冷负荷的计算

　　外墙的冷负荷计算


　　通过墙体、天棚的得热量形成的冷负荷，可按下式计算：


　　CLQτ=KF⊿tτ-ε W


　　式中 K——围护结构传热系数，W/m2·K；


　　F——墙体的面积，m2；


　　β——衰减系数；


　　ν——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；


　　τ——计算时间，h；


　　ε——围护结构表面受到周期为24小时谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h；


　　τ-ε——温度波的作用时间，即温度波作用于围护结构内表面的时间，h；


　　⊿tε-τ——作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差。


　　窗户的冷负荷计算


　　通过窗户进入室内的得热量有瞬变传热得热和日射得热量两部分，日射得热量又分成两部分：直接透射到室内的太阳辐射热qt和被玻璃吸收的太阳辐射热传向室内的热量qα。


　　（a）窗户瞬变传热得形成的冷负荷


　　本次工程窗户为一个框二层3.0mm厚玻璃，主要计算参数K=3.5 W/m2·K。工程中用下式计算：


　　CLQτ=KF⊿tτ W


　　式中 K——窗户传热系数，W/m2·K；


　　F——窗户的面积，m2；


　　⊿tτ——计算时刻的负荷温差，℃。


　　（b）窗户日射得热形成的冷负荷


　　日射得热取决于很多因素，从太阳辐射方面来说，辐射强度、入射角均依纬度、月份、日期、时间的不同而不同。从窗户本身来说，它随玻璃的光学性能，是否有遮阳装置以及窗户结构（钢、木窗，单、双层玻璃）而异。此外，还与内外放热系数有关。工程中用下式计算：


　　CLQj·τ= xg xd Cs Cn Jj·τ W


　　式中 xg——窗户的有效面积系数；


　　xd——地点修正系数；


　　Jj·τ——计算时刻时，透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷，简称负荷，W/m2；


　　Cs——窗玻璃的遮挡系数；


　　Cn——窗内遮阳设施的遮阳系数。


　　外门的冷负荷计算


　　当房间送风量大于回风量而保持相当的正压时，如形成正压的风量大于无正压时渗入室内的空气量，则可不计算由于门、窗缝隙渗入空气的热、湿量。如正压风量较小，则应计算一部分渗入空气带来的热、湿量或提高正压风量的数值。


　　（a）外门瞬变传热得形成的冷负荷


　　计算方法同窗户瞬变传热得形成的冷负荷。


　　（b）外门日射得热形成的冷负荷


　　计算方法同窗户日射得热形成的冷负荷，但一层大门一般有遮阳。


　　（c）热风侵入形成的冷负荷


　　由于外门开启而渗入的空气量G按下式计算：


　　G=nVmγw kg/h


　　式中 Vm——外门开启一次（包括出入各一次）的空气渗入量（m2/人次·h），按下表3—9选用；


　　n——每小时的人流量（人次/h）；


　　γw——室外空气比重（kg/m2）。


　　表3—9 Vm值（m2/人次·h）


　　每小时通过


　　的人数 普通门 带门斗的门 转门


　　单扇 一扇以上 单扇 一扇以上 单扇 一扇以上


　　100 3.0 4.75 2.50 3.50 0.80 1.00


　　100~700 3.0 4.75 2.50 3.50 0.70 0.90


　　700~1400 3.0 4.75 2.25 3.50 0.50 0.60


　　1400~2100 2.75 4.0 2.25 3.25 0.30 0.30


　　因室外空气进入室内而获得的热量，可按下式计算：


　　Q=G·0.24(tw-tn) kcal/h


　　地面的冷负荷计算


　　舒适性空气调节区，夏季可不计算通过地面传热形成的冷负荷。工艺性空气调节区，有外墙时，宜计算距外墙2m范围内的地面传热形成的冷负荷，地面冷计算采用地带法（同采暖）。


　　内墙、内窗、楼板、地面的冷负荷


　　内墙、内窗、楼板等围护结构，当邻室为非空气调节房间时，其室温基数大于3℃时，邻室温度采用平均温度，其冷负荷按下式计算：


　　Q=KF(twp+⊿tls－tn) W


　　式中 Q——内墙或楼板的冷负荷，W；


　　K——内墙或楼板的传热系数，W/m2·℃；


　　F——内墙或楼板的传热面积，m2；


　　tls——邻室计算平均温度与夏季空气调节室外计算日平均温度的差值，℃。


　　内墙、内窗、楼板等其邻室为空气调节房间时，其室温基数小于3℃时，不计算。


　　室内得热冷负荷计算


　　（a）电子设备的冷负荷


　　电子设备发热量按下式计算：


　　Q=1000n1n2n3N W


　　式中 Q——电子设备散热量，W；


　　N——电子设备的安装功率，kW；


　　n1——安装系数。电子设备设计轴功率与安装功率之比，一般可取0.7~0.9；


　　n2——负荷功率。电子设备小时的平均实耗功率与设计轴功率之比，根据设备运转的实际情况而定。


　　n3——同时使用系数。房间内电子设备同时使用的安装功率与总功率之比。根据工艺过程的设备使用情况而定。


　　对于电子计算机，国外产品一般都给出设备发热，可按其给出的数字计算。本次设计每台计算机Qs=150W。


　　（b）照明设备


　　照明设备散热量属于稳定得热，一般得热量是不随时间变化的。


　　根据照明灯具的类型和安装方式的不同，其得热量为：


　　白炽灯 Q=1000N W


　　荧光灯 Q=1000 n1n2N W


　　式中 N——照明灯具所需功率，kW；


　　n1——镇流器消耗功率系数，当明装荧光灯的镇流器装在空调房间内时，取n1=1.2；当暗装荧光灯镇流器设在顶棚内时，可取n1=1.0；


　　n2——灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部有小孔（下部为玻璃板），可利用自然通风散热与荧光灯顶棚内时，取n2=0.5~0.6；而荧光灯罩无通风孔者，则视顶棚内通风情况，n2=0.6~0.8。


　　（c）人体散热


　　人体散热与性别、年龄、衣着、劳动强度及周围环境条件等多种因素有关。人体散发的潜热量和对流热直接形成瞬时冷负荷，而辐射散发的热量将会形成滞后的冷负荷。实际计算中，人体散热可以以成年男子为基础，成以考虑了各类人员组成比例的系数，称群集系数。对于不同功能的建筑物中的各类人员（成年男子、女子、儿童等）不同的组成进行修正，下表给出了一些建筑物中的群集系数，作为参考。于是人体散热量为：


　　Q=qnn′ W


　　式中 q——不同室温和劳动性质时成年男子散热量，W；


　　n——室内全部人数；


　　n′——群集系数。


　　（d）食物散热量形成冷负荷


　　计算餐厅负荷时，食物散热量形成的显热冷负荷，可按每位就餐人员9W考虑。计算过程如下：


　　已确定餐厅人数为200人。则Q=9×200=1800W


　　（e) 电动设备


　　当工艺设备及其电动机都放在室内，设备冷负荷为


　　Q=1000n1n2n3N/η W


　　当只有工艺设备在室内，而电动机不在室内时，设备冷负荷为


　　Q=1000n1n2n3N W


　　当工艺设备不在室内，只有电动机放在室内时，设备冷负荷为


　　Q=1000n1n2n3（1-η）N/η W


　　N——电动设备的安装功率，KW


　　η——电动机效率


　　n1——利用系数，是电动机最大实耗功率与安装功率之比，一般可取0.7~0.9


　　n2——电动机负荷系数，定义为电动机每小时平均实耗功率与机器设计时最大实耗功率之比，对精密机床可取0.15~0.40，对普通机床可取0.5左右


　　n3——同时使用系数，定义为室内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，一般取0.5~0.8


　　湿负荷计算


　　（a）人体散湿量


　　人体散湿量应同人体散热量一样考虑。计算过程如下：


　　查资料得，成年男子散热散湿量为：显热61W/人，潜热73W/人，109g/h·人；房间人数为20人。


　　Q=qnn′=109×20×0.77=0.00047kg/s


　　（b）水面散湿量


　　W=β（Pq·b－Pq）F kg/s


　　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按下式确定：


　　β=（α+0.00363v）10－5；


　　B——标准大气压力，其值为101325Pa；


　　B′——当地实际大气压力，Pa；


　　α——周围空气温度为15~30℃，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。


　　表3—11 不同水温下的扩散系数α


　　水温（℃） <30 40 50 60 70 80 90 100


　　α kg/(N·s) 0.0043 0.0058 0.0069 0.0077 0.0088 0.0096 0.0106 0.0125


　　（c）食品的散湿量


　　餐厅的食品的散湿量可按就餐总人数每人10g/h考虑。


　　以207餐厅为例，计算过程如下：


　　已确定餐厅人数为200人。则Q=10×200=2000g/h=0.00056kg/s


　　热负荷的计算和供热基本相同 只是采用了平均温度的计算方法