第二章空调负荷计算与送风量

1、精选课件第二章 空调负荷计算与送风量精选课件主要内容主要内容第一节 室内外空气计算参数1第二节 太阳辐射热对建筑物的热作用23第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷2第四节 室内热源、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷4第五节 空调房间送风量的确定5精选课件第二章第二章 空调负荷计算与送风量空调负荷计算与送风量 空调房间冷空调房间冷(热热)，湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。，湿负荷是确定空调系统送风量和空调设备容量的基本依据。 在室内外热、湿扰量作用下，某一时刻进入一个恒温恒湿房间内的总热量和湿量在室内外热、湿扰量作用下，某一时刻进入一个恒温恒湿房间内的总热量和湿量称

2、为在该时刻的得热量和得湿量。当得热量为负值时称为耗称为在该时刻的得热量和得湿量。当得热量为负值时称为耗(失失)热量。热量。 在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需向房间供应的冷量称为冷负荷，相反，在某一时刻为保持房间恒温恒湿，需向房间供应的冷量称为冷负荷，相反，为补偿房间失热而需向房间供应的热量称为热负荷；为维持室内相对湿度所需由为补偿房间失热而需向房间供应的热量称为热负荷；为维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。房间除去或增加的湿量称为湿负荷。 得热量得热量通常包括以下几方面：通常包括以下几方面： 1由于太阳辐射进入的热量和室内外空气温差经围护结构传入的热量；由于太阳辐射进入的热量

3、和室内外空气温差经围护结构传入的热量； 2人体、照明设备、各种工艺设备及电气设备散入房间的热量。人体、照明设备、各种工艺设备及电气设备散入房间的热量。 得湿量得湿量主要为人体散湿量和工艺过程与工艺设备散出的湿量。主要为人体散湿量和工艺过程与工艺设备散出的湿量。 房间冷房间冷(热热)，湿负荷量的计算必须以室外气象参数和室内要求维持的气象条，湿负荷量的计算必须以室外气象参数和室内要求维持的气象条件为依据。件为依据。 精选课件一、室内空气计算参数一、室内空气计算参数 二、室外空气计算参数二、室外空气计算参数 （二）室内空气温湿度计算参数（二）室内空气温湿度计算参数（一）人体热平衡和热舒适感（一）人体

4、热平衡和热舒适感（三）冬季空调室外空气计算参数（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（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（二）夏季空调室外空气计算参数第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件空调室内设计参数包括的内容空调室内设计参数包括的内容v环境指标：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

5、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 空调房间室内温湿度标准的描述方法：空调房间室内温湿度标准的描述方法：温湿度基数温湿度基数 空调精度。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；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，度允许偏离室内温湿度基数的最大值。例如，tn=200.5， n=505%。 一、室内空气计算参数一、室内空气计算参数第一

6、节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage 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：热平衡可用下式表示： S=M-W-E-R-C S：人体蓄热率：人体蓄热率 M：人体能量代谢率：人体能量代谢率 W：人体所作机械功：人体所作机械功 E：汗液蒸发和呼出的水蒸汽所带走的热量：汗液蒸发和呼出的水蒸汽所带走的热量 R：穿衣人体外表面与周围表面之间的辐射换热量：穿衣人体外表面与周

7、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：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 体温上升体温上升, S0 体温下降，体温下降，S=0 热平衡热平衡1、人体热平衡、人体热平衡（一）人体热平衡和热舒适感（一）人体热平衡和热舒适感第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImagev 研究方法：心理学研究方法：心理学 v 定义：人对周围环境定义：人对周围环境“冷冷”“”“热热”的主观描述。的主观描述。 v 特点：尽管人描述环境的冷热，实际

8、上只能感觉到自特点：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。所以己皮肤下神经末梢的温度。所以“冷冷”“”“热热”与感受与感受者的身体状态有关，不是完全客观的。者的身体状态有关，不是完全客观的。 v “中性中性”的定义：不冷不热，人用于体温调节消耗的的定义：不冷不热，人用于体温调节消耗的能量最小。能量最小。什么是热舒适什么是热舒适?观点观点1： 舒适中性舒适中性 观点观点2： 舒适中性舒适中性第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage 2020世纪初发现人的皮肤上世纪初发现人的皮肤上存在对冷敏感的区域存在对冷敏感的区域“冷点冷点”和和对热敏感

9、的区域对热敏感的区域“热点热点” ” 人体各部位的冷点数目明人体各部位的冷点数目明显多于热点显多于热点 为什么人对冷更敏感？为什么人对冷更敏感？第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数人体的温度感受系统人体的温度感受系统精选课件NoImage第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage什么是热舒适？什么是热舒适？ “对热环境感到满意的心理对热环境感到满意的心理状态状态” Fanger教授提出热舒适的三个条件：教授提出热舒适的三个条件： v1） 人体必须处于热平衡状态，以便使人体对环境的人体必须处于热平衡状态，以便使人体对环境的散热量等于人体的体内产热量，并

10、且蓄热量为零，即：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） v2）皮肤平均温度必须具有与舒适相适应的水平）皮肤平均温度必须具有与舒适相适应的水平 v3）人体应具有最佳排汗率）人体应具有最佳排汗率 2、热舒适感、热舒适感第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImageBedford 和和 ASHRAE 的七点标度的七点标度贝氏标度贝氏标度ASHRAE热感觉标度热感觉标度7过分暖和过分暖和7热热6太暖和太暖和6暖暖5令人舒适的暖和令人舒适的暖和5稍暖稍暖4舒适舒适（不冷不热）（不冷不热）4正常正常3令人舒适的凉快令人舒适的凉快3稍

11、凉稍凉2太凉快太凉快2凉凉1过分凉快过分凉快1冷冷第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage热舒适投票 TCV 与热感觉投票 TSV热舒适投票 TCV热感觉投票 TSV4不可忍受+3热3很不舒适+2暖2不舒适+1稍暖1稍不舒适0正常0舒适-1稍凉-2凉-3冷第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage反应反应见汗滴见汗滴手、额、手、额、颈等局颈等局部见汗部见汗感热，感热，皮肤发皮肤发粘、湿粘、湿润润感觉适感觉适宜，皮宜，皮肤干燥肤干燥感凉感凉（局部（局部关节，关节，可忍受）可忍受）局部感局部感冷不适，冷不适，需加衣需加衣很冷，可很冷，可

12、见鸡皮或见鸡皮或者寒颤者寒颤 v 分度方法和分度方法和TSV基本一致基本一致第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage26272829303132Observed mean thermal sensationPMVOperative temperature (oC)HotWarmSl. warmNeutralSl. cool第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage产热产热 热量消耗热量消耗人体蓄热人体蓄热 能量代谢能量代谢M、对外做功、对外做功W、与、与环境的显

13、热换热和潜热交换环境的显热换热和潜热交换E对流散热对流散热C 辐射散热辐射散热R皮肤散湿皮肤散湿呼吸散湿呼吸散湿人体与环境的热交换人体与环境的热交换rt人体热人体热舒适条件：第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage)(44rcleffclTTffR 人体与外界的辐射换热方程人体与外界的辐射换热方程 长波辐射长波辐射IffaReffcl 人体对长波辐人体对长波辐射的发射率和吸射的发射率和吸收率在收率在0.95左右左右对太阳辐射的吸收对太阳辐射的吸收第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImagev由于人的舒适感共四个环境影响因素和四个人为因

14、素，因此不能用一个单一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。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。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。 人为因人为因素素环境因环境因素素舒适感影响因素舒适感影响因素室内空气温度室内空气温度室内空气相对湿度室内空气相对湿度人体活动量人体活动量衣着情况衣着情况人体附近的空气流速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维护结构内表面及其它物体表面温度年龄年龄性别性别3 3、有效温度图和、有效温度

15、图和ASHRAEASHRAE舒适区舒适区第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage人体活动量人体活动量年龄年龄性别性别第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImagev 1919开始研究，开始研究，1967前的前的ASHRAE手册采用手册采用 v 有效温度有效温度ET定义：定义：“这是一个将干球温度、湿度、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。的静止饱和空气

16、的温度。” v 对于正常穿着：对于正常穿着：ET=0.492Ta+0.19Pa+6.47 v 对于半裸者对于半裸者: (二式条件均为二式条件均为 va0.15m/s) ET=(0.944Ta+0.056Twb)/1+0.22(Ta-Twb) v 缺点：低温条件下湿度的影响不准确缺点：低温条件下湿度的影响不准确 (1)(1)有效温度有效温度ETET第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage有有效效温温度度ETET诺诺谟谟图图第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage(2)(2)新有效温度新有效温度ETET* *(Gagge)(Gagge

17、)v ASHRAEASHRAE标准标准55-7455-74，ASHREAASHREA手册手册19771977版版 v 参考空气环境：身着参考空气环境：身着0.6 clo0.6 clo服装静坐，空气流速服装静坐，空气流速0.15m/s0.15m/s，相，相对湿度对湿度5050，干球温度，干球温度T T0 0 v 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，则此环境的环境中的冷热感相同，则此环境的 ETET* *T T0 0 v 该指标只适用于着装轻薄、活动量小、风速低的环境。该指标只适用于着装轻薄、活动量小、风速

18、低的环境。(3)(3)标准有效温度标准有效温度SETSET* *SET*=2422.5，10024，50% SET*20第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage 在同一条有效温度线在同一条有效温度线上具有相同的热感觉上具有相同的热感觉 有效温度线与有效温度线与50相对相对湿度线的交点上标注着等湿度线的交点上标注着等效温度的数值，在该点等效温度的数值，在该点等效温度与干球温度相等效温度与干球温度相等 例如，通过例如，通过t25，50的两线的交点的虚的两线的交点的虚线即为线即为25等效温度线等效温度线 。第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件No

19、Imagev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，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简称为PMV。 v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，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，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，Fang

20、er收集了收集了1396名美国和丹麦受试者的冷热感觉资料，得出名美国和丹麦受试者的冷热感觉资料，得出PMV的计算式。的计算式。PMV是由舒适方程得到的一个热感觉值数，体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。的影响的预测。v 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。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。观感觉统计确定

21、的。预测平均评价预测平均评价PMVPMV第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage 在同样热环境条件下，人与人之间的热感觉会存在差异，而人与人对热环境在同样热环境条件下，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，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不满意百分数常常简写为PPD（Predicted Per

22、cent Dissatisfied）。）。v 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是通过概率分析确定某环境条件下人群不满意的百分数 v PPD100 95exp(0.03353 PMV 4 + 0.2179 PMV2)预测平均不满意百分数预测平均不满意百分数PPDPPD第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage（二）室内空气温湿度计算参数（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

23、综合考虑。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、舒适性空调 夏季：夏季：2428，4065%，0.3m/s 冬季：冬季：1822，4060%，0.2m/s 2、工艺性空调、工艺性空调 降温性空调：有范围，无精度降温性空调：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一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage影响热环境的因素影响热环境的因素温度扰量温度扰量湿度扰量湿度扰量影响洁净度的因素影

24、响洁净度的因素影响噪声的因素影响噪声的因素室外空气室外空气室内：人员、设备、敞开水源室内：人员、设备、敞开水源室外空气温度、辐射室外空气温度、辐射室内：人员、照明、设备室内：人员、照明、设备内外扰量内外扰量第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage1、目的、目的 确定围护结构传热负荷；确定新风处理负荷。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、室外空气温湿度的变化规律 a、气温的日变化气温的日变化、季节变化和年分布、季节变化和年分布(气象包络线气象包络线) b、湿度的变化、湿度的变化 3、夏季空调室外空气计算参数、夏季空调室外空气计算

25、参数 a、夏季空调室外计算干、湿球温度、夏季空调室外计算干、湿球温度确定新风状态确定新风状态 b、夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度、夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度计算传热负荷计算传热负荷 4、冬季空调室外空气计算参数、冬季空调室外空气计算参数 温度：采用历年平均不保证温度：采用历年平均不保证1天的日平均温度；天的日平均温度； 相对湿度：采用累年最冷月平均相对湿度。相对湿度：采用累年最冷月平均相对湿度。第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数二、室外空气计算参数二、室外空气计算参数精选课件室外空气计算参数室外空气计算参数 室外空气温度在一昼夜内的波动称为气温的日变化（或日室外

26、空气温度在一昼夜内的波动称为气温的日变化（或日较差）。气温一般在凌晨较差）。气温一般在凌晨4 4 5 5点钟最低点钟最低, ,随着太阳的逐渐升高，随着太阳的逐渐升高，地面获得的太阳辐射热量逐渐增多，到下午地面获得的太阳辐射热量逐渐增多，到下午2 23 3点钟，达到全点钟，达到全天的最高值。在一段时间（比如一个月）内，可以认为气温的天的最高值。在一段时间（比如一个月）内，可以认为气温的日变化是以日变化是以2424小时为周期的周期性波动。小时为周期的周期性波动。第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件第一节第一节 室内外空

27、气计算参数室内外空气计算参数精选课件说明：说明：第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件 夏季空调室外计算干、湿球温度夏季空调室外计算干、湿球温度 夏季空凋室外计算干球温度应采用历年平均不夏季空凋室外计算干球温度应采用历年平均不保证保证5050小时的干球温度，夏季空调室外计算湿球温小时的干球温度，夏季空调室外计算湿球温度应采用历年平均不保证度应采用历年平均不保证5050小时的湿球温度。小时的湿球温度。第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件 夏季空调室外计算日夏季空调室外计算日平均温度平均温度和逐时温度逐时温度规范规定：夏季室调室外计算日平均温度，应采规范规

28、定：夏季室调室外计算日平均温度，应采用历年平均每年不保证用历年平均每年不保证5 5天的日平均温度。天的日平均温度。第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件冬季空调室外计算干、湿球温度冬季空调室外计算干、湿球温度 冬季空调室外计算温度应采用历年平均不保证冬季空调室外计算温度应采用历年平均不保证1天的日平天的日平均温度均温度冬季室外计算不必给出湿球温度，只给出相对湿度值冬季室外计算不必给出湿球温度，只给出相对湿度值冬季空调室外计算相对湿度应采用累年最冷月平均相对冬季空调室外计算相对湿度应采用累年最冷月平均相对湿度湿度 考虑到围护结构的热惯性，冬季室外温度经围护结构衰减后，考虑到围

29、护结构的热惯性，冬季室外温度经围护结构衰减后，其波动值远远小于室内外温差，为了便于计算，围护结构的传热其波动值远远小于室内外温差，为了便于计算，围护结构的传热可采用稳定传热方法计算。这样，可以只给出一个冬季室外计算可采用稳定传热方法计算。这样，可以只给出一个冬季室外计算干球温度来计算新风负荷和围护结构传热量。干球温度来计算新风负荷和围护结构传热量。第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数精选课件NoImage一、太阳辐射热的基本知识一、太阳辐射热的基本知识 太阳辐射能的去向第二节第二节 太阳辐射热对建筑物的热作用太阳辐射热对建筑物的热作用 精选课件NoImage第二节第二节 太阳辐射

30、热对建筑物的热作用太阳辐射热对建筑物的热作用 精选课件NoImage海陆风和山谷风精选课件NoImage（一）地球对太阳的相对位置（一）地球对太阳的相对位置 00+23.5-23.5第二节第二节 太阳辐射热对建筑物的热作用太阳辐射热对建筑物的热作用 精选课件NoImage 太阳辐射热量的大小用辐射强度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，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，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；另一部其中一部分辐射热被大气层

31、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=直射直射+散散射，直射有方向性，散射无方向性。射，直射有方向性，散射无方向性。（二）太阳辐射强度（二）太阳辐射强度地面上太阳辐射强度的影响因数地面上太阳辐射强度的影响因数 赤道赤道 纬度（纬度（ ） 太阳赤纬（太阳赤纬（d） 时角（时角（h） 太阳高度角（太阳高度角（ ） 太阳方位角（太阳方位角（A）第二节第二节 太

32、阳辐射热对建筑物的热作用太阳辐射热对建筑物的热作用 精选课件NoImage（三）建筑物外表面所受到的太阳辐射强度（三）建筑物外表面所受到的太阳辐射强度 III Ps zNm,sinsin0IIAc zN,coscos()IIPPS Sm,.sin. ln0511 140IIC SS S,. 05IIISS ZS S,IIIICC ZS SD,2II（1）直射辐射）直射辐射 水平面上的直射强度：水平面上的直射强度： 垂直面上的直射强度：垂直面上的直射强度：（2）散射辐射）散射辐射 水平面上的散射辐射：水平面上的散射辐射：垂直面上的散射辐射：垂直面上的散射辐射：（3）太阳总辐射强度）太阳总辐射强度

33、 水平面总辐射强度：水平面总辐射强度： 垂直面总辐射强度：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）围护结构外表面所吸收的太阳辐射热第二节第二节 太阳辐射热对建筑物的热作用太阳辐射热对建筑物的热作用 精选课件NoImage二、室外空气综合温度二、室外空气综合温度 Solar-air Temperature建筑物外表面单位面积上建筑物外表面单位面积上得到的热量为：得到的热量为：wwZwZwwwwwwwwItttItItq),()()(ttIRZwwwtZ为综合温度为综合温度 第二节第二节 太阳辐射热对建筑物的热作用太阳辐射热对建筑物的热作用 精选课件NoImage主主要要内内容容

34、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（一）得热量和冷负荷的基本概念（二）得热量与冷负荷的关系（二）得热量与冷负荷的关系（三）（三） 房间空气的热平衡关系房间空气的热平衡关系（四）计算方法综述（四）计算方法综述第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件一、概述一、概述 （一）得热量和冷负荷的基本概念（一）得热量和冷负荷的基本概念 得热量得热量(Heat Gain (Heat Gain HG)HG)：是指在某一时刻由室外和室内热源：是指在某一时刻由室外和室内热源散入房间的热量总和；散入房间的热量总和

35、； 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。供的冷量。 除热量：当空调系统间歇使用时，室温有一定的波动，引起围除热量：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。为除热量。 第三节第三节

36、 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件得热量得热量 = = 潜热潜热 + + 显热（对流热）显热（对流热）+ + 显热（辐射热）显热（辐射热） 瞬时瞬时冷负荷冷负荷 = = 潜热潜热 + + 显热（对流热）显热（对流热）+ + 显热（辐射热）显热（辐射热） （围护结构）蓄热能力（热容量）（围护结构）蓄热能力（热容量）冷负荷衰减冷负荷衰减延迟时间延迟时间 热容量热容量重型结构重型结构得热得热空气空气冷负荷冷负荷辐射热辐射热蓄热体蓄热体对流对流热热对流热对流热潜热潜热（延迟）（延迟）空气调节得热量与冷负荷的关系图空气调节得热量与冷负荷的关系图第三节第三节

37、 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件Air Conditioning-Chapter 2NoImage精选课件NoImage（二）得热量与冷负荷的关系（二）得热量与冷负荷的关系v 冷负荷与得热有关，但不一定相等冷负荷与得热有关，但不一定相等 v 决定因素决定因素 空调形式空调形式 v 送风：负荷对流部分送风：负荷对流部分 v 辐射：负荷对流部分辐射部分辐射：负荷对流部分辐射部分 热源特性：对流与辐射的比例是多少？热源特性：对流与辐射的比例是多少？ 围护结构热工性能：蓄热能力如何？如果内表面完全绝热呢？围护结构热工性能：蓄热能力如何？如果内表面完全绝

38、热呢？ 房间的构造（角系数）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！注意：辐射的存在是延迟和衰减的根源！ 第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage得热与冷负荷的关系得热与冷负荷的关系热量热量瞬时得热量瞬时得热量瞬时冷负荷瞬时冷负荷需除去的蓄热量需除去的蓄热量 蓄热量蓄热量 时间（时间（h） 蓄热量蓄热量 需除去的蓄热量需除去的蓄热量 实际冷负荷实际冷负荷 照明得热量照明得热量 时间（时间（h） 热量热量第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImag

39、e第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage（三）（三） 房间空气的热平衡关系房间空气的热平衡关系排除的对流热空气的显热增值排除的对流热空气的显热增值 室内热源对流得热室内热源对流得热 壁面对流得热壁面对流得热渗透得热渗透得热第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage室内热源对流得热室内热源对流得热室内热源得热室内热源得热 室内热源对流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热源向空调辐射板的辐射热源向壁面的辐射辐射第三节第三节 通过围护结构的得热

40、量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage壁面对流得热壁面对流得热通过围护结构的导热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本壁面获得的通过玻璃窗的日射得热 壁面对流得热壁面对流得热 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其他壁面的长波辐射 本壁面向热源的辐射本壁面向热源的辐射第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImageairniiwilniiwsolarHpconvclQQHGHGHGHGQQ 1,inf1,房间空气热平衡的数

41、学表达式房间空气热平衡的数学表达式v 对辐射项进行了线性化而导出对辐射项进行了线性化而导出第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage（四）计算方法综述（四）计算方法综述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. 常用的负荷求解法常用的负荷求解法xtxxaxtxat )()(22)()0 ,(|),(|), 0(0 xfxtxtttxtttxnwxww 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

42、均匀板壁的不稳定传热非均匀板壁的不稳定传热:)()(441 jimjijijlTTxQ 精选课件NoImage当量温差法谐波反应法谐波分解法冷负荷系数法冷负荷温差法反应系数法负荷计算法1946. USA1950s. USSR1967. Canadav 目的：使负荷计算能够在工程应用中实施目的：使负荷计算能够在工程应用中实施 v 发展：由发展：由不区分得热和冷负荷不区分得热和冷负荷发展到考虑二者的发展到考虑二者的区别区别第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage2.1 稳态算法稳态算法 当量温差法、谐波分解法当量温差法、谐波分解法

43、: : 不考虑建筑蓄热，负荷预测不考虑建筑蓄热，负荷预测值偏大值偏大 2.2 动态算法，积分变换求解微分方程动态算法，积分变换求解微分方程 2.2.1.谐波反应法谐波反应法 2.2.2.冷负荷系数法冷负荷系数法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、传热过程为一维非稳定过程，原理上都对得热、冷负荷、 除热量除热量加以区别加以区别 v2、将传热过程看作常系数线性热力系统，其重要特征是：、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；可以叠加，当受多种扰量

44、时，输出响应等于各自响应之和； 系统特性不受时间变化。系统特性不受时间变化。第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage2.1 稳态算法稳态算法v 方法方法 采用室内外瞬时温差或平均温差，负荷与以往时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：刻的传热状况无关： Q QKFKF T T v 特点特点 简单，可手工计算简单，可手工计算 未考虑围护结构的蓄热性能，计算误差偏大未考虑围护结构的蓄热性能，计算误差偏大 v 应用条件应用条件 蓄热小的轻型简易围护结构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

45、的波动值室内外温差平均值远远大于室内外温度的波动值第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage2.2 动态算法动态算法v 对于常系数的线性偏微分方程，采用积分变换如傅立叶变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，可以求出解析解。然后再对求得的变换后的方程

46、解进行逆变换，获得最终的解。获得最终的解。第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage谐波反应法谐波反应法 （一）通过墙体、屋顶的得热量及其形成的冷负荷（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；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定义

47、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；室内冷负荷对辐射得热的相位滞后为该房间的放热延迟内冷负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、综合温度作用下经围护结构传入热量tttnmttZZZnnnZZ cos()1QQQKF ttKKFtnmttKtnmZNNNNZnnnnnZNNZnnnnn ()cos()cos()11第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage2 2、房间冷负荷、房间冷负荷1dfddCLQQffCLQQ,cos()1Z nffNnnnnnnmtC

48、LQFn ,()1cos()cos()1dfflZ nNfnnnnnnnnnCLQCLQCLQCLQKFKFmtKndf设得热量中对流成分的比例为设得热量中对流成分的比例为，辐射成分比例为，辐射成分比例为 。 （1 1）对流得热形成的冷负荷）对流得热形成的冷负荷（2 2）辐射得热形成的冷负荷）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、辐射得热的不稳定部分形成的冷负荷（3 3）总冷负荷）总冷负荷第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage阳光照射到单层半

49、透明薄层时，半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率、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明薄吸收率和透过率是阳光在半透明薄层内进行反射、吸收和透过的无穷层内进行反射、吸收和透过的无穷次反复之后的无穷多项之和。次反复之后的无穷多项之和。阳光照射到双层半透明薄层时，还要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反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。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（二）通过窗户的得热量及其形成的冷负荷 第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护

50、结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImagecos()1cos()1nnnndfnnnnmQKFAnmACLQQKFnQC C FBsnnnnnm cos()1CLQQC C FBdfsnnnnnnnm cos()11、瞬变传导得热和冷负荷、瞬变传导得热和冷负荷2、日射得热和冷负荷、日射得热和冷负荷 对于厚度为对于厚度为3mm的普通平板玻璃（标准玻璃），在特定的内外的普通平板玻璃（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面积日射得热量，称之为日射得热因数D

51、j（=qt+qa）。）。 当把日射得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：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：相应的冷负荷为：第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage玻璃窗的种类与热工性能玻璃窗的种类与热工性能v 我国我国 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。区很多建筑装有两层单玻窗。 v 商用建

52、筑有采用有色玻璃或反射镀膜玻璃。商用建筑有采用有色玻璃或反射镀膜玻璃。 v 发达国家发达国家 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商用建筑多采用高绝热性能的low-e玻璃窗。玻璃窗。第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage玻璃窗的种类与热工性能玻璃窗的种类与热工性能v 无色玻璃表面覆盖无色无色玻璃表面覆盖无色 low-e 涂层，可使这种涂层，可使这种窗的遮档系数窗的遮档系数 Cs 低于低于0.3 第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通

53、过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImagev 不同结构的窗有着不同的热工性能不同结构的窗有着不同的热工性能 v U U即传热系数即传热系数K Kglass glass v 气体夹层和玻璃本身均有热容，但气体夹层和玻璃本身均有热容，但较墙体小。较墙体小。第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage遮阳方式遮阳方式v 现有遮阳方式现有遮阳方式 内遮阳：普通窗帘、百页窗帘内遮阳：普通窗帘、百页窗帘 外遮阳：挑檐、可调控百页、遮阳蓬外遮阳：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，百窗玻璃间遮阳：夹在

54、双层玻璃间的百页窗帘，百页可调控页可调控 v 我国目前常见遮阳方式我国目前常见遮阳方式 内遮阳：窗帘内遮阳：窗帘 外遮阳：屋檐、遮雨檐、遮阳蓬外遮阳：屋檐、遮雨檐、遮阳蓬第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage外遮阳和内遮阳有何区别外遮阳和内遮阳有何区别?对流对流透过透过反射反射反射反射对流对流透过透过第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage通风双层玻璃窗，内置百页通风双层玻璃窗，内置百页第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及

55、其形成的冷负荷精选课件NoImage精选课件NoImage)()( inoutglassglasscondttFKQ （1）窗户瞬变传导得热形成的冷负荷）窗户瞬变传导得热形成的冷负荷CLQKF t2、窗户、窗户（三）谐波法的工程简化计算方法（三）谐波法的工程简化计算方法CLQKF t1、外墙和屋顶、外墙和屋顶第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImagev 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：windowglassnsdifsDisolarFXCCSSGXSSGHG)( （2）窗户日射得

56、热形成的冷负荷）窗户日射得热形成的冷负荷CLQx x C C FJg dnsj,第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage四四. 模拟分析软件模拟分析软件v GATE，60年代末，美国，稳态计算年代末，美国，稳态计算 v 现在现在 美国：美国：DOE-2、BLAST、EnergyPlus、NBSLD 英国：英国：ESP 日本：日本：HASP 中国：中国：DeST第三节第三节 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷精选课件NoImage 室内热源包括工艺设备散热、照明散热及人体室内热源包括工艺设备

57、散热、照明散热及人体散热。散热。 室内热源散热包括显热和潜热，显热散热中对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。热散热即成为冷负荷。第四节第四节 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、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷精选课件 室内显热热源包括照明、电器设备、人员 C 显热热源散热的形式 辐射：进入墙体内表面、空调辐射板、透过玻璃窗到室外、其它室内物体表面（家具、人体等）； 对流：直

58、接进入空气。 C 显热热源辐射散热的波长特征 可见光和近红外线：灯具、高温热源（电炉等） 长波辐射：人体、常温设备 第四节第四节 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、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷精选课件 室内湿源包括人员、水面、产湿设备 C 散湿形式：直接进入空气 C 得热往往考虑围护结构和家具的蓄热，“得湿”一般不考虑“蓄湿” 湿源与空气进行质交换同时一般伴随显热交换 C 有热源湿表面：水分被加热蒸发，向空气加入了显热和潜热，显热交换量取决于水表面积 C 无热源湿表面：等焓过程， 室内空气的显热转化为潜热 C 蒸汽源：可仅考虑潜热交换第四节第四节 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、湿源的散热散湿形成的冷负荷与湿负荷精选课件NoImage/1000321NnnnQ NnnnnQ43211000一、室内热源散热量一、室内热源散热量 （一）工艺设备散热（一）工艺设备散热 1、电动设备、电动设备 2、电热设备、电热设备 3、电子设备、电子设备 （二）照明得热（二）照明得热 白炽灯：白炽灯：Q=1000N； 荧光灯：荧光灯：Q=1000n1n2N （三）人体散热与散湿（三）人体散热与散湿 Q=qnn, W=wnn 第四节第四