太阳辐射强度的表达式1太阳直射辐射课件

第二章空调房间的冷（热）、湿负荷及送风量的确定第一节室外空气计算参数和室内温湿度标准的选择第二节太阳辐射热第三节空调房热负载的计算方法第四节空调房间送风状态及送分量的确定第二章空调房间的冷（热）、湿负荷及送风量的确定第一节1冷负荷：向房间供应的冷量热负荷：向房间供应的热量湿负荷：从房间除去的湿量目的连续保持空调房间的恒温、恒湿冷负荷：向房间供应的冷量热负荷：向房间供应的热量湿负荷：从房2第一节室外空气计算参数和室内温湿度标准的选择一、室外空气计算参数室外空气温度通过围护结构传递的热量决定室外空气干球温度室外空气湿球温度加热（或冷却）室外新风所需热、冷量室外新风状态决定第一节室外空气计算参数和室内温湿度标准的选择一、室外空气计3（一）夏季空调室外计算干、湿球温度夏季空调室外计算干球温度应采用历年平均不保证50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50小时的湿球温度。（一）夏季空调室外计算干、湿球温度4（二）夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度夏季计算经围护结构传入室内的热量时，应按不稳定传热过程计算，因此必须已知设计日的室外日平均温度和逐时温度。夏季空调室外计算日平均温度应采用历年平均不保证5天的日平均温度。（二）夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度5tsh-室外计算日的逐时温度，℃；twp-夏季空气调节室外计算日平均温度，℃;Δtr-夏季室外计算日较差，℃；twg-夏季室外计算干球温度，℃；β-室外温度逐时变化系数定义式定义式tsh-室外计算日的逐时温度，℃；twp-夏季空气调节室外计6（三）冬季空调室外计算温度、湿度的确定为便于计算，冬季围护结构传热按稳定传热计算，不考虑室外气温的波动。冬季采用空调设备送热风时，计算其围护结构传热和计算冬季新风负荷采用同一冬季空调室外计算温度。（三）冬季空调室外计算温度、湿度的确定7冬季空调室外计算温度应采用历年平均不保证一天的日平均温度。若冬季不使用空调设备送热风，仅采用采暖设备补偿房间失热时，计算围护结构传热应采用采暖室外计算温度。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。冬季空调室外计算温度应采用历年平均不保证一天的日平均温度。8室内温湿度标准空调精度温湿度基数基准温度基准相对湿度室内温度允许波动范围室内相对湿度允许波动范围室内温湿度标准空调精度温湿度基数基准温度基准相对湿度室内温度9（一）舒适型空调室内温、湿度标准舒适型空调室内计算参数如下：夏季：湿度应采用24~28℃;相对湿度应采用40~65%：风速不应大于0.3m/s.冬季：湿度应采用18~22℃：相对湿度应采用40~60%;风速不应大于0.2m/s。

（一）舒适型空调室内温、湿度标准10（二）工艺性空调室内温、湿度标准工艺性空调降温性空调恒温恒湿空调净化空调（二）工艺性空调室内温、湿度标准工艺性空调降温性空调恒温恒湿11降温型空调对温、湿度的要求是夏季工人操作时手不出汗，不使产品受潮，因此只规定温度或湿度的上限，对空调精度没有要求。恒温恒湿空调室内空气的温、湿度基数和精度都有严格要求。净化空调不仅对空气温、湿度提出一定要求，而且对空气中所含尘粒的大小和数量都有严格要求。降温型空调对温、湿度的要求是夏季工人操作时手不出汗，不使产品12第二节太阳辐射热太阳辐射热的优、缺点？优点:是地球上最大的天然资源；有利于冬季室内采暖缺点：在冬季使室内产生大量余热在进行室内冷负荷计算时，要掌握太阳辐射的热作用。第二节太阳辐射热太阳辐射热的优、缺点？优点:是地球上最大的13太阳总辐射太阳直射辐射：辐射方向为直线的太阳辐射线太阳散射辐射：辐射方向无特定方向的太阳辐射线定义定义太阳总辐射太阳直射辐射：辐射方向为直线的太阳辐射线太阳散射辐14太阳辐射强度：1m2黑体表面在太阳照射下所获得的热量值定义太阳βθ太阳辐射强度：1m2黑体表面在太阳照射下所获得的热量值定义太15建筑物外表面所接受的太阳辐射强度（一）太阳辐射强度的表达式1.太阳直射辐射（1）水平面上的直射辐射强度Js,zJs,z=IN.sinβ(2）竖直墙（墙面）上的直射辐射强度Jc,zJc,z=IN.cosβ.cosθ建筑物外表面所接受的太阳辐射强度16以上两式中：IN—垂直于太阳光线的平面上的直射辐射强度，kw/m2,可由当地气象台站取得；β—太阳高度角；θ—太阳辐射线在水平面上的投影与墙面法线的夹角。以上两式中：17散射辐射天空散射辐射大气长波辐射地面反射辐射短波辐射中短波辐射长波辐射散射辐射天空散射辐射大气长波辐射地面反射辐射短波辐射中短波辐18直接辐射强度+散射辐射强度太阳辐射总强度在给出太阳总辐射强度的数据时，散射辐射只计算天空散射辐射。直接辐射强度+散射辐射强度太阳辐射总强度在给出太阳总辐射强度19天空散射辐射强度水平面上辐射强度竖直平面上辐射强度定义式定义式天空散射辐射强度水平面上辐射强度竖直平面上辐射强度定义式定义20由于围护结构外表面同时受到太阳辐射和室外空气温度的热作用，外表面单位面积上得到的热量为：由于围护结构外表面同时受到太阳辐射和室外空气温度的热作用21第三节空调房间冷、湿负荷的计算方法室内、外温差传热太阳辐射入热室内照明人员、设备散热房间得热量第三节空调房间冷、湿负荷的计算方法室内、外温差传热太阳辐射22得热量按是否随时间变化按性质不同稳定得热瞬变得热潜热得热显热得热对流得热辐射得热得热量按是否随时间变化按性质不同稳定得热瞬变得热潜热得热显热23瞬时得热围护结构及家具室内空气瞬时冷负荷瞬时日射得热与瞬时冷负荷之间关系辐射对流对流（延迟）瞬时得热围护结构及家具室内空气瞬时冷负荷瞬时日射得热与瞬时冷24瞬时日射得热与冷负荷之间的关系瞬时日射得热与冷负荷之间的关系25在计算空调负荷时，必须考虑围护结构的吸热、蓄热和放热过程，不同性质的得热量所形成的室内逐时冷负荷是不同步的。在确定房间逐时冷负荷时，必须按不同性质的得热分别计算，然后取逐时各冷负荷分量之和。在计算空调负荷时，必须考虑围护结构的吸热、蓄热和放热过程，不26二、冷负荷系数法计算空调冷负荷（一）房间传递函数的机理在空调负荷计算中，可以把围护结构或整个房间视为一个热力系统，将日射和室外温度变化等外界对该系统的影响作为系统的输入（扰量），而将围护结构内表面的热流和温度及室温等作为系统的输出（响应）。二、冷负荷系数法计算空调冷负荷27空调房间发生的热传递过程，通常可看作线性定常系统，线性系统的特点是服从于迭加原理，系统特性不随时间变化。1.传递函数的基本概念传递函数的定义是：对一个线性定常系统，当初始条件为零时，输出函数的拉式变换与输入函数的拉式变换之比。即：空调房间发生的热传递过程，通常可看作线性定常系统，线性系统的28

式中G(s)—系统的传递函数；O(s)—输出函数O(t)的拉式变换；E(s)—输入函数e(t)的拉式变换。式中G(s)—系统的传递函数；292.用z传递函数法计算经围护结构温差传热形成的冷负荷根据热力系统传递函数的定义，若以空调房间得热量Q(t)作为输入（扰量），则通过空调房间传递函数G（s)可计算其输出（响应)—空调冷负荷LQ(t)。

2.用z传递函数法计算经围护结构温差传热形成的冷负荷30式中LQ(s)—空调房间冷负荷的拉式变换；Q(s)—空调房间得热量的拉式变换；G(s)—空调房间的传递函数。或式中LQ(s)—空调房间冷负荷的拉式变换；或31将上式进行z变换，则有式中LQ(z)—系统输出量（冷负荷）的z变换；Q(z)—系统输入量（房间得热量）的z变换；G(z)—空调房间热力系统的z传递函数。所谓z变换，就是将一个连续函数变为脉冲序列函数，也就是将连续函数化为z-1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上的读数值。将上式进行z变换，则有32（二）冷负荷系数法在工程上的应用为了工程上简化计算，对日射得热所形成的空调冷负荷的计算，可利用传递函数法的基本方程和相应的房间传递函数系数产生出空调冷负荷系数；对于经墙体、屋面、玻璃等维护结构传入热所形成的空调冷负荷，则利用与之相应的传递函数系数产生出冷负荷温度。（二）冷负荷系数法在工程上的应用331.围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法（1）外墙和屋顶瞬变传热引起的冷负荷在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷可按下式计算：太阳辐射强度的表达式1太阳直射辐射课件34式中F—外墙和屋顶的计算面积，m2;K—外墙和屋顶的传热系数，W/(m2.K);tn—室内设计温度，℃；tl,n—外墙和屋顶的冷负荷温度的逐时值，℃。式中F—外墙和屋顶的计算面积，m2;35（2）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷在室内外温差作用下，玻璃窗瞬变传热引起的逐时冷负荷，可按下式计算：式中F—窗口面积，m2;K—玻璃窗的传热系数，W/(m2.K)tn—室内设计温度，℃；tl—玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃。（2）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷36（3）冷负荷温度的建立针对一些定型的围护结构（如墙体、屋顶等），根据典型的条件(室外温度、日较差、纬度等）计算出它们的冷负荷逐时值LQn,然后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逐时温度值，称为冷负荷温度tl,n.（3）冷负荷温度的建立37透过窗玻璃直接进入室内的太阳辐射热窗玻璃吸收太阳辐射后传入室内的热量＋日射得热系数透过窗玻璃直接进入室内的太阳辐射热窗玻璃吸收太阳辐射后传入室38考虑到在非标准玻璃情况下，以及不同窗类型和遮阳设施对日射得热的影响，可对日射得热因数加以修正，通常乘以窗玻璃的综合遮挡系数Cz.Cz=Cs×Cn式中Cs—窗玻璃的遮阳系数；Cn—窗内遮阳设施的遮阳系数。考虑到在非标准玻璃情况下，以及不同窗类型和遮阳设施对日射得热39冷负荷计算方法透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷LQ按下式计算：LQ=F·CzDj,max·CLQ式中F—窗玻璃的净面积，m2，是窗口面积乘以有效面积系数Ca;

Cz—窗玻璃的综合遮挡系数，无因次；Dj,max—日射得热系数的最大值，W/m2；CLQ—冷负荷系数，无因次。冷负荷计算方法40工艺设备散热照明散热人体散热室内热源潜热瞬时冷负荷显热对流散热辐射散热瞬时冷负荷滞后冷负荷工艺设备散热照明散热人体散热室内热源潜热瞬时冷负荷显热对流散41（1）设备散热形成的冷负荷式中Q-设备和用具的实际显热散热量CLQ-设备和用具显热散热冷负荷系数。（i）电动设备（ii)电热设备散热量（iii）电子设备（1）设备散热形成的冷负荷式中Q-设备和用具的实际显热散热42（2）照明散热形成的冷负荷室内照明设备散热属于稳定得热，只要电压稳定，这一得热量是不随时间变化的。但照明所散出的热量同样由对流和辐射两种成分组成。照明散热形成的瞬时冷负荷同样低于瞬时得热。根据照明灯具的类型和安装方式不同，其冷负荷计算式如下所示:白炽灯:荧光灯:（2）照明散热形成的冷负荷室内照明设备散热属于稳定得43（3）人体散热形成的冷负荷人体散热与性别、年龄、衣着、劳动强度以及环境条件（温、湿度）等多种因素有关。在人体散发的热量中，辐射成分约占40%,对流成分约占20%，其余40%则为潜热。这一潜热量可认为是瞬时冷负荷，对流热也形成瞬时冷负荷。至于辐射热与前述情况相同，形成滞后冷负荷。（3）人体散热形成的冷负荷人体散热与性别、年龄、衣着44室内湿源人体散湿工艺设备散湿空调房间湿负荷室内湿源人体散湿工艺设备散湿空调房间湿负荷45三、室内湿源散湿形成的湿负荷计算方法室内湿源包括人体散湿和工艺设备散湿。室内湿源的散湿量即形成空调房间湿负荷。人体散湿量应与散热量同样考虑和计算。三、室内湿源散湿形成的湿负荷计算方法461.敞开水槽表面散湿量式中，pq,b-相应于水表面温度下的饱和空气的水蒸汽分压力，Pa；Pq-空气中水蒸汽分压力，Pa;F-蒸发水槽表面积，m2；β-蒸发系数，kg/(N.s);Β-标准大气压力，其值为101325Pa;B′-当地实际大气压力，Pa;a-周围空气温度为15~30℃时，不同水温下的扩散系数，kg/(N.s)v-水面上周围空气流速，m/s.1.敞开水槽表面散湿量式中，pq,b-相应于水表面温度下的饱472.地面积水蒸发量计算方法与水槽蒸发量计算方法相同。在工业厂房中，随着工艺流程可能有各种材料表面蒸发水汽或管道漏气，其散湿量确定方法视具体情况而定，可从现场调查得其数据，也可从有关资料中查得。2.地面积水蒸发量计算方法与水槽蒸发量计算方法相同。48（P53例2-3）题：试计算北京地区某手表装配车间夏季的空调设计负荷已知条件：(1)屋顶：结构同附录2-4表2中序号2，属Ⅲ型，K=1.163W/（m2·K)，F=40m2;(2)南墙:双层全部玻璃钢窗，挂浅色内窗帘，F=16m2;(3)南墙：红砖墙，K=1.55W/(m2·K)，序号1，属Ⅱ型，F=22m2(4)内墙：临室包括走廊，均与车间温度相同。（P53例2-3）题：试计算北京地区某手表装配车间夏季的空49（5）室内设计温度:tn=27℃；（6）室内有8人工作（上午8点至下午6点）；（7）室内压力稍高于室外大气压力。（5）室内设计温度:tn=27℃；50解按本题条件，只有前三项围护结构和人员需分别计算冷负荷。由于室内压力高于大气压力所以不需考虑由于室外空气渗透所引起的冷负荷。现分项计算如下：（1）屋顶冷负荷由附录2-4表4查得冷负荷计算温度逐时值，即可算出屋顶逐时冷负荷，计算结果列于表2-6中。计算式为(单位为W）:解按本题条件，只有前三项围护结构和人员需分别计算冷负荷。由51表2-6屋顶冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00tl,n35.534.133.132.733.034.035.838.140.743.546.148.349.9tl,n-tn8.57.16.15.76.07.08.811.113.716.519.121.322.9F40k1.163LQ3953302842652793264095166377688899911065表2-6屋顶冷负荷时间7:008:009:0010:00152(2)南外墙冷负荷由附录2-5表3查得Ⅱ型外墙冷负荷计算温度，将其逐时值及计算结果列入表2-7中，计算式同上。(2)南外墙冷负荷53表2-7南外墙冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00tl,n35.034.634.233.933.533.232.932.832.933.133.433.934.4tl,n-tn8.07.67.26.96.56.25.95.85.96.16.46.97.4F22k1.55LQ273259246235222211201198201208218235252表2-7南外墙冷负荷时间7:008:009:0010:0054表2-8南外窗瞬时传热冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00tl,n2626.927.929.029.930.831.531.932.232.232.031.630.8tl-tn-1-0.10.92.02.93.84.54.95.25.25.04.63.8F16k3.01LQ-48-4.84396140183216236250250241222183表2-8南外窗瞬时传热冷负荷时间7:008:009:00155（3）南玻璃窗传热引起冷负荷由附录2-4表9查得双层玻璃窗的传热系数K值，当αn=8.7W/(m2·K)，αw=18.6W/(m2·K)时，K=3.01W/(m2·K)，再由表10查得玻璃窗传热系数的修正值，对全部玻璃双层应乘1.0的修正系数，最后传热系数K=3.01W/(m2·K）。由附录2-5表11查出玻璃窗冷负荷计算温度ti,根据（2-35）计算，其结果见表2-8.计算式为:（3）南玻璃窗传热引起冷负荷56(4)透过玻璃窗进入日射得热引起冷负荷题中所用玻璃为3mm普通平板玻璃钢窗，由附录2-5表4中查得双层钢窗有效面积系数Cα=0.75，故窗之有效面积F=16×0.75=12m2.由附录2-5表2中查得遮挡系数Cs=0.86,由表3查出遮阳系数Cn=0.6，于是综合遮阳系数Cz=0.86×0.6=0.516再由附录2-5表1查出纬度为40°时南向日射得热因数最大值Dj,max=302W/m2。因北京处于北纬27°30′以北属北区，故由附录2-5表6查得北区有内遮阳的窗玻璃冷负荷系数逐时值CLQ.以上数据已全，可用公式计算逐时进入玻璃窗日射得热引起的冷负荷，并计入表2-9中。计算式为：(4)透过玻璃窗进入日射得热引起冷负荷57时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00CLQ0.180.260.400.580.720.840.800.620.450.320.240.160.10Dj,max302CZ0.516F12LQ33748674810851346157114961159841598449299187表2-9南窗透入日射得热引起的冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:00158（5）人员散热引起冷负荷手表装配属极轻度劳动，查表2-4，当室温27℃时，每人散发的显热和潜热量为57W和77W，由于在室内工作的有男子和女子，参见表2-3取群集系数n′=0.96.根据室内工作人员由上午8时至下午6时共停留10个小时（中午的两小时午休也计算在内，有一部分人会呆在车间）,由附录2-6表4查得人体显热散热冷负荷系数逐时值，按式（2-5）计算人体显热散热逐时冷负荷并列于表2-10中。计算式为：人体潜热散热引起的冷负荷LQL为潜热散热量乘以群集系数。（5）人员散热引起冷负荷59表2-10人员散热引起的冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00CLQ显热负荷0.070.060.530.620.690.740.770.800.830.850.870.890.42LQs潜热负荷026.3232271302324337350363372381390184LQL0591591591591591591591591591591591591LQ0617823862893915928941954963972981775最后将前五项逐时冷负荷值汇总并相加，列于表2-11中。表2-10人员散热引起的冷负荷时间7:008:009:0060表2-11时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00屋顶负荷3953302842652793264095166377688899911065外墙负荷273259246235222211201198201208218235252窗传热负荷-48-4.84396140183216236250250241222183窗日射负荷33748674810851346157114961159841598449299187人员负荷0617823862893915928941954963972981775总计957168721442534288032063250305028832798276927282462由表2-11可以看出，最大冷负荷值出现在13:00时，其值为3250W，此值即为该手表装配车间夏季空调设计冷负荷。各项冷负荷中，以窗的日射得热冷负荷最大，因此，朝阳的空调房间应尽量采用外遮阳设施，以降低房间冷负荷。表2-11时间7:008:009:0010:0011:00161四、空调动态负荷、间歇运行负荷概述（一）空调动态负荷所谓空调动态负荷计算，就是针对逐时变化的室外气象条件和室内工作要求的空气湿度条件，根据围护结构特性计算出全年8760小时逐时的空调负荷值。当然，最大负荷值也就包含在其中了。（二）间歇运行的负荷空调系统连续运行时，全天的供冷量应为该天各时刻冷负荷之和。而空调系统间歇运行时，全天供冷量则应为预冷期与使用期各时刻房间除热量的总和。四、空调动态负荷、间歇运行负荷概述62负荷预冷负荷除热量蓄热负荷冷负荷06121824室温时间间歇期间歇期使用期预冷期夏季间歇运行的空调系统负荷和室温的变化负荷预冷负荷除热量蓄热负荷冷负荷06121824室温时间间歇63第四节空调房间送风状态及送风量的确定送风iO，dOiN,dN排风ΣQΣWtN(℃）N（%）空调房间送风第四节空调房间送风状态及送风量的确定送风iO，dOiN,d64根据总热平衡：或根据湿平衡：由于送风量同时吸收室内余热余湿，由上两式：左式代表了空气从状态O吸收余热、余湿后变到状态N的角系数。由上可得，送风状态在余热Q，余湿W作用下，在i-d图上,是沿着过N点的过程线变化到室内状态N的。根据总热平衡：或根据湿平衡：由于送风量同时吸收室内65二、夏季送风量和送风状态的确定已知余热Q，余湿W，室内状态为N（iN,dN),在i-d图（下图）过N点作的角系数线。只要再知道iO,dO,tO之一就可以在ε线上确定送风状态点O。送风状态点确定后，送风量可由下式求得：

或二、夏季送风量和送风状态的确定66=100%NΔt0Δt′0maxOO′d0dNi0室内送风状态变化过程iN=100%NΔt0Δt′0maxOO′d0dNi0室内送风67在选定送风温差之后，可按以下步骤确定送风状态和送风量。（1）在i-d图上找出室内空气状态点N；（2）根据算出的余热Q和余湿W求出热湿比，并过N点画出过程线ε；(3)根据选定的送风温差Δt0，求出送风温度t0，过t0的等温线和过程线ε的交点O即为送风状态点；（4）计算送风量。在选定送风温差之后，可按以下步骤确定送风状态和送风量。68P60例2-4某空调房间总余热量ΣQ=3314W，总余湿量ΣW=0.264g/s,要求室内全年保持空气状态为：tN=22±1℃，N=55±5%,当地大气压力为101325Pa,求送风状态和送风量。（1）求热湿比（2）在i-d图上（下图）确定室内状态点N，通过该点画出ε=12600的过程线。取送风温度Δt0=8℃，则送风温度t0=22-8=14℃。得送风状态点O。P60例2-4某空调房间总余热量ΣQ=3314W，总余湿量69在i-d图上查得：iO=35.6kj/kgiN=45.7kj/kgdO=8.5g/kgdO=9.3g/kg(3)计算送风量按消除余热：按消除余湿：按消除余热和余湿所得送风量相同，说明计算无误。在i-d图上查得：(3)计算送风量按消除余湿：按消除余热和余70NtN=22℃tO=14℃ε=12600OLiN=45.7kj/kgiO=35.6kj/kgdO=8.5kg/kgdN=9.3kg/kg例2-4示图NtN=22℃tO=14℃ε=12600OLiN=45.7k71P62例2-5

仍按上题基本条件，如冬季余热量Q=-1.105KW，余湿量W=0.264g/s,试确定冬季送风状态及送风量。解：（1）求冬季热湿比：（2）全年送风量不变，计算送风参数由于冬夏室内散湿量相同，所以冬季送风含湿量应与夏季相同。即dO′=dO=8.5g/kg在i-d图上过N点作ε=-4190的过程线（见下图）P62例2-5仍按上题基本条件，如冬季余热量Q=-172该线与dO′=8.5g/kg的等含湿量线的交点O′即为冬季送风状态点。查i-d图表得:iO′=49kj/kgtO′=27.1℃若冬季希望减少送风量，则需要提高送风温度例如令送风温度tO′′=36℃的等温线与ε=-4190过程线的交点O′′即为新的送风状态点。送风量为:该线与dO′=8.5g/kg的等含湿量线的交点O′即为冬季送7336℃27.1℃22℃NO′O′′LdN=9.3kg/kgdO′=8.5kg/kgdO′′=7.3kg/kgε=-4190iN=45.7kj/kgiO′′=54.9kj/kgiO′=49kj/kg例2-5示图36℃27.1℃22℃NO′O′′LdN=9.3kg/kgd74思考题1.舒适性空调室内空气计算参数的确定需要综合考虑哪些因素？为什么?取值依据是什么？2.工艺性空调室内空气计算参数主要是由什么决定？从何处查取或由谁提供？3.空调基数和空调精度分别表示什么意思？±1℃和±0.1℃哪个空调精度高？为什么？4.围护结构为什么对由室外经其传入室内的热量有衰减和延迟作用？5.夏季房间得热量和冷负荷一般包括哪两方面的热量和分为哪五项主要得热因素？思考题1.舒适性空调室内空气计算参数的确定需要综合考虑哪些因756.空调房间的得热量和冷负荷在什么情况下不相等？为什么？7.空调系统冷负荷由哪几部分组成？8.空调房间的送风量可用哪几个公式计算得出？需要满足什么要求？9.送风状态点在i-d图上由哪两条线决定？送风温差如何取值？6.空调房间的得热量和冷负荷在什么情况下不相等？为什么？76ThankyouThankyou77第二章空调房间的冷（热）、湿负荷及送风量的确定第一节室外空气计算参数和室内温湿度标准的选择第二节太阳辐射热第三节空调房热负载的计算方法第四节空调房间送风状态及送分量的确定第二章空调房间的冷（热）、湿负荷及送风量的确定第一节78冷负荷：向房间供应的冷量热负荷：向房间供应的热量湿负荷：从房间除去的湿量目的连续保持空调房间的恒温、恒湿冷负荷：向房间供应的冷量热负荷：向房间供应的热量湿负荷：从房79第一节室外空气计算参数和室内温湿度标准的选择一、室外空气计算参数室外空气温度通过围护结构传递的热量决定室外空气干球温度室外空气湿球温度加热（或冷却）室外新风所需热、冷量室外新风状态决定第一节室外空气计算参数和室内温湿度标准的选择一、室外空气计80（一）夏季空调室外计算干、湿球温度夏季空调室外计算干球温度应采用历年平均不保证50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50小时的湿球温度。（一）夏季空调室外计算干、湿球温度81（二）夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度夏季计算经围护结构传入室内的热量时，应按不稳定传热过程计算，因此必须已知设计日的室外日平均温度和逐时温度。夏季空调室外计算日平均温度应采用历年平均不保证5天的日平均温度。（二）夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度82tsh-室外计算日的逐时温度，℃；twp-夏季空气调节室外计算日平均温度，℃;Δtr-夏季室外计算日较差，℃；twg-夏季室外计算干球温度，℃；β-室外温度逐时变化系数定义式定义式tsh-室外计算日的逐时温度，℃；twp-夏季空气调节室外计83（三）冬季空调室外计算温度、湿度的确定为便于计算，冬季围护结构传热按稳定传热计算，不考虑室外气温的波动。冬季采用空调设备送热风时，计算其围护结构传热和计算冬季新风负荷采用同一冬季空调室外计算温度。（三）冬季空调室外计算温度、湿度的确定84冬季空调室外计算温度应采用历年平均不保证一天的日平均温度。若冬季不使用空调设备送热风，仅采用采暖设备补偿房间失热时，计算围护结构传热应采用采暖室外计算温度。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。冬季空调室外计算温度应采用历年平均不保证一天的日平均温度。85室内温湿度标准空调精度温湿度基数基准温度基准相对湿度室内温度允许波动范围室内相对湿度允许波动范围室内温湿度标准空调精度温湿度基数基准温度基准相对湿度室内温度86（一）舒适型空调室内温、湿度标准舒适型空调室内计算参数如下：夏季：湿度应采用24~28℃;相对湿度应采用40~65%：风速不应大于0.3m/s.冬季：湿度应采用18~22℃：相对湿度应采用40~60%;风速不应大于0.2m/s。

（一）舒适型空调室内温、湿度标准87（二）工艺性空调室内温、湿度标准工艺性空调降温性空调恒温恒湿空调净化空调（二）工艺性空调室内温、湿度标准工艺性空调降温性空调恒温恒湿88降温型空调对温、湿度的要求是夏季工人操作时手不出汗，不使产品受潮，因此只规定温度或湿度的上限，对空调精度没有要求。恒温恒湿空调室内空气的温、湿度基数和精度都有严格要求。净化空调不仅对空气温、湿度提出一定要求，而且对空气中所含尘粒的大小和数量都有严格要求。降温型空调对温、湿度的要求是夏季工人操作时手不出汗，不使产品89第二节太阳辐射热太阳辐射热的优、缺点？优点:是地球上最大的天然资源；有利于冬季室内采暖缺点：在冬季使室内产生大量余热在进行室内冷负荷计算时，要掌握太阳辐射的热作用。第二节太阳辐射热太阳辐射热的优、缺点？优点:是地球上最大的90太阳总辐射太阳直射辐射：辐射方向为直线的太阳辐射线太阳散射辐射：辐射方向无特定方向的太阳辐射线定义定义太阳总辐射太阳直射辐射：辐射方向为直线的太阳辐射线太阳散射辐91太阳辐射强度：1m2黑体表面在太阳照射下所获得的热量值定义太阳βθ太阳辐射强度：1m2黑体表面在太阳照射下所获得的热量值定义太92建筑物外表面所接受的太阳辐射强度（一）太阳辐射强度的表达式1.太阳直射辐射（1）水平面上的直射辐射强度Js,zJs,z=IN.sinβ(2）竖直墙（墙面）上的直射辐射强度Jc,zJc,z=IN.cosβ.cosθ建筑物外表面所接受的太阳辐射强度93以上两式中：IN—垂直于太阳光线的平面上的直射辐射强度，kw/m2,可由当地气象台站取得；β—太阳高度角；θ—太阳辐射线在水平面上的投影与墙面法线的夹角。以上两式中：94散射辐射天空散射辐射大气长波辐射地面反射辐射短波辐射中短波辐射长波辐射散射辐射天空散射辐射大气长波辐射地面反射辐射短波辐射中短波辐95直接辐射强度+散射辐射强度太阳辐射总强度在给出太阳总辐射强度的数据时，散射辐射只计算天空散射辐射。直接辐射强度+散射辐射强度太阳辐射总强度在给出太阳总辐射强度96天空散射辐射强度水平面上辐射强度竖直平面上辐射强度定义式定义式天空散射辐射强度水平面上辐射强度竖直平面上辐射强度定义式定义97由于围护结构外表面同时受到太阳辐射和室外空气温度的热作用，外表面单位面积上得到的热量为：由于围护结构外表面同时受到太阳辐射和室外空气温度的热作用98第三节空调房间冷、湿负荷的计算方法室内、外温差传热太阳辐射入热室内照明人员、设备散热房间得热量第三节空调房间冷、湿负荷的计算方法室内、外温差传热太阳辐射99得热量按是否随时间变化按性质不同稳定得热瞬变得热潜热得热显热得热对流得热辐射得热得热量按是否随时间变化按性质不同稳定得热瞬变得热潜热得热显热100瞬时得热围护结构及家具室内空气瞬时冷负荷瞬时日射得热与瞬时冷负荷之间关系辐射对流对流（延迟）瞬时得热围护结构及家具室内空气瞬时冷负荷瞬时日射得热与瞬时冷101瞬时日射得热与冷负荷之间的关系瞬时日射得热与冷负荷之间的关系102在计算空调负荷时，必须考虑围护结构的吸热、蓄热和放热过程，不同性质的得热量所形成的室内逐时冷负荷是不同步的。在确定房间逐时冷负荷时，必须按不同性质的得热分别计算，然后取逐时各冷负荷分量之和。在计算空调负荷时，必须考虑围护结构的吸热、蓄热和放热过程，不103二、冷负荷系数法计算空调冷负荷（一）房间传递函数的机理在空调负荷计算中，可以把围护结构或整个房间视为一个热力系统，将日射和室外温度变化等外界对该系统的影响作为系统的输入（扰量），而将围护结构内表面的热流和温度及室温等作为系统的输出（响应）。二、冷负荷系数法计算空调冷负荷104空调房间发生的热传递过程，通常可看作线性定常系统，线性系统的特点是服从于迭加原理，系统特性不随时间变化。1.传递函数的基本概念传递函数的定义是：对一个线性定常系统，当初始条件为零时，输出函数的拉式变换与输入函数的拉式变换之比。即：空调房间发生的热传递过程，通常可看作线性定常系统，线性系统的105

式中G(s)—系统的传递函数；O(s)—输出函数O(t)的拉式变换；E(s)—输入函数e(t)的拉式变换。式中G(s)—系统的传递函数；1062.用z传递函数法计算经围护结构温差传热形成的冷负荷根据热力系统传递函数的定义，若以空调房间得热量Q(t)作为输入（扰量），则通过空调房间传递函数G（s)可计算其输出（响应)—空调冷负荷LQ(t)。

2.用z传递函数法计算经围护结构温差传热形成的冷负荷107式中LQ(s)—空调房间冷负荷的拉式变换；Q(s)—空调房间得热量的拉式变换；G(s)—空调房间的传递函数。或式中LQ(s)—空调房间冷负荷的拉式变换；或108将上式进行z变换，则有式中LQ(z)—系统输出量（冷负荷）的z变换；Q(z)—系统输入量（房间得热量）的z变换；G(z)—空调房间热力系统的z传递函数。所谓z变换，就是将一个连续函数变为脉冲序列函数，也就是将连续函数化为z-1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上的读数值。将上式进行z变换，则有109（二）冷负荷系数法在工程上的应用为了工程上简化计算，对日射得热所形成的空调冷负荷的计算，可利用传递函数法的基本方程和相应的房间传递函数系数产生出空调冷负荷系数；对于经墙体、屋面、玻璃等维护结构传入热所形成的空调冷负荷，则利用与之相应的传递函数系数产生出冷负荷温度。（二）冷负荷系数法在工程上的应用1101.围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法（1）外墙和屋顶瞬变传热引起的冷负荷在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷可按下式计算：太阳辐射强度的表达式1太阳直射辐射课件111式中F—外墙和屋顶的计算面积，m2;K—外墙和屋顶的传热系数，W/(m2.K);tn—室内设计温度，℃；tl,n—外墙和屋顶的冷负荷温度的逐时值，℃。式中F—外墙和屋顶的计算面积，m2;112（2）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷在室内外温差作用下，玻璃窗瞬变传热引起的逐时冷负荷，可按下式计算：式中F—窗口面积，m2;K—玻璃窗的传热系数，W/(m2.K)tn—室内设计温度，℃；tl—玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，℃。（2）外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷113（3）冷负荷温度的建立针对一些定型的围护结构（如墙体、屋顶等），根据典型的条件(室外温度、日较差、纬度等）计算出它们的冷负荷逐时值LQn,然后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逐时温度值，称为冷负荷温度tl,n.（3）冷负荷温度的建立114透过窗玻璃直接进入室内的太阳辐射热窗玻璃吸收太阳辐射后传入室内的热量＋日射得热系数透过窗玻璃直接进入室内的太阳辐射热窗玻璃吸收太阳辐射后传入室115考虑到在非标准玻璃情况下，以及不同窗类型和遮阳设施对日射得热的影响，可对日射得热因数加以修正，通常乘以窗玻璃的综合遮挡系数Cz.Cz=Cs×Cn式中Cs—窗玻璃的遮阳系数；Cn—窗内遮阳设施的遮阳系数。考虑到在非标准玻璃情况下，以及不同窗类型和遮阳设施对日射得热116冷负荷计算方法透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷LQ按下式计算：LQ=F·CzDj,max·CLQ式中F—窗玻璃的净面积，m2，是窗口面积乘以有效面积系数Ca;

Cz—窗玻璃的综合遮挡系数，无因次；Dj,max—日射得热系数的最大值，W/m2；CLQ—冷负荷系数，无因次。冷负荷计算方法117工艺设备散热照明散热人体散热室内热源潜热瞬时冷负荷显热对流散热辐射散热瞬时冷负荷滞后冷负荷工艺设备散热照明散热人体散热室内热源潜热瞬时冷负荷显热对流散118（1）设备散热形成的冷负荷式中Q-设备和用具的实际显热散热量CLQ-设备和用具显热散热冷负荷系数。（i）电动设备（ii)电热设备散热量（iii）电子设备（1）设备散热形成的冷负荷式中Q-设备和用具的实际显热散热119（2）照明散热形成的冷负荷室内照明设备散热属于稳定得热，只要电压稳定，这一得热量是不随时间变化的。但照明所散出的热量同样由对流和辐射两种成分组成。照明散热形成的瞬时冷负荷同样低于瞬时得热。根据照明灯具的类型和安装方式不同，其冷负荷计算式如下所示:白炽灯:荧光灯:（2）照明散热形成的冷负荷室内照明设备散热属于稳定得120（3）人体散热形成的冷负荷人体散热与性别、年龄、衣着、劳动强度以及环境条件（温、湿度）等多种因素有关。在人体散发的热量中，辐射成分约占40%,对流成分约占20%，其余40%则为潜热。这一潜热量可认为是瞬时冷负荷，对流热也形成瞬时冷负荷。至于辐射热与前述情况相同，形成滞后冷负荷。（3）人体散热形成的冷负荷人体散热与性别、年龄、衣着121室内湿源人体散湿工艺设备散湿空调房间湿负荷室内湿源人体散湿工艺设备散湿空调房间湿负荷122三、室内湿源散湿形成的湿负荷计算方法室内湿源包括人体散湿和工艺设备散湿。室内湿源的散湿量即形成空调房间湿负荷。人体散湿量应与散热量同样考虑和计算。三、室内湿源散湿形成的湿负荷计算方法1231.敞开水槽表面散湿量式中，pq,b-相应于水表面温度下的饱和空气的水蒸汽分压力，Pa；Pq-空气中水蒸汽分压力，Pa;F-蒸发水槽表面积，m2；β-蒸发系数，kg/(N.s);Β-标准大气压力，其值为101325Pa;B′-当地实际大气压力，Pa;a-周围空气温度为15~30℃时，不同水温下的扩散系数，kg/(N.s)v-水面上周围空气流速，m/s.1.敞开水槽表面散湿量式中，pq,b-相应于水表面温度下的饱1242.地面积水蒸发量计算方法与水槽蒸发量计算方法相同。在工业厂房中，随着工艺流程可能有各种材料表面蒸发水汽或管道漏气，其散湿量确定方法视具体情况而定，可从现场调查得其数据，也可从有关资料中查得。2.地面积水蒸发量计算方法与水槽蒸发量计算方法相同。125（P53例2-3）题：试计算北京地区某手表装配车间夏季的空调设计负荷已知条件：(1)屋顶：结构同附录2-4表2中序号2，属Ⅲ型，K=1.163W/（m2·K)，F=40m2;(2)南墙:双层全部玻璃钢窗，挂浅色内窗帘，F=16m2;(3)南墙：红砖墙，K=1.55W/(m2·K)，序号1，属Ⅱ型，F=22m2(4)内墙：临室包括走廊，均与车间温度相同。（P53例2-3）题：试计算北京地区某手表装配车间夏季的空126（5）室内设计温度:tn=27℃；（6）室内有8人工作（上午8点至下午6点）；（7）室内压力稍高于室外大气压力。（5）室内设计温度:tn=27℃；127解按本题条件，只有前三项围护结构和人员需分别计算冷负荷。由于室内压力高于大气压力所以不需考虑由于室外空气渗透所引起的冷负荷。现分项计算如下：（1）屋顶冷负荷由附录2-4表4查得冷负荷计算温度逐时值，即可算出屋顶逐时冷负荷，计算结果列于表2-6中。计算式为(单位为W）:解按本题条件，只有前三项围护结构和人员需分别计算冷负荷。由128表2-6屋顶冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00tl,n35.534.133.132.733.034.035.838.140.743.546.148.349.9tl,n-tn8.57.16.15.76.07.08.811.113.716.519.121.322.9F40k1.163LQ3953302842652793264095166377688899911065表2-6屋顶冷负荷时间7:008:009:0010:001129(2)南外墙冷负荷由附录2-5表3查得Ⅱ型外墙冷负荷计算温度，将其逐时值及计算结果列入表2-7中，计算式同上。(2)南外墙冷负荷130表2-7南外墙冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00tl,n35.034.634.233.933.533.232.932.832.933.133.433.934.4tl,n-tn8.07.67.26.96.56.25.95.85.96.16.46.97.4F22k1.55LQ273259246235222211201198201208218235252表2-7南外墙冷负荷时间7:008:009:0010:00131表2-8南外窗瞬时传热冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00tl,n2626.927.929.029.930.831.531.932.232.232.031.630.8tl-tn-1-0.10.92.02.93.84.54.95.25.25.04.63.8F16k3.01LQ-48-4.84396140183216236250250241222183表2-8南外窗瞬时传热冷负荷时间7:008:009:001132（3）南玻璃窗传热引起冷负荷由附录2-4表9查得双层玻璃窗的传热系数K值，当αn=8.7W/(m2·K)，αw=18.6W/(m2·K)时，K=3.01W/(m2·K)，再由表10查得玻璃窗传热系数的修正值，对全部玻璃双层应乘1.0的修正系数，最后传热系数K=3.01W/(m2·K）。由附录2-5表11查出玻璃窗冷负荷计算温度ti,根据（2-35）计算，其结果见表2-8.计算式为:（3）南玻璃窗传热引起冷负荷133(4)透过玻璃窗进入日射得热引起冷负荷题中所用玻璃为3mm普通平板玻璃钢窗，由附录2-5表4中查得双层钢窗有效面积系数Cα=0.75，故窗之有效面积F=16×0.75=12m2.由附录2-5表2中查得遮挡系数Cs=0.86,由表3查出遮阳系数Cn=0.6，于是综合遮阳系数Cz=0.86×0.6=0.516再由附录2-5表1查出纬度为40°时南向日射得热因数最大值Dj,max=302W/m2。因北京处于北纬27°30′以北属北区，故由附录2-5表6查得北区有内遮阳的窗玻璃冷负荷系数逐时值CLQ.以上数据已全，可用公式计算逐时进入玻璃窗日射得热引起的冷负荷，并计入表2-9中。计算式为：(4)透过玻璃窗进入日射得热引起冷负荷134时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00CLQ0.180.260.400.580.720.840.800.620.450.320.240.160.10Dj,max302CZ0.516F12LQ33748674810851346157114961159841598449299187表2-9南窗透入日射得热引起的冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:001135（5）人员散热引起冷负荷手表装配属极轻度劳动，查表2-4，当室温27℃时，每人散发的显热和潜热量为57W和77W，由于在室内工作的有男子和女子，参见表2-3取群集系数n′=0.96.根据室内工作人员由上午8时至下午6时共停留10个小时（中午的两小时午休也计算在内，有一部分人会呆在车间）,由附录2-6表4查得人体显热散热冷负荷系数逐时值，按式（2-5）计算人体显热散热逐时冷负荷并列于表2-10中。计算式为：人体潜热散热引起的冷负荷LQL为潜热散热量乘以群集系数。（5）人员散热引起冷负荷136表2-10人员散热引起的冷负荷时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00CLQ显热负荷0.070.060.530.620.690.740.770.800.830.850.870.890.42LQs潜热负荷026.3232271302324337350363372381390184LQL0591591591591591591591591591591591591LQ0617823862893915928941954963972981775最后将前五项逐时冷负荷值汇总并相加，列于表2-11中。表2-10人员散热引起的冷负荷时间7:008:009:00137表2-11时间7:008:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018:0019:00屋顶负荷3953302842652793264095166377688899911065外墙负荷273259246235222211201198201208218235252窗传热负荷-48-4.84396140183216236250250241222183窗日射负荷33748674810851346157114961159841598449299187人员负荷0617823862893915928941954963972981775总计957168721442534288032063250305028832798276927282462由表2-11可以看出，最大冷负荷值出现在13:00时，其值为3250W，此值即为该手表装配车间夏季空调设计冷负荷。各项冷负荷中，以窗的日射得热冷负荷最大，因此，朝阳的空调房间应尽量采用外遮阳设施，以降低房间冷负荷。表2-11时间7:008:009:0010:0011:001138四、空调动态负荷、间歇运行负荷概述（一）空调动态负荷所谓空调动态负荷计算，就是针对逐时变化的室外气象条件和室内工作要求的空气湿度条件，根据围护结构特性计算出全年8760小时逐时的空调负荷值。当然，最大负荷值也就包含在其中了。（二）间歇运行的负荷空调系统连续运行