空气调节技术第二章课件.pptx

1、空调房间冷（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。得热得热（湿）（湿）量量：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总湿量称为在该时刻的得热量和得湿量。冷冷（热）（热）负荷负荷：在某一时刻为保持房间恒温恒湿需向房间提供的冷量。反之，为补偿房间失热而需向房间提供的热量称为热负荷；湿负荷湿负荷：为维持室内相对湿度所需从房间除去或增加的湿量。房间的得热量通常包括以下几方面：1、由于太阳辐射进入的热量和由于室内外空气温差作用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。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。

2、第一节第一节 室内外空气计算参数室内外空气计算参数空调房间室内温度、湿度通常用温、湿度基数和空调精度这两组指标来表达。室内温、湿度基数是指在空调区域内所需保持的空气基准温度与基准相对湿度。空调精度是指在空调区域内，在工件旁一个或数个测温（或相对湿度）点上水银温度计（或相对湿度计）在要求的持续时间内，测得的空气温度（或相对湿度）偏离室内温（湿）度基数的最大差值。一、室内空气计算参数一、室内空气计算参数对于舒适性空调，主要从人体舒适感出发确定室内温、湿度设计标准，一般不提空调精度要求。工艺性空调主要满足工艺过程对温、湿度基数和空调精度的特殊要求，同时兼顾人体的卫生要求。（一）人体热平衡和舒适感（一

3、）人体热平衡和舒适感人体为维持正常的体温，必须使产热量和散热量保持平衡。人体热量平衡可用下式表示式中 人体蓄热率，W/m2； 人体能量代谢率，W/m2； 人体所作的机械功，W/m2； 汗液蒸发和呼出的水蒸汽所带走的热量，W/m2； 穿衣人体外表面与周围物体表面间的辐射换热量，W/m2； 穿衣人体外表面与周围环境之间的对流换热量，W/m2。SMWERC（21）SMWERC人体冷热感与下述因素有关：（1）室内空气的温度；（2）围护结构内表面及其它物体表面的温度；（3）室内空气的相对湿度；（4）人体附近的空气流速。人的冷热感除了与上述四项因素有关外，还和人体活动量、衣着情况（衣服热阻）以及年龄有关。

4、1、有效温度图和舒适区图21是美国供暖、制冷、空调工程师学会（ASHRAE）1977年版手册基础篇里给出的新有效温度图和舒适区。新有效温度 是通过对身着0.6clo的服装、在流速为0.15m/s的空气中的静坐人进行热感觉实验得出的。clo是衣服的热阻单位，1clo0.155m2K/W。国外资料给出，内穿衬衣外套普通衣服，其热阻为1clo；图2-1 ASHRAE舒适图（ASHRAE手册，1977）2人体热舒适PMVPPD指标PMV（预期平均投票）指标作为一种度量热感觉的尺度，其分度如表21所示。表表2-1 PMV2-1 PMV热感觉分度热感觉分度 PMV指标代表了对同一环境绝大多数人的冷热感觉，

5、因此可用来预测热环境下人体的热反应。由于人与人之间生理上的差别，故可用预期不满意百分率（PPD）指标来表示对热环境不满意的百分数。热热 感感 觉觉热热暖暖微暖微暖适中适中微凉微凉凉凉冷冷PMV值+3+2+10-1-2-3PPD和PMV之间的关系可用图22表示。我国采暖通风与空气调节设计规范（GB 500192003）中规定，采暖与空气调节室内的热舒适性指标宜为：-1PMV+1，PPD27%。图2-2 PPD与PMV的关系（二）室内空气温、湿度计算参数（二）室内空气温、湿度计算参数1、舒适性空调根据我国采暖通风与空气调节设计规范（GB 500192003）的规定，舒适性空调室内计算参数按规定数值

6、选取。夏季：温度 应采用2228； 相对湿度 应采用4065； 风速 不应大于0.3m/s；冬季：温度 应采用1824； 相对湿度 应采用3060； 风速 不应大于0.2m/s。2、工艺性空调工艺性空调可分为一般降温性空调、恒温恒湿空调和净化空调等。工艺性空调室内温、湿度基数及其允许波动范围，应根据工艺需要并考虑必要的卫生条件确定。在确定工艺性空调室内计算参数时，一定要了解实际工艺生产过程对温、湿度的要求。二、室外空气计算参数二、室外空气计算参数计算通过围护结构传入室内或由室内传至室外的热量，都要以室外空气计算温度为依据，另外，空调房间一般使用部分新鲜空气供人体需要，加热或冷却这部分新鲜空气所

7、需热量或冷量也都与室外空气计算干、湿球温度有关。室外空气的干、湿球温度不仅随季节变化，即使在同一季节的每个昼夜里，室外空气的温、湿度每时每刻都在变化。（一）室外空气的温、湿度变化规律1、室外空气温度的日变化2、气温的季节性变化3、室外空气相对湿度的变化（二）夏季室外空气计算参数设计规范中规定的设计参数是按照全年大多数时间里能满足室内参数要求而确定的。我国采暖通风与空气调节设计规范（GB 500192003）中规定的室外空气计算参数如下：1 1、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

8、历年平均不保证50小时的湿球温度。按标准规定，统计干、湿球温度时，宜采用当地气象台每天4次的定时温度记录，并以每次纪录值代表6h的温度值。2 2、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，因此必须知道设计日的室外日平均气温和逐时气温。采暖通风与空气调节设计规范（GB 500192003）中规定，夏季空调室外计算日平均温度采用历年平均不保证5天的日平均温度。根据GB 500192003的有关规定，夏季空调室外逐时温度采用下式计算：式中 夏季空调室外计算日平均温度（见附录21），； 室外气温逐时变化系数，见

9、表22。 夏季室外计算平均日较差，其值按下式计算：w,w,prttt （23）w,ptrtw,gw,pr0.52ttt（24）夏季空调室外计算干球温度（见附录21），；w,gt表表2 22 2 室外温度逐时变化系数室外温度逐时变化系数3 3、冬季空调室外计算温、湿度的确定冬季空调室外计算温、湿度的确定由于冬季空调系统加热加湿所需费用小于夏季冷却减湿的费用，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。可以只给定一个冬季空调室外计算温度作为计算新风负荷和围护结构传热之用。冬季空调室外计算温度应采用历年平均不保证1天的日平均温度。若冬季不使用空调设备送热风，仅采用采暖装置补偿房

10、间失热时，计算围护结构传热应采用采暖室外计算温度。由于冬季室外空气含湿量远低于夏季，且变化量很小，因此不必给出湿球温度，只给出冬季室外计算相对湿度值。冬季空调室外计算相对湿度应采用累年最冷月平均相对湿度。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一、太阳辐射热的基本知识一、太阳辐射热的基本知识（一）太阳辐射强度（二）太阳与地球间的相对位置（三）影响到达地面的太阳辐射强度的因素二、建筑物表面所受到的太阳辐射强度二、建筑物表面所受到的太阳辐射强度三、室外空气综合温度三、室外空气综合温度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式中

11、 围护结构外表面与室外空气间的换热系数，W/（m2K）； 室外空气计算温度，K； 围护结构外表面温度，K； 围护结构外表面对太阳辐射的吸收系数； 围护结构外表面接受的总的太阳辐射强度，W/m2。WWWWWWWZWW()IqtItt（）（）（29）WWtWI在式（29）中，称 为综合温度综合温度。所谓综合温度是相当于室外气温由原来的 值增加了一个太阳辐射的等效温度 值，显然这只是为了计算上的方便所得到的一个相当的室外温度，并非实际的空气温度。近年来对式（29）作了如下修改ZWWIttWtW/IZWWWIRtt（210）式中 围护结构外表面的长波辐射系数； 围护结构外表面向外界发射的长波辐射和由天

12、空及周围物体向围护结构外表面的长波辐射之差，W/m2。R值可近似取用：水平面 =3.54.0 垂直面 =0RWRR考虑了长波辐射作用后，综合温度 值有所下降。若不考虑长波辐射对围护结构外表面的热作用，夏季空调冷负荷计算偏安全。由于太阳辐射强度因朝向而异，吸收系数 因外围护结构表面材料而不同，所以一个建筑物的屋顶和各朝向的外墙表面有不同的综合温度值。Zt第三节第三节空调房间冷（热）、湿负荷的计算空调房间冷（热）、湿负荷的计算一、建筑物空调冷负荷的形成过程一、建筑物空调冷负荷的形成过程在进行建筑物空调冷负荷计算时，首先必须分清两个含义不同而相互又有关联的量，即得热量得热量和冷负荷冷负荷。房间得热量

13、得热量是指某一时刻由室外和室内热源进入房间的热量的总和，按是否随时间变化，得热量分为稳定得热和瞬变得热；按性质不同，得热量又可分为显热得热和潜热得热，而显热得热又包括以对流和辐射两种方式传递的得热。瞬时冷负荷瞬时冷负荷是指为了维持室温恒定，在某一时刻为消除室内空气在该时刻以对流方式所得热量的需冷量。任一时刻房间瞬时得热量的总和未必等于同一时间的瞬时冷负荷，只有当瞬时得热量全部以对流方式传递结室内空气时（如新风和渗透风带入室内的得热量）或围护结构和家具没有蓄热能力的情况下，得热量的数值才等于瞬时冷负荷。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

14、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为“除热量”，也就是空调设备的实际供冷量。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，然后取逐时冷负荷分量之和。二、冷负荷计算方法二、冷负荷计算方法工程上常用的冷负荷系数法建立在传递函数法的基础上，是便于在工程上进行手工计算的一种简化计算方法。（一）围护结构传热及窗户因日射得热形成的冷负荷（一）围护结构传热及窗户因日射得热形成的冷负荷1 1、外墙和屋顶瞬变传热引起的冷负荷外墙和屋顶瞬变传热引起的冷负荷在日射和室外气温综

15、合、作用下，墙体、屋顶瞬变传热所形成的逐时冷负荷，可用下列简化公式计算n(q)l,nN()QK FttW （211）式中 外墙和屋顶的计算面积，m2； 外墙和屋顶的传热系数，W/（m2K），可由附录2-7表1、表2中查得； 室内设计温度，； 外墙和屋顶的冷负荷温度的逐时值，；根据外墙和屋顶的不同类型可在附录2-7表3、表4中查得。附录27表3、表4中给出的各围护结构的冷负荷计算温度都是以北京地区气象参数为依据计算出来的；所采用的外表面放热系数为 =18.6 W/（m2K）；内表面放热系数 =8.72 W/（m2K）；外墙和屋顶的吸收系数采用 =0.90。对不同地区应按实际情况进行修正，详细修正

16、方法参见附录2-7表5至表7。FKNtl,ntWN2 2、外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷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逐时冷负荷，可按下式计算式中 窗口面积，m2； 玻璃窗的传热系数，W/（m2K），可由附录27表、表9中查得。 室内设计温度； 玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，可由附录27表11中查得。附录2-7表8、表9中的 值，根据窗框和遮阳等情况不同，按表10加以修正，表11中的 值也需按表12进行地点修正（见附录2-7说明）。n(c)l,cN()QK FttW （212）FKNtl,ct3、透过玻璃窗日射得热引起的冷负荷透过玻璃窗日射得热引起的冷负荷（1）

17、日射得热因数透过玻璃窗进入室内的日射得热分为两部分，即透过窗玻璃直接透射到室内的太阳辐射热 和玻璃吸收太阳辐射后传入室内的热 。由于窗的类型，遮阳设施、太阳入射角及太阳辐射强度等因素的各种组合太多，无法建立太阳辐射得热与太阳辐射强度之间的函数关系，工程上采用一种对比的计算方法。以3mm厚的普通平板玻璃作为“标准玻璃”，在一定的条件下 =8.72 W/（m2K）和 =18.6 W/（m2K），得出夏季（以7月份为代表）通过这一“标准玻璃”的日射得热量 和 值，令 ，称 为日射得热因数。tQaQNWjtaDQQjD经过大量统计计算，得出我国40个城市夏季九个不同朝向的逐时日射得热因数值 及其最大值

18、 。经过相似性分析，给出了适用各地区不同纬度（每一带宽为230纬度）的 ,其值可由附录2-8的表1查得。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，可对日射得热加以修正，通常乘以窗玻璃的综合遮挡系数 。式中 窗玻璃的遮挡系数， =实际窗玻璃的日射得热/“标准”窗玻璃的日射得热；可由附录2-8的表2查得； 室内遮阳设施的遮阳系数，由附录2-8表3查得。jDj.maxDj.maxDZCZsnCC C（213）sCnC（2）透过玻璃窗日射得热引起的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 按下式计算式中 窗玻璃的净面积，m2，其值为窗口面积乘以有效面积系数

19、。 值可由附录2-8表4查得； 窗玻璃的综合遮阳系数； 日射得热的最大值, W/m2，可由附录2-8表1查得； 冷负荷系数，可由附录2-8表5至表8中查得。附录2-8表5至表8是以北纬27.5为界，将全国分成南北两区，查询 时，应明确设计地处在南区还是北区。n(r)Qn(r)j,maxLZQF CDCW （214）FZCj,maxDLCLC（二）内部热源散热引起的冷负荷（二）内部热源散热引起的冷负荷室内热源包括工艺设备散热、照明散热及人体散热等。1、设备散热形成的冷负荷设备散热形成的冷负荷设备和用具显热散热形成的冷负荷按下式计算。式中 设备和用具的实际显热散热量，W； 设备和用具显热散热冷负荷

20、系数。根据设备和用具开始使用后的小时数和从开始使用时刻到计算冷负荷时刻的小时数、以及有罩和无罩等不同，可按附录29表1和表2选取。LSLSQQ CW （215）QLSC设备显热散热量 按下式计算：（1）电动设备散热量）电动设备散热量当工艺设备及其电动机都放在室内时：当只有工艺设备在室内，而电动机不在室内时：当工艺设备不在室内，而只有电动机在室内时：式中 电动设备的安装功率，kW； 电动机效率，可由产品样本查得，或见表23；Q1231000/Qn nnN W （216）1231000Qn nnNW （217）12311000Qn nnNW （218）N 利用系数（安装系数），为电动机最大实耗功率

21、与安装功率之比，一般可取0.70.9，可用来反映安装功率的利用程度； 电动机负荷系数，指电动机每小时平均实耗功率与机器设计时最大的实耗功率之比，对精密机床可取0.150.40，对普通机床可取0.50左右； 同时使用系数，指室内电动机同时使用的安装功率与总安装功率之比，应根据工艺过程中设备的实际使用情况来确定，一般取0.50.8。1n2n3n（2）电热设备散热量）电热设备散热量对于保温闭罩的电热设备，按下式计算式中 考虑排风带走热量的系数，一般取0.5，式中其它系数意义同前。（3）电子设备散热量）电子设备散热量计算公式同式（2-19），其中系数 的值根据使用情况而定，对于已给出实测的实耗功率值的

22、电子计算机可取1.0。一般仪表取0.50.9。12341000Qn nnnNW （219）4n3n2、照明散热形成的冷负荷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。根据照明灯具的类型和安装方式不同，其冷负荷计算式分别如下： 白炽灯 W （220） 荧光灯 W （221）式中 照明灯具所需功率，W； 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1.2；当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时，可取1.0； 灯罩隔热系数，当荧光灯罩上部穿有小孔（下部为玻璃板），可利用自然通风散热于顶棚内时，取0.50.6，当荧光灯罩无通风孔者，则视顶棚内通

23、风情况，取0.60.8； 照明散热冷负荷系数，根据明装和暗装荧光灯及白炽灯，按照不同的空调设备运行时间和开灯时间以及开灯后的小时数，由附录29表3查得。mLZ1000QN Cm12LZ1000Qn nN CN1n2nLZC3 3、人体散热引起的冷负荷、人体散热引起的冷负荷由于性质不同的建筑物中有不同比例的成年男子、女子和儿童数量，而成年女子和儿童的散热量低于成年男子。为了实际计算方便，以成年男子为基础，乘以考虑了各类人员组成比例的系数，称群集系数，表2-3给出了一些数据，可作参考。人体显热散热引起的冷负荷计算式为人体显热散热引起的冷负荷计算式为式中 不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，见表2

24、5。 室内全部人数。 群集系数，见表24。 人体显热散热冷负荷系数，查附录2-9表4。xxL,xQqn n C W （222）xqnnL,xC人体潜热散热引起的冷负荷计算式为人体潜热散热引起的冷负荷计算式为式中 不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，见表2-4； 同式（2-23）。人体散热引起的冷负荷 为显热冷负荷与潜热冷负荷之和，即 。qqQqn n W （223）qqnn xqQQQ三、空调房间湿负荷的计算三、空调房间湿负荷的计算室内湿源的散湿量包括人体散湿和工厂设备散湿，室内湿源的散湿量即形成空调房间湿负荷。（一）人体散湿引起的湿负荷（一）人体散湿引起的湿负荷人体散湿量应与散热量同样考虑

25、和计算。不同温度下成年男子散湿量可直接由表2-4查得。（二）其它湿源散湿量（二）其它湿源散湿量1、敞开水槽表面散湿量q,bq()BWPPFB/kg s（224）式中 相应水表面温度下的饱和空气的水蒸气分压力，Pa； 空气中水蒸气分压力，Pa； 蒸发水槽表面积，m2； 蒸发系数, ， kg/（Ns） ； 标准大气压,其值为101325 Pa； 当地实际大气压力，Pa； 周围空气温度为1530时,不同水温下的扩散系数, kg/（Ns）,其值见表26； 水面上周围空气流速，m/s。 q,bPqPF50.0036310aBBa2、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

26、程可能有各种材料表面蒸发水气或管道漏气，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。第四节第四节 空气调节负荷估算指标空气调节负荷估算指标一、空调系统负荷的估算一、空调系统负荷的估算民用建筑空气调节系统的夏季冷负荷，应尽量按冷负荷系数法计算确定，当计算条件不具备或是在民用建筑空调系统方案设计阶段时，也可采用估算指标进行负荷计算。工程上常常采用单位面积冷负荷指标法，即根据建筑物每平方米的空调面积所需的冷负荷，乘以建筑物的空调面积，即可得夏季空调制冷系统的总负荷估算值。国内部分建筑空调冷负荷概算指标见表213。二、采暖负荷的估算二、采暖负荷的估算对于设空调系统的建筑物，冬季热负荷可按采暖热负荷指标估算后，再乘以空调系统冬季室外新风量的加热系数1.31.5即可得总热负荷。当只知道总建筑面积时，其采暖负荷指标可参考表214所列的数值。第五节第五节 空调房间送风量的确定空调房间送风量的确定一、夏季送风状态及送风量一、夏季送风状态及送风量图212表示一个空调房间送风示意图。室内余热量（即室内冷负荷）为 （W），余湿量为 （ ）。为了消除余热、余湿，保持室内空气状态为 点，送入风量 （ ）的空气，其状态为 。当送入的空气吸收余热 和余湿 后，由状态 （ 、 ）变为状态 （ 、 ）排出房间，从而保证了室内空气状态为 、 。