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为维持一定的环境,单位时间内从一定空间带走(或增加)的热量(显热和潜热)称为空调负荷。空调房间的负荷来自于房间的外部和内部:如:温差传热、太阳辐射热、设备散热和湿气、人体散热和湿气等。
空调负荷是空调工程设计中最基本、最重要的数据之一。其值直接影响空调方案的选择、空调及冷热源等设备的容量,进而影响工程投资成本和设备性能。消耗、系统运行成本和空调的使用。
室内外空气计算参数
在设计中央空调系统时,首先要明确设计目标和设计条件,即空调系统应该控制室内空气处于什么状态(代表这种状态的空气参数称为空调设计)室内空气计算参数);系统需要在什么天气条件下运行(代表这种天气条件的空气参数称为空调设计外气计算参数)。消除空调房内外干扰源造成的影响还与室内外空气参数有关。因此,在讨论空调负荷的计算之前,
(一)空调室内空气参数的测定:
室内空气计算参数主要是指作为空调工程设计和运行控制标准的空气温度、相对湿度和空气流量等室内空气控制参数。
空气相关因素影响人体热舒适度原因:
1)温度——人体对温度比较敏感,室内温度对人体热舒适度的影响是通过与人体表层皮肤的对流热交换和热传导来实现的。
2)相对湿度——出汗是人体在任何温度下都存在的一种生理机能,但是当温度越低时,出汗量就越少,而且往往感觉不到出汗。相对湿度主要影响人体表面汗液的蒸发,即蒸发散热量。过高的相对湿度不仅会让人感到闷热,而且汗水也不容易蒸发;相对湿度过低会让人感觉干燥,导致皮肤干燥、龟裂,容易引发呼吸道疾病。
3)气流速度——气流速度对人体热舒适度的最明显影响是在夏季供应冷空气时。如果冷风流量过大,吹冷风时会引起极度不适。它也会使人生病。
室内空气计算参数可分为两类:
1)工业企业民用建筑及附属建筑中以保障人体舒适、健康、提高工作效率为目的的“舒适环境空气参数”;
2)生产车间和一些研究、试验环境或设施中的“技术环境空气参数”,旨在满足生产过程和试验过程的空气环境要求。
1、人体热量平衡与舒适
当人体散热与体内新陈代谢的产热平衡时,人的冷热感觉良好,体温会维持在36.5℃~37℃ . 一般情况下,如果环境有利于人体维持这种热平衡,人就会感到舒适;否则,他们会感到不舒服。
2、舒适空调室内空气计算参数的确定
国家标准——2012年《民用建筑采暖通风空调设计规范》规定,舒适空调室内空气计算参数应符合下表要求。
普通住宅和公共建筑空调房间的室内空气参数
3、技术空调室内空气计算参数
由于工艺流程的巨大差异,科技空调还可以细分为:普通制冷空调、恒温恒湿空调、净化空调、人工气候。
各种科技空调的特点:
1)制冷空调:对室内空气温度和湿度的要求是保证工人在夏季操作时不会出汗,所以一般只规定温度或湿度的上限,没有要求空调精度。
如电子行业的一些车间,规定夏季室温不超过28℃,相对湿度不超过60%。
2)恒温恒湿空调:对室内空气温湿度的基数和精度有严格的要求。如有些测量室要求室温常年保持(20±0.1)℃,相对湿度保持(50±5)% )。
还有一些工艺只对温度或相对湿度有严格要求。比如纺织行业的一些工序对相对湿度有严格的要求,而气温则主要以劳动保护为主。
3)净化空调:不仅对空气的温度和湿度有一定的要求,而且对空气中所含尘粒的大小和数量,甚至微生物的种类也有一定的要求。暖通南社的课件很多,这里不再赘述。
例如,某医院的洁净手术室分为四级,每一级对细菌浓度都有明确的指标要求。
4)人工气候:模拟高温高湿或低温低湿,甚至高海拔气候环境。
无论是哪种工艺空调,由于其服务对象是工业生产或科学实验,因此必须根据工艺流程的特殊要求确定室内空气计算参数。
当有人在操作时,应尽可能考虑人体的热舒适需求。
对于夏季温度和相对湿度低于舒适空调的场所,应尽可能降低室内空气的流量,在工艺条件允许的前提下尽可能提高空气温度。不仅可以节省设备投资和运行成本,而且有利于操作者的健康。
部分生产工艺所需的室内空气参数(节选)
4、空调底座及空调精度:
空调基准是指按照设计规定,在空调区域内需要保持的空气参考温度和参考相对湿度。
空调精度是指空调区域内温度和相对湿度的允许波动范围。
例如t=(22±1)℃,φ=(50±5)%。其中气温22℃,相对湿度50%为空调基准;温度波动范围±1℃,相对湿度±5%的波动范围是空调的精度。
(二)空调新风参数的确定
通常建筑物被自然环境所包围,其内部必然受到外部大气压力、温度、湿度、风速、风向和日照等气象参数的影响。空调系统设计和运行中使用的一些室外气象参数称为“室外空气计算参数”。
最密切相关的主要是一些温度和湿度参数,例如计算通过围护结构传入室内或从室内传到室外的热量时所涉及的室外空气(干球)温度;计算加热或冷却室外空气所需的热量。、制冷量、室外空气湿球温度等参数在确定室外新风状态时要涉及。
室外空气计算参数
1.室外空气温湿度变化规律:室外空气干湿球温度等参数随着季节、昼夜、时间的变化而不断变化。
2.室外空气计算参数的确定
室外空气计算参数的大小将直接影响室内空气状态和设备投资的保证程度。
例如,当当地室外空气的最高干湿球温度在夏季多年仅出现一次且持续时间很短(几小时或几天几夜)作为计算参数时对于室外空气,它会根据设备的容量和配置的相关设备而有所不同。如果过大,长期不能完全投入使用,造成投资浪费。
设计规范中规定的室外空气计算参数值通常不是最不利条件下的值,而是根据室内温湿度不能保证在控制标准范围内的原则确定的。一年中的几个小时。
-2012《民用建筑采暖通风空调设计规范》4.1规定如下:
4.1.2 取暖室外计算温度为历年不保证5天的日平均温度。
4.1.3 应以历年最冷月份的平均气温计算冬季通风室外温度。
4.1.4 冬季空调室外温度计算应采用历年日平均温度,不保证1天。
4.1.5冬季空调外的相对湿度应使用历年来最冷月份的平均相对湿度来计算。
4.1.6 夏季计算空调外的干球温度,应使用历年不保证50小时的干球温度。
4.1.7 夏季计算空调外的湿球温度,应使用历年不保证50小时的湿球温度。
4.1.8 夏季室外通风温度计算,应采用历年最热月14:00的月平均气温平均值。
4.1.9 计算通风夏季室外相对湿度,应使用历年最热月14:00时的月平均相对湿度平均值。
4.1.10 夏季空调室外日平均温度,应使用过去5天的日平均温度。
中国部分主要城市部分室外空气气象参数
空调室内负荷计算
室内负荷又分为冷负荷和热负荷。
冷负荷:为维持一定的室内湿热环境,单位时间内从室内带走的热量。包括显热负荷和潜热负荷两部分。潜热负荷是单位时间内除去的水分,也称为湿负荷。
热负荷:单位时间内加入室内以维持一定的室内湿热环境的热量。包括显热负荷和潜热负荷两部分。如果只控制温度,不控制湿度,则热负荷仅包括显热负荷。空调室内热湿负荷主要来自:
(1)人体散发热量和水分;
(2)照明灯散热;
(3)电器设备散热;
(4)其他散热设备。
空调室外负荷计算
空调室外热湿负荷计算
空调负荷计算
空调系统负荷:系统负荷的确定主要以房间负荷为主,同时还考虑新风负荷和其他附加负荷。
新风负荷和附加冷热负荷理论上可以一一计算,但繁琐且不准确。在实际项目中,通常将房间总负荷的 10% 到 50% 作为一个整体来考虑。
2.估计空调负荷
在工程设计的方案设计或初步设计阶段,为满足项目评审和招投标对设备容量、机房面积、投资成本等的要求,往往需要对制冷量有一个大致的了解。 、空调系统的供热和用电量。以及用水量,以及空调房、冷藏房、锅炉房等设备房的面积。
Q = 估计指数 × 面积
民用建筑和房间空调负荷估计指标
由于预算指标上下限差异较大,合理选择只能依靠设计人员的经验。
夏季空调送风状况及风量
送风状态点O的确定,即送风温差的确定,应从经济和技术两方面综合考虑。
在确定送风温差时,应结合所采用的送风方式来考虑,因为不同的送风方式有不同的适合送风温差。
国标——2012《民用建筑采暖通风空调设计规范》。
空调系统常用的上送风方式的夏季送风温差应根据送风口的类型、安装高度、送风范围的长短、是否附接等因素来确定。在满足舒适性和工艺要求的情况下,应加大送风温差。
舒适型空调出风口高度小于等于5m时,送风温差不大于10℃;出风口高度大于5m时空调楼宇自控,不应大于15℃。
工艺空调的送风温差应按下表给出的数据采用。
工艺空调送风温差及换气次数
关于房间换气次数:为了保证空调的效果,需要保护空调房间的最小送风量,一般体现在换气次数的规定上在房间里。
换气次数为房间送风量G(m3/h)与房间容积V(m3)之比,用n(次/h)表示,即:
有舒适空调的房间换气次数不应少于每小时5次,但高大空间的换气次数应根据其冷负荷计算确定。
科技空调房间换气次数不应少于上表所列数值。
知道了空调房间的冷负荷Q、湿度负荷W和室内控制参数,夏季的送风状态点和房间送风量可按以下步骤确定。
1)计算热湿比ε=Q/W。
2)在焓湿图上确定室内状态点N后,通过N点画出热湿比线ε。
3)按规范要求选择送风温差ΔtO,求送风温度tO=tN-ΔtO,检查(为防止送风口结露滴水,一般要求夏季送风温度应高于室内温度(空气的露点温度为2-3℃)。
4)根据送风温度tO,在热湿比线上求送风状态点。
5)计算送风量,检查换气次数。
例:空调房夏季冷负荷Q=3314W,湿负荷W=0.264g/s。
要求全年保持室内空气状态为tN=(22±1)℃,φN=(55±5)%,当地大气压为。求送风状态参数和送风量。
冬季空调房送风量及送风状态点的确定
当冬季空调房间负荷为热负荷时,表示需要向房间送热风。此时送风状态下的空气温度和焓值大于室内控制状态下的温度和焓值。
从人的一般适应能力来看,承受热风的能力比承受冷风的能力强,所以空调送热风时的温差可以大于送冷风时的温差,所以冬季送热风时的送风量可比夏季小。送热风时送风温度不宜过高,一般不超过45℃。
冬季减少送风量可以减少用电量,降低运行成本,特别是对于较大的空调系统,减少送风量的经济效益更为显着。
但在减少送风量时,应注意送风量不能小于房间换气次数最少所需的送风量。
冬季空调也可以使用与夏季相同的风量。全年固定送风量,操作管理方便。当负载变化时,只需调整送风参数即可。
节能设计标准要求
-2015《公共建筑节能设计标准》要求如下:
4.1.1 A级公共建筑施工图设计阶段,必须进行热负荷计算和小时冷负荷计算。
4.1.2严寒A区和严寒B区的公共建筑应配备热水集中供暖系统。对于有空调系统的建筑物,不宜使用热风末端作为唯一的供暖方式;对地区和寒冷地区的公共建筑,应根据建筑等级、采暖天数、能耗和运行成本等因素,综合技术和经济性分析比较后确定采暖方式。
4.1.3 系统冷热介质温度的选择应符合现行国家标准《民用采暖通风空调设计规范》的有关规定。建筑物”。在经济技术合理的情况下,制冷剂温度应高于常用设计温度,加热介质温度应低于常用设计温度。
4.1.4 当采用通风可以去除室内余热、残留湿气或其他污染物时,宜采用自然通风、机械通风或组合通风。
4.1.5 当满足下列条件之一时,应采用分散式空调装置或系统:
1全年所需冷暖时间短或集中冷暖系统不经济;
2、需要空调的房间比较分散;
3 在有中央冷暖系统的建筑物中,不同使用时间和要求的房间;
4、现有公共建筑需要加装空调系统,设置机房和管道困难。
4.1.6 采用温湿度独立控制空调系统时,应满足以下要求:
1 高温冷源的制备方法和新风除湿方法应根据气候特点,经技术经济分析论证确定;
2 全年宜考虑天然冷源和可再生能源的应用措施;
3 不宜采用再热空气处理法。
4.1.7 不同使用时间的空调区域不应划分为同一个定风量全风系统。对温度和湿度有不同要求的空调区域不应划分为同一个空调系统。
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