地板送风的冷、热负荷计算方法

地板送风空调系统的室内冷负荷与热负荷的计算方法与头部以上常规空调系统基本相同。由于地板送风系统中经空调器处理过的空气是通过地板静压箱向上进入空调房间，因此，系统的空调冷负荷计算方法是基于空调区域内自下而上的气流流型与空气分层理论。

目前有关办公建筑地板送风空调系统的冷负荷计算方法有两种：一种是置换通风空调冷负荷计算方法；另一种为建立在空气分层理论基础上的地板送风空调冷负荷计算方法。

一、置换通风冷负荷计算方法

置换通风冷负荷计算方法应满足下列条件：

(1）建筑层高2.4～5.5m；

(2）换气次数2~15h-1；

(3）房间单位面积冷负荷21~120W/㎡；

(4）人员与工作区的设备冷负荷与总冷负荷之比≤0.68；

(5）顶部照明冷负荷与总冷负荷之比≤0.43；

(6）围护结构冷负荷与总冷负荷之比≤0.92。

冷负荷计算时，先将冷负荷进行分类，即人员头部以下包括人员、台灯与其他办公设备引起的冷负荷Q oe ；人员头部以上照明引起的冷负荷Q 1 ；通过外墙、外窗传热与太阳辐射得热而引起的冷负荷Q ex 。然后，利用加权系数对各分类冷负荷进行综合，得到房间空调计算冷负荷。

房间冷负荷与空气之间的换热关系见式(10-1)。

根据式（10-1)，在确定空调区域内从脚部到头部空气温差的情况下，可计算房间送风量，也可根据送风量计算空调区域内从脚部到头部的空气温差。

该计算方法适用于建筑层高较高、地板送风口出风动量较小，房间气流组织与置换通风相类似的地板送风空调系统。

二、以空气分层理论为基础的地板送风空调冷负荷计算方法

这种地板送风空调冷负荷计算方法的理论核心是空气分层。在地板送风系统中，从地板至吊平顶的送风气流流型使室内空气在垂直方向产生了温度梯度。除送风量非常大外，空气在房间内会形成一个分层面，将房间分成高区和低区。房间内下部的空气一旦上升到分层面以上的高度后，就不会再回到分层面以下的低区，汇同分层高度以上对流热源形成的热羽，一起在吊平顶高度处被直接排走，不成为空气侧负荷。

为了优化热舒适性、通风与节能性，分层高度一般应维持在呼吸区之上，接近人员活动区的上部(1.2～1.8m)，具体高度取决于室内人员是坐着还是站着。

热源的位置有的在人员活动区内，有的不在人员活动区内。来自热源的热量不一定散发在热源所在的人员活动区或非人员活动区，因此须根据它其中对流热与辐射热成分进行分析。地板送风系统空调负荷计算采用了两个不同性质的混合区的假设，一个在分层高度以上，一个在分层高度以下。

至于热源的性质，美国采暖制冷与空调工程师学会手册的基础篇给出了典型办公室内一些传热负荷中对流热与辐射热的比率。但是没有提供各种得热在人员工作区与非人员工作区的分配方法。美国YORK公司的一份负荷估算指南提供了地板送风系统空调显热负荷的粗略分配比率：照明20%；人员100%；计算机、复印机、打印机、桌面台灯及其他用电设备：100%；围护结构显热冷负荷按60%分配在人员工作区，40%分配在非人员工作区。美国Trox公司Kenneth J.Loudermilk 提出了有效显热得热系数的概念，具体数据见表10-3。

负荷计算时，应根据负荷分布特点，分别计算出空气分层高度以下的人员活动区冷负荷Q 人员活动区 和空气分层高度以上的非人员活动区冷负荷Q 非人员活动区 。按照人员活动区冷负荷Q 人员活动区 与设定温差，计算空调送风量，其计算公式见式（10-2)。

由于空气分层现象的出现，如靠近低区顶部的空气温度高于人员活动区内的平均设定温度，可采用较高的温度来代替平均设定温度，以增大低区空气温差，减少空调送风量。

按照空气分层高度以上非人员活动区冷负荷Q 非人员活动区 以及计算空调送风量，可以由式(10-3）计算回风或排风温度。

以空气分层理论为基础的地板送风空调冷负荷计算方法适用于地板送风口的出风有一定动量，且形成一定的分层高度。当分层高度越高时，空调冷负荷越大，越接近头部以上空调系统的冷负荷。

三、没有空气分层的地板送风系统冷负荷计算方法

近年来，美国加利福尼亚大学伯克利分校“建筑环境中心”研究专家弗雷德·S·鲍曼(FredS. Bauman)和美国内华达州立大学拉斯维加斯分校研究教授谭良才博士分别在他们进行的地板送风课题的研究中发现，有可能不出现空气分层现象，而且从地板到吊平顶之间空气的温度梯度不大。尽管室内空气仍然形成自地板至吊平顶自下而上的气流流型，但是，从地板送风口送出的旋流空气与室内空气迅速混合，在整个空间内使送风温度迅速接近整个房间的空气温度，形成与头部以上空调系统类似的空调方式。

对于无空气分层的地板送风系统，由于不存在分层高度以下的人员活动区和分层高度以上的非人员活动区，其空调冷负荷计算方法与传统的头部以上空调系统的计算方法相同，进入室内的围护结构得热、人员、照明与办公设备散热引起的冷负荷将全部成为人员活动区冷负荷。在地板送风冷负荷计算时，应考虑减去室内空气通过地板块向地板静压箱内空气的传热量。

无空气分层的地板送风系统送风量，可按式(10-4）计算。

在进行地板送风系统设计时，应依据设计建筑的层高、冷负荷特点、空调系统形式以及送风方式来确定空调冷负荷的计算方法。

地板送风空调系统的热负荷计算方法与头部以上常规空调系统相同。在冬季，只有在建筑物外围护结构处需要供热，顶层一些内部区域在人员较少的时段，如晚上与周末，也可能需要供热。

摘自：《变风量空调系统设计》

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