空調(diào)負(fù)荷與送風(fēng)量

空調(diào)負(fù)荷與送風(fēng)量暖通南社

2020-11-13空調(diào)負(fù)荷：為維持某一環(huán)境，單位時間內(nèi)，從某一空間除去（或加進）的熱量（顯熱和潛熱），稱為空調(diào)負(fù)荷。空調(diào)房間的負(fù)荷來源于房間外部和內(nèi)部，如：溫差傳熱、太陽輻射熱、設(shè)備散熱散濕、人體散熱散濕等?？照{(diào)負(fù)荷是空調(diào)工程設(shè)計中最基本的、也是最重要的數(shù)據(jù)之一，它的數(shù)值直接影響到空調(diào)方案的選擇，空調(diào)和冷熱源等設(shè)備容量的大小，進而影響到工程投資費用、設(shè)備能耗、系統(tǒng)運行費用以及空調(diào)的使用效果?？照{(diào)負(fù)荷計算步驟：1、確定室內(nèi)外空氣計算參數(shù)；2、計算空調(diào)室內(nèi)負(fù)荷；3、計算空調(diào)室外負(fù)荷；4、計算總的空調(diào)負(fù)荷。5、選擇冷熱源設(shè)備、確定送風(fēng)量等。室內(nèi)外空氣計算參數(shù)：室內(nèi)外空氣計算參數(shù)的確定：在設(shè)計一個中央空調(diào)系統(tǒng)時，首先要明確設(shè)計目標(biāo)和設(shè)計的條件，即：空調(diào)系統(tǒng)要將室內(nèi)空氣控制在什么狀態(tài)之下(表示這個狀態(tài)的空氣參數(shù)稱為空調(diào)設(shè)計室內(nèi)空氣計算參數(shù))；空調(diào)系統(tǒng)需要在什么氣象條件下運行(表示這個氣象條件的空氣參數(shù)稱為空調(diào)設(shè)計室外空氣計算參數(shù))。要消除空調(diào)房間內(nèi)部和外部干擾源所造成的影響也與室內(nèi)外空氣參數(shù)有關(guān)，因此在討論空調(diào)負(fù)荷的計算問題之前，首先要了解空調(diào)設(shè)計計算用的室內(nèi)外空氣參數(shù)及確定方法。（一）空調(diào)室內(nèi)空氣參數(shù)的確定：室內(nèi)空氣計算參數(shù)主要是指作為空調(diào)工程設(shè)計與運行控制標(biāo)準(zhǔn)而采用的空氣溫度、相對濕度和空氣流速等室內(nèi)空氣的控制參數(shù)。與空氣有關(guān)的因素影響人的熱舒適性原因：1)溫度—人體對于溫度較為敏感，而室內(nèi)溫度對人的熱舒適性的影響是通過與人體表面皮膚的對流換熱和導(dǎo)熱來實現(xiàn)的。2)相對濕度—出汗是人體在任何氣溫下都存在的生理機能，只是在氣溫較低時出汗量較少，往往感覺不到出汗。而相對濕度主要影響人體表面汗液的蒸發(fā)，即影響蒸發(fā)散熱量的多少。相對濕度過高不僅會使人感到氣悶，而且汗液不易蒸發(fā)；相對濕度過低又會使人感覺干燥，引起皮膚干裂，而且易引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病。3)氣流速度—氣流速度對人的熱舒適性最明顯的影響是在夏季送冷風(fēng)時，如果冷空氣的流速過大，造成吹冷風(fēng)的感覺時，會極不舒適，嚴(yán)重時還會致人生病。室內(nèi)空氣計算參數(shù)可分為兩類：在民用建筑和工業(yè)企業(yè)輔助建筑中以保證人體舒適、健康和提高工作效率為目的的“舒適性環(huán)境空氣參數(shù)”；在生產(chǎn)廠房以及一些研究、試驗環(huán)境或設(shè)施中以著重滿足生產(chǎn)工藝過程和試驗過程的空氣環(huán)境需求為目的的“工藝性環(huán)境空氣參數(shù)”。1、人體熱平衡與舒適感當(dāng)人體散熱和體內(nèi)新陳代謝產(chǎn)熱相平衡時，人的冷熱感覺良好，體溫會保持在36.5℃～37℃。一般情況下，凡是有利于人體維持這種熱平衡的環(huán)境，人就感到舒適；反之，就感到不舒適。2、舒適性空調(diào)室內(nèi)空氣計算參數(shù)的確定：GB50736-2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》3.O.2舒適性空調(diào)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)應(yīng)符合以下規(guī)定：1

人員長期逗留區(qū)域空調(diào)室內(nèi)設(shè)計參數(shù)應(yīng)符合表3.0.2的規(guī)定：2

人員短期逗留區(qū)域空調(diào)供冷工況室內(nèi)設(shè)計參數(shù)宜比長期逗留區(qū)域提高1℃-2℃供熱工況宜降低1℃-2℃。短期逗留區(qū)域供冷工況風(fēng)速不宜大于0.5m/s，供熱工況風(fēng)速不宜大于0.3m/s。3.0.4

供暖與空調(diào)的室內(nèi)熱舒適性應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《中等熱環(huán)境PMV和PPD指數(shù)的測定及熱舒適條件的規(guī)定》GB/T18049的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，采用預(yù)計平均熱感覺指數(shù)CPMV)和預(yù)計不滿意者的百分?jǐn)?shù)CPPD)評價，熱舒適度等級劃分應(yīng)按表3.O.4采用。公共建筑空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)空氣計算參數(shù)：常見居住建筑與公共建筑內(nèi)空調(diào)房間的室內(nèi)空氣參數(shù)：常見居住建筑與公共建筑內(nèi)空調(diào)房間的室內(nèi)空氣參數(shù)：3、工藝性空調(diào)室內(nèi)空氣計算參數(shù)由于工藝過程的千差萬別，工藝性空調(diào)還可細(xì)分為：一般降溫性空調(diào)，恒溫恒濕空調(diào)，凈化空調(diào)，人工氣候。各種工藝性空調(diào)的特點：1)降溫性空調(diào)對室內(nèi)空氣溫濕度的要求是保證夏季工人操作時手不出汗，因此一般只規(guī)定溫度或濕度的上限，對空調(diào)精度沒有要求。如電子工業(yè)的某些車間，規(guī)定夏季室溫不大于28℃，相對濕度不大于60%。2)恒溫恒濕空調(diào)對室內(nèi)空氣的溫濕度基數(shù)和精度都有嚴(yán)格要求。如某些計量室，室溫要求全年保持(20±0.1)℃，相對濕度保持(50±5)％。也有的工藝過程僅對溫度或相對濕度一項有嚴(yán)格要求，如紡織工業(yè)某些工藝對相對濕度要求嚴(yán)格，而空氣溫度則以勞動保護為主。3)凈化空調(diào)不僅對空氣溫、濕度有一定要求，而且對空氣中所含塵粒的大小、數(shù)量，甚至微生物種類也有嚴(yán)格要求。如醫(yī)院的潔凈手術(shù)室分為四個等級，每個等級對細(xì)菌濃度都有明確的指標(biāo)要求。4)人工氣候模擬高溫高濕或低溫低濕，甚至高空氣候環(huán)境。不論何種工藝性空調(diào)，由于其服務(wù)對象為工業(yè)生產(chǎn)或科學(xué)實驗，因此必須按工藝過程的特殊要求來確定室內(nèi)空氣計算參數(shù)。當(dāng)有人操作時，在可能的情況下應(yīng)盡量兼顧考慮人體熱舒適的需要。對于夏季溫度和相對濕度低于舒適性空調(diào)的場所，應(yīng)盡量減小室內(nèi)空氣的流速，在工藝條件允許的前提下，應(yīng)盡量提高空氣溫度，這樣不僅可以節(jié)省設(shè)備投資和運行費用，而且還有利于操作人員的健康。某些生產(chǎn)工藝過程所需的室內(nèi)空氣參數(shù)(摘錄)：4、空調(diào)基數(shù)和空調(diào)精度空調(diào)基數(shù)是指空調(diào)區(qū)域內(nèi)，按設(shè)計規(guī)定所需保持的空氣基準(zhǔn)溫度和基準(zhǔn)相對濕度?？照{(diào)精度是指在空調(diào)區(qū)域內(nèi)溫度和相對濕度允許的波動范圍。例如，t=(22±1)℃和φ=(50±5)%。其中，空氣溫度22℃和相對濕度50%為空調(diào)基數(shù)；溫度波動范圍±1℃和相對濕度波動范圍±5%為空調(diào)精度。（二)空調(diào)室外空氣參數(shù)的確定通常建筑物為自然環(huán)境所包圍，其內(nèi)部必然處于外界大氣壓力、溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向以及日照等氣象參數(shù)的影響之中?？照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計與運行中所要用到的一些室外氣象參數(shù)就稱之為“室外空氣計算參數(shù)”。關(guān)系最密切的主要是一些溫濕度參數(shù)，如計算通過圍護結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)或由室內(nèi)傳至室外的熱量時，涉及到的室外空氣(干球)溫度；計算加熱或冷卻室外空氣所需熱、冷量以及確定室外新風(fēng)狀態(tài)時，要涉及到的室外空氣濕球溫度等參數(shù)。1.室外空氣溫、濕度的變化規(guī)律室外空氣的干濕球溫度等參數(shù)都是隨季節(jié)、晝夜和時刻不斷變化的量。2.室外空氣計算參數(shù)的確定室外空氣計算參數(shù)取什么值，會直接影響到室內(nèi)空氣狀態(tài)的保證程度和設(shè)備投資。例如，當(dāng)夏季取用很多年才出現(xiàn)一次，而且持續(xù)時間較短(幾小時或幾晝夜)的當(dāng)?shù)厥彝饪諝庾罡吒蓾袂驕囟茸鳛槭彝饪諝庥嬎銋?shù)時，就會因配置的設(shè)備和相關(guān)裝置容量過大，長期不能全部投入使用而形成投資浪費。設(shè)計規(guī)范中規(guī)定的室外空氣計算參數(shù)值，通常不是取最不利條件時的數(shù)值，而是根據(jù)全年少數(shù)時間不保證室內(nèi)溫濕度在控制標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的原則確定的數(shù)值。詳見GB50736-2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》4.室外設(shè)計計算參數(shù)。國內(nèi)部分主要城市的部分室外空氣氣象參數(shù)：（三）空調(diào)室內(nèi)負(fù)荷的計算室內(nèi)負(fù)荷又分為冷負(fù)荷和熱負(fù)荷。冷負(fù)荷：維持一定室內(nèi)熱濕環(huán)境所需要在單位時間內(nèi)從室內(nèi)除去的熱量。包括顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷兩個部分。潛熱負(fù)荷為單位時間內(nèi)排除的水分，又稱為濕負(fù)荷。熱負(fù)荷：維持一定室內(nèi)熱濕環(huán)境所需要在單位時間內(nèi)向室內(nèi)加進的熱量。包括顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷兩個部分。如果只控制溫度，而不控制濕度，則熱負(fù)荷只包括顯熱負(fù)荷。1、空調(diào)室內(nèi)熱濕負(fù)荷主要來自：人體散熱散濕；照明燈具散熱；用電設(shè)備散熱；其他設(shè)備散熱。（1）人體散熱散濕：（2）照明燈具電熱器散熱：（3）用電設(shè)備散熱；如電動機等。空調(diào)室外熱濕負(fù)荷的計算：（1）通過玻璃窗進入室內(nèi)的太陽輻射熱；（2）通過外墻和屋頂傳入室內(nèi)的熱量：空調(diào)室內(nèi)外總熱負(fù)荷的計算：空調(diào)室內(nèi)外總濕負(fù)荷的計算：空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷：系統(tǒng)負(fù)荷的確定以房間負(fù)荷為主，另外再考慮新風(fēng)負(fù)荷、其他附加負(fù)荷。新風(fēng)負(fù)荷及各附加冷熱負(fù)荷，從理論上講可以逐一計算出來，但很繁瑣且不太準(zhǔn)確，實際工程中通常以房間總負(fù)荷的10%～50%來統(tǒng)籌考慮?？照{(diào)負(fù)荷的概算：在工程設(shè)計的方案設(shè)計或初步設(shè)計階段，為了滿足項目報審、招標(biāo)等對設(shè)備容量、機房面積以及投資費用等方面的要求，往往需要大致了解空調(diào)系統(tǒng)的供冷量、供熱量、用電量、用水量，以及空調(diào)機房、制冷機房、鍋爐房等設(shè)備用房的面積。Q=概算指標(biāo)×面積。民用建筑和房間空調(diào)負(fù)荷概算指標(biāo)：由于概算指標(biāo)的上下限差別較大，要合理選取只能靠設(shè)計人員的經(jīng)驗。夏季空調(diào)房間的送風(fēng)狀態(tài)與送風(fēng)量：夏季空調(diào)送風(fēng)狀態(tài)與送風(fēng)量：送風(fēng)狀態(tài)點O的確定，也就是送風(fēng)溫差的確定要從經(jīng)濟和技術(shù)兩個方面綜合考慮。確定送風(fēng)溫差時還要與擬采用的送風(fēng)方式聯(lián)系起來考慮，因為不同的送風(fēng)方式有不同的合適送風(fēng)溫差?？照{(diào)系統(tǒng)常用的上送風(fēng)方式的夏季送風(fēng)溫差，應(yīng)根據(jù)送風(fēng)口類型、安裝高度和氣流射程長度以及是否貼附等因素確定。在滿足舒適和工藝要求的條件下，宜加大送風(fēng)溫差。舒適性空調(diào)的送風(fēng)溫差，當(dāng)送風(fēng)口高度小于或等于5m時，不宜大于10℃；當(dāng)送風(fēng)口高度大于5m時，不宜大于15℃。工藝性空調(diào)的送風(fēng)溫差，宜按表給出的數(shù)據(jù)采用。工藝性空調(diào)的送風(fēng)溫差與換氣次數(shù)關(guān)于房間換氣次數(shù)：為了保證空調(diào)效果，需要對空調(diào)房間的最小送風(fēng)量給予保護，一般是通過對房間換氣次數(shù)的規(guī)定來體現(xiàn)的。換氣次數(shù)是房間送風(fēng)量G(m3/h)和房間體積V(m3)的比值，用n(次/h)表示，即：舒適性空調(diào)的房間換氣次數(shù)每小時不宜小于5次，但高大空間的換氣次數(shù)應(yīng)按其冷負(fù)荷通過計算確定。已知空調(diào)房間冷負(fù)荷Q、濕負(fù)荷W和室內(nèi)控制參數(shù)，可按照下列步驟確定夏季送風(fēng)狀態(tài)點和房間送風(fēng)量。1)計算熱濕比值ε=Q/W。2)在焓濕圖上確定出室內(nèi)狀態(tài)點N后，過N點作熱濕比線ε。3)按照規(guī)范要求選取送風(fēng)溫差ΔtO，求出送風(fēng)溫度tO=tN-ΔtO，并進行校核(為防止送風(fēng)口產(chǎn)生結(jié)露滴水現(xiàn)象，一般要求夏季送風(fēng)溫度要高于室內(nèi)空氣的露點溫度2-3℃)。4)根據(jù)送風(fēng)溫度tO，在熱濕比線上找到送風(fēng)狀態(tài)點。5)計算送風(fēng)量，校核換氣次數(shù)。某空調(diào)房間的夏季冷負(fù)荷Q=3314W，濕負(fù)荷W=0.264g/s。要求室內(nèi)全年保持空氣狀態(tài)為tN=(22±1)℃和φN=(55±5)%，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01325Pa。1）求熱濕比：2)根據(jù)tN=22℃，φN=55%在h－d圖上確定室內(nèi)空氣控制狀態(tài)點N，標(biāo)出已知參數(shù)，查得hN=45kJ/kg干，dN=9g/kg干。通過該點畫出ε=12600的熱濕比線。3)依題意，查表，取送風(fēng)溫差ΔtO=8℃，則送風(fēng)溫度tO=22－8=14℃。查h－d圖，得室內(nèi)空氣的露點溫度tNl=12.5℃，則tO-tNl=14-12.5=1.5℃＜2℃～3℃，說明送風(fēng)溫差取得過大，使送風(fēng)溫度偏低，不合適。將ΔtO減小為7℃，顯然就可滿足防止送風(fēng)口結(jié)露的要求，此時的送風(fēng)溫度tO=15℃。4)在h－d圖上找到15℃等溫線和ε線的交點O，查得hO=35kJ/kg干，dO=8.2g/kg干。5)計算送風(fēng)量或冬季空調(diào)房間送風(fēng)量和送風(fēng)狀態(tài)點的確定：當(dāng)冬季空調(diào)房間負(fù)荷為熱負(fù)荷時，說明需要向房間送熱風(fēng)。此時，送風(fēng)狀態(tài)空氣的溫度和焓值均大于室內(nèi)控制狀態(tài)的溫度和焓值。從人的一般適應(yīng)能力來看，耐受吹熱風(fēng)的能力比耐受吹冷風(fēng)的能