第二章 热负荷、冷负荷与湿负荷计算

1. 第二章 热负荷、冷负荷与湿负荷计算 • §2-1室内空气计算参数： • §2-2冬季建筑的热负荷 • §2-3夏季建筑围护结构的冷负荷 • §2-4室内热源散热引起的冷负荷 • §2-5湿负荷 • §2-6新风负荷 • §2-7空调室内冷负荷与制冷系统的冷负荷 • §2-8计算举例

2. 1、冷负荷：为保证房间或物体低于周围环境温度所需供应的冷量，称为冷负荷。1、冷负荷：为保证房间或物体低于周围环境温度所需供应的冷量，称为冷负荷。 • 2、热负荷：为保证房间或物体高于周围环境温度所需供应的热量，称为热负荷。 • 3、湿负荷：为了维持房间温度恒定需从房间除去湿量称为湿负荷。 • 4、正确确定冷热湿负荷的意义：负荷计算是暖通空调设计的依据，关系到环境指标保证设备畜量大小、方案确定，系统管道大小等。 • 5、冷、热、湿负荷计算依据：室外气象参数和室内需求保持的参数。

3. §2-1室内空气计算参数： • 一 室外空气计算参数： • （1）室外空气计算参数：指在负荷计算中所采用的室外空气参数。 • （2）确定室外空气计算参数：按现行的《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）中规定的计算参数，见附录2-1。 • （3）我国确定室外空气计算参数的基本原则：按不保证天数法即全年允许有少数时间不保证室内温湿度标准，若必须全年保证时，参数需另行确定。 • （4）室外空气计算参数的分类：

4. 1、夏季空调室外计算干、湿球温度 确定原则： • 《规范》确定，夏季空调室外计算干球取室外空气历年平均不保证50h的干球温度；湿球温度也同样。 • 历年平均：指1950～1980三十年平均。 • 用途：用于计算夏季新风冷负荷。 • 2、夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度： • ①空调因围护结构传热负荷计算原理：按不稳定传热过程计算，因此，须知夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度 • ②逐时温度

5. —逐时温度 ℃ —夏季空调室外计算日平均温度，规范规定取历年平均不保证5天的日平均温度℃，见附录2-1。 —室外空气温度逐时变化系数，按表2-1确定； —夏季空调室外计算平均日较差，℃ 按附录2-1或下式计算 式中夏季空调室外计算干球温度

7. 3、冬季空调室外空气计算温度、相对湿度 ①冬季空调室外空气计算温度的用途：在冬季利用空调 供暖时，计算围护结构的热负荷和新风负荷均用此温 度。 ②确定原则：规范规定历年平均不保证1天的日平均温 度作为冬季空调室外空气计算温度。见附录2-1 ③相对湿度：《规范》规定，采用历年一月份平均相对 湿度的平均值作为冬季空调室外空气计算相对湿度。

8. 4.冬季采暖室外计算温度和冬季通风设计温度 • ①采暖室外计算温度的确定：《规范》规定取历年平均不保证5天的日平均温度。 • ②通风室外计算温度的确定：取累年最冷月平均温度。 • ③采暖室外计算温度的用途：用于计算建筑物围护结构的热负荷及消除有害物通风的进风热负荷（也即供暖系统设计热负荷）， • ④通风室外计算温度的用途：计算全面通风的进风热负荷。

9. 5、夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度：5、夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度： ①通风室外计算温度的确定《规范》规定取历年最热月14 时的月平均温度的平均值。 ②通风室外计算相对湿度的确定：取历年最热月14时的月 平均相对湿度的平均值。 ③温度及湿度用途：计算消除余热余湿的通风及自然通风 进风需冷却时，进风冷负荷也采用。

10. 二、室内空气计算参数 • 室内需空气计算参数选择考虑因素： • 1、房间使用功能对舒适性的要求。主要因素是空气温度、湿度和气流速度，其次为衣着，空气新鲜程度，室内各表面的温度，人员活动情况等。 • 2、地区、冷热湿情况、经济条件和节能要求等因素。《规范》对舒适性空调采暖、室内计算参数如下：见P10下部具体见表2-2，表2-3 • 工艺性见参考文献〖4〗

14. §2-2冬季建筑的热负荷 • 采暖设计热负荷的确定依据：按平衡原理，即 • 热负荷=失热量-得热量 • 民用建筑： • 失热量：围护结构耗热量、由门窗缝隙渗入冷空气外门开 启侵入冷空气。 • 得热量：太阳辐射 • 工业建筑： • 失热量：除上述民用建筑失热量项目，还有冷物料运输工 具、水分蒸发。 • 得热量：设备散热，热物料

15. 一、围护结构的耗热量 • 围护结构耗热量包含内容： ①围护结构温差传热量。 ②缝隙渗入冷空气。 ③外门开启侵入。 ④太阳辐射。 • 上述代数和，分为基本耗热量和附加耗热量。 • 1、围护结构的基本耗热量按（2-3）式计算

16. —j部分围护结构的基本耗热量W； —j部分围护结构的基本传热面积㎡ —j部分围护结构的基本传热系数W/㎡·℃； —冬季室内计算温度 ℃； —冬季室内计算温度 ℃； —围护结构的温差修正系数，无量纲，见表2-4

17. ①　　的确定： • a、外墙高度，本层地面到上层地面（中间层）。　 　　　底层：由地面下表面到上层地面。 　　　顶层：平屋顶到屋顶外表面。 　　　斜屋面：到门顶的保温层表面。 　　　长：外表面到外表面，外表面到中心线，中心线到中　 　　　　　心线。 • b、门、窗按净空尺寸。 • c、地面、屋顶面积，地面和门顶按内廓尺寸，平屋顶， 　　　按外廓。 • d、地下室，位于室外地面以下的外墙，按地面

20. ② 　　的确定。 • 查有关手册 =8.72 W/㎡·℃=23.26 W/㎡·℃ • 计算（多层匀质平壁） • 地面通常用地带划分法： • 第一地带　　=0.47 W/㎡·℃ • 第二地带　　=0.23 W/㎡·℃ • 第三地带　　=0.12 W/㎡·℃ • 第四地带　　=0.07 W/㎡·℃

21. 2、围护结构附加耗热量 • ①朝向修正耗热量 • 产生原因:太阳辐射对建筑物得失热量的影响,《规范》规定对不同朝向的垂直围护结构进行修正. • 修正方法:采用修正率，　，见教材，注意各地规定。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　加减到基本耗热量上。 • ②风力附加耗热量，产生原因：风力增强。《规范》规定见教材，一般城市中建筑物可不附加 • ③外门开启附加 • 产生原因：加热开启外门侵入的冷空气。 • 方法：短时间开启，无热风幕，按表2-5

22. ④高度附加 • 原因：高度过高，强度梯度方法：当净高起过4m时，每增加1米，附加率为2%，最大不超过15%，高度附加是在基本耗热量和其他附加耗热量总和上。 • 通过某一围护结构传热量耗热量，

23. 二、门窗缝隙渗入冷空气的耗热量 • 1、产生原因：因风压与热质作用室外空气经门窗缝隙进 　　　　　　　　入室内。 • 2、方法：《规范》规定，对六层以下的按缝隙法。 • —加热渗入冷空气耗热量w • 0.278—单位换算系数 1KJ/h=0.278w • L—经每m门窗缝隙渗入室内的冷空气量 　　　根据冬季室外平均风速.查表2-6 • l—门窗可开启部分缝隙长度m • —室外空气密度kg/m3 • Cp—空气压质量比热 1Kj/kg. ℃ • m—冷风渗适量的朝向修正系数,见表2-7

25. 注意: 1、空调房间通常保护气压，不计算冷风渗透 2、封窗，可不计算 3、高层建筑有关手册 §2-3夏季建筑围护结构的冷负荷 • 1、冷负荷计算方法：冷负荷系数法，基础是传递函数法将围护结构或空调房间连同空气视为热力系数将外扰或室内得热作为系统的输入，当计算某建筑物空调冷负荷时，按条件查出相应的冷负荷温度与冷负荷系数，用稳定传热方法，便于手算。 • 2、冷负荷产生原因：室内外温差，太阳辐射，人体、照明、设备散热。

26. 一、围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法：一、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 逐时冷负荷按下式 • —外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷w • A—外墙和屋面的面积㎡ • K—外墙和屋面和传热系数，查附录2-2，2-3 • —室内计算温度℃ • -外墙和屋面冷负荷计算温度的逐时值，查附录2-4，2-5。

27. 注意： • 1）附录2-4，2-5给出的 是以北京地区气象参数计算而得，对其他地区，应修正，成为 + ,可由附录2-6查得。 • 2）当 ≠18.6 W/㎡·℃时,应将（ +td）查表2-8中的修正值. =3.5+5.60 • 3）当 变化时,可不修正. 一般取8.7. • 4）表中吸收系数已建议采用 =0.90,但有把握保持外表面的中线色时,表中数值可查表2-9所列吸收系数修正值. 因此,外墙和屋面的冷负荷计算温度为 • 冷负荷计算式改为:

28. 2、内围护结构冷负荷： • ①产生原因：邻室为非空调房间，或有发热量。 • ②负荷计算： a、邻室为非空调房间，且通风良好，通过内墙与楼板　 　　　　传热冷负荷，可按式（2-5）计算。 b、当邻室有发热量时，可视作稳定传热，按下式 • ——内周护结构传热系数　　　　℃　； • ——内周护结构面积m2； • ——夏季空调室外计算的平均温度℃； • ——附加温升，按表2-10选取。

29. 3、外玻璃窗口瞬变传热引起的冷负荷。 　　　通过外玻璃窗冷负荷（因温差作用） • ——外玻璃窗口瞬变传热引起的冷负荷。 • ——外窗传热系数　　　℃ • ——窗口面积　　； • ——外窗冷负荷温度的逐时值，由附录2-10所得； 注意： • 1）　　值要根据窗框情况不同修正，修正值　　　查附　　 　　　录2-9； • 2）　　要进行地占修正，修正值 　　可查附录2-11。 　　因此，式（2-9）变为：

30. 二、通过玻璃窗的日射得热引起冷负荷的计算方法。二、通过玻璃窗的日射得热引起冷负荷的计算方法。 • （一）日射得热因数的概念。 • 1、日射得热的分类： 通过玻璃窗直接进入室内的太阳辐射热 窗玻璃吸收太阳辐射后使入室内热量。 • 2、影响因素: 窗类型 遮阳设施 太阳入射角 太阳辐射强度。

31. 3、对比计算方法： • 因素组合太多，无法建立太阳辐射得热与太阳辐射强度间的系数关系，于是采用一种对比计算方法，采用3mm厚玻璃（普通平板）作标准玻璃，在 =8.7 ℃和 =18.6 ℃条件下，得出夏季（七月份为代表），通过这一“标准玻璃”的日射得出量 和 值。 • 称为反射得热因数。 • 经统计计算，得出适用于各地区（不同纬度）的 ，由附录2-12查得。

32. 在非标准玻璃情况下，不同窗类型和遮阳设施对得热影响可对 加以修正，乘窗玻璃的综合遮挡系数. ： • 室玻璃的遮阳系数定义式为 • 由附录2-13查得； • ——室内遮阳设施的遮阳系数，由附录2-14查得。外遮阳不合格。

33. （二）通过玻璃窗的反射得热引起的冷负荷的计算方法（二）通过玻璃窗的反射得热引起的冷负荷的计算方法 • 冷负荷 式中 • —窗口面积 ； • —有效面积系数，附录2-15查得； • —窗玻璃冷负荷系数，无因次，附录2-16至2-19查得。 • 注意： 分南北区，以北纬27°30为界。

34. §2-4室内热源散热引起的冷负荷。 • 1、室内热源散热的构成： 工艺设备散热 照明散热 人体散热。 • 2、室内热源散热的类型： 显热 潜热 • 显热：因温差造成，以对流形式散出的成为瞬时冷负荷。 • 以辐射形式散出的成为先被围护结构或家俱表面所吸收，然后再缓慢散出，形成滞后冷负荷，要采用冷负荷系数。 • 潜热：因水分凝结放热，为瞬时冷负荷。

35. 一、设备散热形成的冷负荷 　　按下式计算： 　　式中： • -设备和用户显热形成的冷负荷，W； • -设备和用具的实际显热散热量，W； • -设备和用具的实际显热冷负荷系数，可由附录2-20、20-21查得，如果空调系统不连续运行，则　　=1.0 • 设备和用具的实际显热散热量　　的计算。

36. 1、电动设备 • 当工艺设备和电动机都在室内时 　当工艺设备在室内，而电动机不在室内 　当工艺设备不在室内，而只有电动机在室内时

37. 其中各项意义 • N—电动设备的安装功率KW； • —电动机效率，可由产品样本查，Y系列电动见表2-11。 • —利用系数，电动最大实效功率与安装功率之比，一般取0.7-0.9。 • —电机负荷系数，电机每小时平均实数耗功率与机器设计时最大实数功率之比，精密机床可取0.15-0.40，普通机床取0.5左右。 • —同时使用系数，电机同时使用安装功率与总安装功率之比，一般取0.5-0.8。

38. 2、电热设备散热量 • 对无保温密闭罩，按下式计算 —考虑排风带走热量的系数，一般取0.5，其他符号同前。 • 3、电子设备 • 计算公式同（2-17）其中 根据使用情况而定，计算时取1.0，一般仪表取0.5-0.9。

39. 二、照明设备形成的冷负荷 特点：电压一定时，室内照明散热量不随时间变化，是稳定散热量，但以对流与辐射两种方式散热，仍采用冷负荷系数。 • 白炽灯 • 黄火灯 式中： • —灯具散热形成的冷负荷，W； • N —灯具所需功率KW； • —镇流器消耗功率系数，明装黄火灯的镇流器在空调房间内时，取n1=1.2，当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时n1=1.0。 • —灯罩隔热系数，当灯罩上部有孔，可利用自然通风散热于顶棚内时n2=0.5-0.6，无通风孔n2=0.6-0.8； • —照明散热冷负荷系数，可由附录2-22查得。

41. 三、人体散热形成的冷负荷 • 1、影响人体散热因系： 性别、年龄、衣着、活动强度及周围环境条件（温、湿度等）。 • 2、特点： 潜热量和对流热形成瞬时冷负荷，辐射形成滞后冷负荷，采用冷负荷系数进行计算。 • 3、计算基础： 为设计计算方便，以成年男子散热量为计算基础，对不同功能建筑物中各类人员进行修正，引入群集系数，表2-12给出数据。

42. 4、人体显热散热引起的冷负荷计算式为 式中： • —人体显热散热形成的冷负荷，W。 • —不同室温和劳动性质成年男子显热散热量，W见表2-13。 • n —室内全部人数； • —群集系数，见表2-12； • —冷负荷系数，由附录2-23查得。 • 注：人员密集的场所（影院、剧院、会堂等）由于人体对围护结构和室内物品的辐射换热量相应减少，可取 =1.0。

43. 5、人体潜热散热引起的冷负荷计算式为： • —人体潜热形成的冷负荷，W。 • —不同室温和劳动性质成年男子潜热散热量，W见表2-13； • N, —同式（2-21）。

45. §2-5湿负荷 • 1、湿源：人体散湿，敝开水池（横）表面散湿，地面积水，洗涤洗浴，工艺过程等。 • 2、湿负荷：为维持室内确定的空气含湿量需去除的湿量。 • 一 .人体散湿量 • 人体散湿量按下式计算： • 式中 • —人体散湿量kg/s. • -成年男子小时散湿量，见表2-13。 • —同式（2-21）

46. 二 敞开水表面散湿量 • 按下式 　　式中： • —敞开水表面的散湿量，kg/s； • W—单位水面蒸发量，kg/ 　　见表2-14； • A—蒸发表面面积，　。

47. §2-6新风负荷 • 1、通风换气的作用： 　　 保障良好的室内空气品质。 • 2.室外新鲜空气（简称新风）的处理： 　　夏季：室外空气焓值和温度比室内空气高，消耗冷量． 　　冬季：气温低，含湿量少，消耗热量和加湿量。 • 3、新风能量消耗比重： 　　空调新风能耗约占总能耗25%-30%，高级宾馆和办公 　　建筑可高达40%耗能可观。 • 4、新风量确定原则： 　　满足空气品质前提下，尽量选较小的必要新风量。按规 　　范手册规定（或推荐 ）计算在§6-3和§8-2讲

48. 5、夏季空调新风冷负荷按下式计算： 　　式中 • —夏季新风冷负荷KW • —新风量kg/s • —室外空气焓值kj/kg • —室内空气的焓值kj/kg

49. 6、冬季空调新风热负荷按下式计算。 　　式中 • —空调新风热负荷kw • —空气定压比热kj/kg.R ,取1.005KJ/KG. • —冬季空调室外计算温度℃ • —冬季空调室内计算温度℃

50. §2-7空调室内冷负荷与制冷系统的冷负荷 • 图2-1给出空调制冷系统负荷的组成框图，表示出空调室内的冷负荷，与制冷系统负荷的形成及组成。 • 1. 得热量与冷负荷是两个概念不同而又有关联的量 • 房间得热量：指某一时刻由室内和室外热源进入房间的总和。 • 冷负荷：维持室内温度恒定，在某一时刻应从房间除去的热量。 • 差别所在：瞬间得热量中，以对流方式传递的显热，潜热直接放热给空气，构成瞬时冷负荷。 • 辐射方式传热量，是为围护结构和物体吸收并贮存，然后放出。 • 瞬时得热量≠瞬时冷负荷；只有当得热量中不存在辐射方式热量或结构和物体无蓄热能时才相等。