大,8,4、室内设计计算参数的确定：对舒适性空调室内设计计算参数包括温度、湿度、风速、室内污染物浓度、噪声、最小新风量（根据人体热舒适情况确定）。室内设计计算参数的选择取决于：建筑房间使用功能对舒适性的要求所处地区、冷热源情况、经济条件和节能要求等因素,9,采暖通风与空气调节设计规范规定 舒适性空调室内设计计算参数,10,-2 室外空气计算参数确定,1、室外空气温度的日变化规律 气温一般在凌晨45点钟最低，到下午23点钟室外气温达到最高值。每日气温变化可近似为24小时的周期波动。一日之内，室外空气室外空气的含湿量变化不大。2、室外空气温度的季节变化规律全国各地的最热月份一般在七八月份，最冷月份一般在一月。夏季室外空气含湿量较大，冬季较小。,11,3、夏季空调室外计算参数的确定(t,ts)（1）夏季空调室外计算干球温度 t采用历年平均不保证50小时的干球温度。（2）夏季空调室外计算湿球温度ts采用历年平均不保证50小时的湿球温度,12,4、冬季空调室外计算参数的确定(t,)（1）冬季空调室外计算干球温度t采用历年平均不保证1天的日平均温度。（2）冬季空调室外计算相对湿度采用累年最冷月平均相对湿度。注意：当采用采暖设备供暖时，应使用冬季采暖室外计算温度来计算采暖热负荷。空调室外设计计算参数主要由当地气象参数确定。,13,1、计算空调热湿负荷的目的 空调系统的作用是在排除热湿负荷的同时维持室内要求的温度和湿度；热湿负荷的大小对空调系统的规模有决定性的影响。2、空调热湿负荷的形成机理室内外温差传热形成太阳辐射室内热源湿负荷是由于室内外空气含湿量不同及室内人员和湿源造成,2 空调冷负荷计算,14,建筑本身的热工性能 外扰：室外气候参数，邻室的空气温湿度 内扰：室内设备、照明、人员等室内热湿源,15,3、得热量、冷负荷基本概念得热量：在某一时刻由外界进入空调房间和在空调房间内所产生的热量的总和。潜热得热和显热得热：冷负荷：是为维持室内温度恒定，在某一时刻需要供 给房间的冷量得热量、冷负荷二者的关系 得热量大于等于冷负荷（瞬变负荷和渐变负荷）冷负荷的大小与围护结构的蓄热特性有关，蓄热能力越大，冷负荷的峰值越小。,16,负荷一般不是恒定不变的。空调设计负荷一般指的是负荷的最大值。,17,4、常用的负荷求解法稳态算法 不考虑建筑蓄热，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 计算机模拟软件 DOE2、EnergyPlus(美国)、HASP(日本)、ESP(英国)DeST(中国，清华),18,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,19,稳态算法举例：北京室外气温和室内控制温度比较,20,冷负荷系数法原理 冷负荷系数法是在传递函数法的基础上为便于在工程中进行手算而建立起来的一种简化计算法。通过冷负荷温度和冷负荷系数直接从各种扰量值求得各分项逐时冷负荷。,谐波反应法原理（1）室外空气综合温度呈周期性波动，温度波幅由外向内逐渐衰减和延迟的。（2）室外空气综合温度的概念 即为室外空气逐时温度+太阳辐射当量温度-围护结构和周围物体之间的长波辐射,动态算法（空调冷负荷计算方法）,21,5、空调房间冷负荷构成(三部分)（1）围护结构传热形成冷负荷,通过围护结构的显热得热,通过非透光围护结构的得热,通过透光围护结构的得热,外表面对流换热,外表面日射通过墙体的导热,两种得热方式机理不同,通过透光围护结构的日射得热,通过透光围护结构的热传导,22,.外墙、屋面温差传热形成冷负荷 Qc()=AK(tc()-t R)tc()-=(tc()+t d)kkA、K-围护结构传热系数（可查表）和传热面积；tc()-围护结构逐时冷负荷温度（可查表）；t d-地点修正系数（可查表）；k、k-围护结构外表面对流放热系数和吸收系数修正系数；t R-室内空气温度。,23,.内围护结构温差传热形成冷负荷Qc()=K i A i(to.m+t a-t R)K、A-内围护结构传热系数（可查表）和传热面积；to.m-夏季空调室外计算日平均温度（可查表）；t d-地点修正系数（可查表）；t a-附加温升（可查表）；t R-室内空气温度,24,.窗户传热或得热形成的冷负荷*温差传热形成冷负荷：Qc()=cw KwA w(tc()+t d-t R),25,.窗户传热或得热形成的冷负荷*太阳辐射得热形成冷负荷：Qc()=Ca A w Cs Ci Djmax CLQ Ca-窗户的有效面积系数（可查表）；A w-窗口面积；Cs-窗玻璃的遮阳系数，与玻璃的种类有关（可查表）；Ci-窗户的内遮阳设施的遮阳系数（可查表）；Djmax-日射得热因数最大值，与地理纬度有关（可查表）；CLQ-窗户的冷负荷系数，与时刻有关（可查表）。,26,外遮阳和内遮阳有何区别?,外遮阳：只有透过和吸收中的一部分成为得热,内遮阳：遮阳设施吸收和透过部分全部为得热,27,窗玻璃间遮阳,28,（2）室内热源（人员、设备、照明）形成的冷负荷：CL=CCLQ人体散热形成的冷负荷：设备散热形成的冷负荷：照明散热形成的冷负荷：（3）新风冷负荷：QC.O=MO(hO-h R),kWMO-新风量,kg/s;hO、h R-室外、内空气的焓值,kj/kg。,空调系统总负荷,29,系统总负荷=新风负荷 室内负荷 再热负荷,设备的装机容量往往大于设计负荷,30,6、空调房间湿负荷计算室内湿源：人员、设备、水面、渗透空气带入人员散湿：W=人数*每人散湿量 设备散湿：查阅相关数据水面散湿：G=（0.00013v+).(Pqb-Pq).A.B/BPq-空气的水蒸气分压力；Pqb-相对于水温下的饱和水蒸气分压力；-蒸发系数B-大气压力餐厅食物散湿量：11.5g/h.人,31,成年男子散热量,32,3 空调热负荷计算,1、空调热负荷计算原理：同供暖热负荷计算2、冬季空调房间热负荷构成：Q Q1 Q Q（1）围护结构耗热量Q1：（2）冷风渗透耗热量Q：（3）冷风侵入耗热量Q：,33,3、空调房间热负荷计算(稳态法)（1）围护结构耗热量Q1：Q1=Q1j+Q1x围护结构基本耗热量Q1j：Q1j=a.k.F(tn-twn)a-温差修正系数；K-围护结构传热系数；F-围护结构传热传热面积；tn、twn-空调室内外设计计算温度（）冷风渗透耗热量Q（空调房间需要维持正压）（）外门冷风侵入耗热量Q根据外门的开启情况决定,34,4 空调房间冷负荷估算指标,1、影响空调房间冷负荷的主要因素空调房间的设计冷负荷与房间 的使用特点、建筑物的热工性能、空调系统的形式、新风量的大小有关。2、空调房间冷负荷估算指标（用于初步设计或初选设备和估算机房面积）估算中均以建筑面积为准，面积越小，指标取上限，面积越大，指标取下限。,35,3、不同类型建筑采暖和空调负荷的概算方法建筑物的采暖负荷和空调负荷均可按下式进行概算 Q=qfF其中，qf为建筑物采暖负荷或空调负荷的概算指标(W/m2)，F为建筑物的建筑面积(m2),36,国内部分建筑空调负荷设计指标统计值,37,5 空调房间送风量的确定,1.空调房间恒温恒湿的原理空调房间的热湿平衡:,38,2.空调房间送风量的计算(1)根据房间空调波动精度确定送风温差(2)根据室内热湿比,确定送风状态点参数.(3)计算送风量并校核换气次数.,39,送风温差与换气次数表,换气次数的概念衡量房间送风量大小的指标n=L/V 空调房间送风量与房间体积的比值.L-空调房间送风量,m3/hV-空调房间体积,m3;,40,3.送风量对系统经济性的影响 送风量越大,室内温湿度越均匀,但系统初投资和运行费越高.4、冬季送风量的确定一般情况下以夏季为准，若冬季热负荷较大（比夏季）则以冬季负荷为准,例 某空调房间总余热量Q=3314W，总余湿量W=0.264g/s，要求室内全年维持空气状态参数为：tN=221，N=55 5%，当地大气压力为101325Pa，求送风状态及送风量。解（1）求热湿比=Q/W=3314/0.264=12600（2）在i-d图上确定室内空气状态点N，并通过该点作=12600的过程线。取送风温差为tO=8，则送风温度tO=22-8=14。从而得出：iO=36kJ/kg，iN=46kJ/kg dO=8.6/kg，dN=9.3/kg（3）计算送风量 按消除余热：G=Q/（iN iO）=3314/（46 36）=0.33kg/s 按消除余湿：G=W/（dN dO）=0.264/(9.3 8.5)=0.33kg/s 按消除余热和余湿所求通风量相同,说明计算无误,41,42,作 业,1.什么是空调房间的得热量和冷负荷?两者有什么区别和联系?2.工艺性空调和舒适性空调有什么区别和联系?3.不同重量的围护结构对空调冷负荷有什么影响?那些措施可以减少空调房间冷负荷?4.什么是空调区域.空调基数和空调精度?tn=201 n=5010%,式子中哪一个是空调基数哪一个是空调精度.各自代表什么意义?5.某空调房间夏季空调设计冷负荷Q=3000W,余湿量为W=1kg/h,车间内设计温度为t n=261,相对湿度n=555%当地大气压力为标准大气压,试确定该车间的送风状态和送风量.,43,思考题,1.空调房间室内温度应当设置为多少合适?2.夏季空调室外计算参数有哪些?它们的作用是什么?夏季空调室外计算参数是否与冬季相同?为什么?3.屋顶、外墙、外窗、内墙、楼板的冷负荷计算方法是否相同,试分别加以说明?4.外遮阳.内遮阳那种措施对减少房间冷负荷更有利?5.相同的房间，连续运行和间歇运行的空调系统在装机容量方面有没有区别？6.冬夏季空调房间负荷计算方法是否相同？为什么?7.怎样确定房间的送风状态和送风量?空调房间的送风量与什么有关?空调送风量的温差的大小如何确定?,