變風量空調(diào)負荷及送風量計算
發(fā)布日期:2019-07-01 12:16??點擊:
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冷負荷計算
冷負荷計算的目的,是為了確定建筑物每一模數(shù),或每一房間的最大負荷量,進而求得它們需要的最大送風量。在此基礎(chǔ)上,再求得整個系統(tǒng),乃至整幢建筑物所需要的負荷量。
由于變風量系統(tǒng)能夠為單臺末端裝置,或一群末端裝置提供溫度控制,所以,在模數(shù)化的建筑物內(nèi)應(yīng)用這種系統(tǒng)非常合理,因此,要計算單個建筑模數(shù)的冷負荷。但如果建筑平面幾何形狀不規(guī)則,難以模數(shù)化,則應(yīng)逐個房間計算冷負荷。
冷負荷的計算方法多種多樣,可以用傳統(tǒng)的手算法,但更廣泛使用的,應(yīng)該是利用已有的程序,采用計算機進行計算。這里著重介紹冷負荷系數(shù)計算法。在應(yīng)用這一計算方法時,透過玻璃窗的日射得熱,引起的冷負荷和外圍護結(jié)構(gòu)瞬變傳熱引起的冷負荷應(yīng)分朝向逐時計算,而內(nèi)部熱源(如人員、燈光等)帶給室內(nèi)的得熱造成的冷負荷,也應(yīng)按冷負荷系數(shù)法進行計算。
1.單個房間(或單個建筑模數(shù))的冷負荷計算
房間冷負荷包括來自太陽,傳熱、燈光、人員以及室內(nèi)各種機械設(shè)備等散到室內(nèi)的熱量。在作變風量系統(tǒng)設(shè)計時,可先算單個房間的顯熱負荷,而潛熱負荷和新風負荷則可作為建筑分區(qū)負荷或一個空調(diào)系統(tǒng)的負荷的一部分進行計算。
在作房間冷負荷計算時,應(yīng)注意以下兩點:
首先,當房間只有一個朝向的外圍護結(jié)構(gòu)時,該房間的最大冷負荷應(yīng)是與該朝向外圍護結(jié)構(gòu)的瞬時最大得熱相一致。這時,應(yīng)取該朝向外圍護結(jié)構(gòu)的瞬時最大得熱值。當房間有兩個以上朝向的外圍護結(jié)構(gòu)時,則應(yīng)計算各朝向圍護結(jié)構(gòu)的瞬時綜合最大得熱值。
其次,燈光和人體得熱計算,其同時使用系數(shù)均應(yīng)取1.0。
2.分區(qū)或分系統(tǒng)的冷負荷計算
變風量系統(tǒng)的最大優(yōu)點,就在于它可以在建筑物的分區(qū)(或整幢建筑物)內(nèi)、或在一個空調(diào)系統(tǒng)內(nèi),實現(xiàn)能量供應(yīng)的自動轉(zhuǎn)移,以符合實際的需要,從而節(jié)能。
分區(qū)負荷的計算,就像單個房間或單個模數(shù)的負荷計算一樣,先作顯熱負荷計算,其顯熱負荷包括同時出現(xiàn)的太陽得熱負荷、傳熱負荷、人員和燈光負荷(或各種設(shè)備產(chǎn)生的得熱負荷)。利用這個顯熱負荷值,便能夠計算出分區(qū)(或系統(tǒng))所需要的送風量。
在有多個變風量系統(tǒng)的建筑物內(nèi),便會選有多臺空氣處理裝置,每臺裝置的大小都是按其所服務(wù)范圍的分區(qū)負荷(即系統(tǒng)負荷,這時應(yīng)包括潛熱負荷和新風負荷)來選擇的。然后,計算整幢建筑物的綜合最大負荷,用這個負荷值(除包括潛熱負荷和新風負荷外,還包括風機和管道得熱造成的冷負荷)去選擇制冷設(shè)備。選擇制冷設(shè)備時,應(yīng)該留有一定的附加容量。
3.單個房間需要的送風量
每個房間在以夏季標準天作為室外條件進行的負荷計算中,可以在24小時逐時負荷中選出一個最大值,以此作為房間最大負荷,并在此基礎(chǔ)上計算房間所需要的最大送風量。
基本計算公式:
![](/uploads/allimg/190701/1-1ZF11212113P.jpg)
式中 L——送風量,m3/h;
Qq、Qx——空調(diào)送風所要吸收的全熱余熱和顯熱余熱,W;
ρ——空氣密度,kg/m3,可取ρ=1.2;
c——空氣定壓比熱,kJ/kg·℃,可取c=1.01;
In、Is——室內(nèi)空氣焓值和送風狀態(tài)空氣焓值,kJ/kg;
tn、ts——室內(nèi)空氣溫度和送風溫度,℃。
通常而言,辦公建筑物內(nèi),當房間有人使用,或者是在出現(xiàn)部分負荷的情況下,空調(diào)系統(tǒng)所提供的最小風量為13~14m3/h·m2較為合適。在人員很少的建筑物內(nèi),建議可將最小風量降低至11 m3/h·m2左右。一般情況下,內(nèi)區(qū)房間的最大設(shè)計風量為22.5~18.5 m3/h·m2,周邊區(qū)房間最大設(shè)計風量為22.5~27.0 m3/h·m2,在這樣的設(shè)計風量下,即使房間出現(xiàn)最小負荷狀態(tài),只要房間里仍然有人員活動,燈也開啟,則房間內(nèi)仍可維持足夠的循環(huán)空氣量。
假如房間有必要的換氣次數(shù)的要求,房間上部的送風系統(tǒng)又受到各種限制而布置不甚合理,所采用的變風量末端裝置的調(diào)節(jié)性能又有限,那么,房間的最大送風量將會大于上述數(shù)值。但即使這樣,最大送風量也應(yīng)限制在37~45 m3/h·m2以下。
4. 負荷差異性
我們知道,一個變風量系統(tǒng),其所有末端裝置負荷總和,應(yīng)該大于該系統(tǒng)的負荷值。同樣,一幢設(shè)計有變風量系統(tǒng)的建筑物,其總負荷值也小于各分區(qū)負荷,或各系統(tǒng)負荷的總和。這就是變風量空調(diào)系統(tǒng)的負荷差異性。建筑物的大小、形狀、方位及使用狀況都會對其差異性程度產(chǎn)生影響。這種差異性在選擇變風量系統(tǒng)的空氣處理設(shè)備、風管尺寸、以及制冷設(shè)備時,是必須考慮的。
對一個較小的變風量系統(tǒng),或?qū)嶋H上僅為內(nèi)區(qū)服務(wù)的系統(tǒng)來說,這個差異是很小的,所需空氣處理設(shè)備的容量有可能等于全部末端裝置空氣量總和的90%-95%。而對一個大系統(tǒng)來說,它既為內(nèi)區(qū)服務(wù),也為周邊區(qū)服務(wù)時,這個差異量就會增加,甚至系統(tǒng)空氣處理設(shè)備的容量,僅僅等于各個末端裝置空氣量總和的65%-70%。
一幢辦公性質(zhì)的建筑物,其內(nèi)區(qū)的主要負荷是人員和燈光產(chǎn)生的負荷,這些負荷一天之中的變化程度取決于建筑物的使用情況。因此,辦公性質(zhì)的建筑物內(nèi)區(qū),負荷差異性很小。而相對一幢學校來說,其人員負荷會頻繁變化,負荷差異性就相當大。
同樣,在一幢大型建筑物里,它將會有多個變風量系統(tǒng),需要多臺空氣處理裝置,由一個集中的制冷機房供冷設(shè)備時,要再附加一個負荷差異值。
熱負荷計算
在變風量系統(tǒng)中,太陽、燈光和人員的得熱負荷都是冷負荷的一部分,而建筑物的唯一熱負荷是由于外維護結(jié)構(gòu)的傳熱和室外冷空氣滲透所產(chǎn)生的。因此,變風量系統(tǒng)熱負荷的計算方法與一般采暖熱負荷或定風量系統(tǒng)熱負荷計算方法一樣,在此就不再敘述。按典型房間或典型模數(shù)來進行熱負荷計算時,這種計算一般都會是重復(fù)的。由于基本熱負荷與太陽得熱沒有關(guān)系,所以,按典型房間或典型模數(shù)計算求得的基本熱負荷可以用于建筑物的各個朝向,這就使熱負荷計算得以簡化。當然,屋頂?shù)膫鳠釗p失在任何時候都要專門計算的。
熱負荷的計算和和變風量方式以及相應(yīng)的供熱方式是密切相關(guān)的。與變風量系統(tǒng)相適應(yīng)的供熱方式主要有周邊區(qū)的輔助供熱系統(tǒng)、再熱式變風量系統(tǒng)的供熱、單風道變風量系統(tǒng)的供熱和值班供熱。因為供熱的原理和所采取的手段各不相同。這時,傳熱的損失就要重點把握了。
送風量的計算
變風量系統(tǒng)應(yīng)用于辦公性建筑或?qū)W校建筑,因為這些建筑物的各個房間往往都要求對室溫進行單獨控制。但是,變風量系統(tǒng)并不僅限這些應(yīng)用場合,還可以廣泛的應(yīng)用于商店、購物中心、圖書館、醫(yī)院等各類民用建筑中,甚至還可以在某些工業(yè)建筑中使用,總之,凡可以采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)的地方,都可以采用變風量系統(tǒng)。
同任何一類空調(diào)系統(tǒng)一樣,變風量系統(tǒng)的負荷及送風量應(yīng)經(jīng)過計算確定。一般說,當室內(nèi)希望維持在24℃和相對濕度為50%時,對于一個玻璃窗面積占外圍護結(jié)構(gòu)面積30-40%、室內(nèi)的燈光負荷為45-55W/m的房間來說,送風量保持在18-45m3/h·m之間,應(yīng)該是足夠的。
冷負荷計算的目的,是為了確定建筑物每一模數(shù),或每一房間的最大負荷量,進而求得它們需要的最大送風量。在此基礎(chǔ)上,再求得整個系統(tǒng),乃至整幢建筑物所需要的負荷量。
由于變風量系統(tǒng)能夠為單臺末端裝置,或一群末端裝置提供溫度控制,所以,在模數(shù)化的建筑物內(nèi)應(yīng)用這種系統(tǒng)非常合理,因此,要計算單個建筑模數(shù)的冷負荷。但如果建筑平面幾何形狀不規(guī)則,難以模數(shù)化,則應(yīng)逐個房間計算冷負荷。
冷負荷的計算方法多種多樣,可以用傳統(tǒng)的手算法,但更廣泛使用的,應(yīng)該是利用已有的程序,采用計算機進行計算。這里著重介紹冷負荷系數(shù)計算法。在應(yīng)用這一計算方法時,透過玻璃窗的日射得熱,引起的冷負荷和外圍護結(jié)構(gòu)瞬變傳熱引起的冷負荷應(yīng)分朝向逐時計算,而內(nèi)部熱源(如人員、燈光等)帶給室內(nèi)的得熱造成的冷負荷,也應(yīng)按冷負荷系數(shù)法進行計算。
1.單個房間(或單個建筑模數(shù))的冷負荷計算
房間冷負荷包括來自太陽,傳熱、燈光、人員以及室內(nèi)各種機械設(shè)備等散到室內(nèi)的熱量。在作變風量系統(tǒng)設(shè)計時,可先算單個房間的顯熱負荷,而潛熱負荷和新風負荷則可作為建筑分區(qū)負荷或一個空調(diào)系統(tǒng)的負荷的一部分進行計算。
在作房間冷負荷計算時,應(yīng)注意以下兩點:
首先,當房間只有一個朝向的外圍護結(jié)構(gòu)時,該房間的最大冷負荷應(yīng)是與該朝向外圍護結(jié)構(gòu)的瞬時最大得熱相一致。這時,應(yīng)取該朝向外圍護結(jié)構(gòu)的瞬時最大得熱值。當房間有兩個以上朝向的外圍護結(jié)構(gòu)時,則應(yīng)計算各朝向圍護結(jié)構(gòu)的瞬時綜合最大得熱值。
其次,燈光和人體得熱計算,其同時使用系數(shù)均應(yīng)取1.0。
2.分區(qū)或分系統(tǒng)的冷負荷計算
變風量系統(tǒng)的最大優(yōu)點,就在于它可以在建筑物的分區(qū)(或整幢建筑物)內(nèi)、或在一個空調(diào)系統(tǒng)內(nèi),實現(xiàn)能量供應(yīng)的自動轉(zhuǎn)移,以符合實際的需要,從而節(jié)能。
分區(qū)負荷的計算,就像單個房間或單個模數(shù)的負荷計算一樣,先作顯熱負荷計算,其顯熱負荷包括同時出現(xiàn)的太陽得熱負荷、傳熱負荷、人員和燈光負荷(或各種設(shè)備產(chǎn)生的得熱負荷)。利用這個顯熱負荷值,便能夠計算出分區(qū)(或系統(tǒng))所需要的送風量。
在有多個變風量系統(tǒng)的建筑物內(nèi),便會選有多臺空氣處理裝置,每臺裝置的大小都是按其所服務(wù)范圍的分區(qū)負荷(即系統(tǒng)負荷,這時應(yīng)包括潛熱負荷和新風負荷)來選擇的。然后,計算整幢建筑物的綜合最大負荷,用這個負荷值(除包括潛熱負荷和新風負荷外,還包括風機和管道得熱造成的冷負荷)去選擇制冷設(shè)備。選擇制冷設(shè)備時,應(yīng)該留有一定的附加容量。
3.單個房間需要的送風量
每個房間在以夏季標準天作為室外條件進行的負荷計算中,可以在24小時逐時負荷中選出一個最大值,以此作為房間最大負荷,并在此基礎(chǔ)上計算房間所需要的最大送風量。
基本計算公式:
![](/uploads/allimg/190701/1-1ZF11212113P.jpg)
式中 L——送風量,m3/h;
Qq、Qx——空調(diào)送風所要吸收的全熱余熱和顯熱余熱,W;
ρ——空氣密度,kg/m3,可取ρ=1.2;
c——空氣定壓比熱,kJ/kg·℃,可取c=1.01;
In、Is——室內(nèi)空氣焓值和送風狀態(tài)空氣焓值,kJ/kg;
tn、ts——室內(nèi)空氣溫度和送風溫度,℃。
通常而言,辦公建筑物內(nèi),當房間有人使用,或者是在出現(xiàn)部分負荷的情況下,空調(diào)系統(tǒng)所提供的最小風量為13~14m3/h·m2較為合適。在人員很少的建筑物內(nèi),建議可將最小風量降低至11 m3/h·m2左右。一般情況下,內(nèi)區(qū)房間的最大設(shè)計風量為22.5~18.5 m3/h·m2,周邊區(qū)房間最大設(shè)計風量為22.5~27.0 m3/h·m2,在這樣的設(shè)計風量下,即使房間出現(xiàn)最小負荷狀態(tài),只要房間里仍然有人員活動,燈也開啟,則房間內(nèi)仍可維持足夠的循環(huán)空氣量。
假如房間有必要的換氣次數(shù)的要求,房間上部的送風系統(tǒng)又受到各種限制而布置不甚合理,所采用的變風量末端裝置的調(diào)節(jié)性能又有限,那么,房間的最大送風量將會大于上述數(shù)值。但即使這樣,最大送風量也應(yīng)限制在37~45 m3/h·m2以下。
4. 負荷差異性
我們知道,一個變風量系統(tǒng),其所有末端裝置負荷總和,應(yīng)該大于該系統(tǒng)的負荷值。同樣,一幢設(shè)計有變風量系統(tǒng)的建筑物,其總負荷值也小于各分區(qū)負荷,或各系統(tǒng)負荷的總和。這就是變風量空調(diào)系統(tǒng)的負荷差異性。建筑物的大小、形狀、方位及使用狀況都會對其差異性程度產(chǎn)生影響。這種差異性在選擇變風量系統(tǒng)的空氣處理設(shè)備、風管尺寸、以及制冷設(shè)備時,是必須考慮的。
對一個較小的變風量系統(tǒng),或?qū)嶋H上僅為內(nèi)區(qū)服務(wù)的系統(tǒng)來說,這個差異是很小的,所需空氣處理設(shè)備的容量有可能等于全部末端裝置空氣量總和的90%-95%。而對一個大系統(tǒng)來說,它既為內(nèi)區(qū)服務(wù),也為周邊區(qū)服務(wù)時,這個差異量就會增加,甚至系統(tǒng)空氣處理設(shè)備的容量,僅僅等于各個末端裝置空氣量總和的65%-70%。
一幢辦公性質(zhì)的建筑物,其內(nèi)區(qū)的主要負荷是人員和燈光產(chǎn)生的負荷,這些負荷一天之中的變化程度取決于建筑物的使用情況。因此,辦公性質(zhì)的建筑物內(nèi)區(qū),負荷差異性很小。而相對一幢學校來說,其人員負荷會頻繁變化,負荷差異性就相當大。
同樣,在一幢大型建筑物里,它將會有多個變風量系統(tǒng),需要多臺空氣處理裝置,由一個集中的制冷機房供冷設(shè)備時,要再附加一個負荷差異值。
熱負荷計算
在變風量系統(tǒng)中,太陽、燈光和人員的得熱負荷都是冷負荷的一部分,而建筑物的唯一熱負荷是由于外維護結(jié)構(gòu)的傳熱和室外冷空氣滲透所產(chǎn)生的。因此,變風量系統(tǒng)熱負荷的計算方法與一般采暖熱負荷或定風量系統(tǒng)熱負荷計算方法一樣,在此就不再敘述。按典型房間或典型模數(shù)來進行熱負荷計算時,這種計算一般都會是重復(fù)的。由于基本熱負荷與太陽得熱沒有關(guān)系,所以,按典型房間或典型模數(shù)計算求得的基本熱負荷可以用于建筑物的各個朝向,這就使熱負荷計算得以簡化。當然,屋頂?shù)膫鳠釗p失在任何時候都要專門計算的。
熱負荷的計算和和變風量方式以及相應(yīng)的供熱方式是密切相關(guān)的。與變風量系統(tǒng)相適應(yīng)的供熱方式主要有周邊區(qū)的輔助供熱系統(tǒng)、再熱式變風量系統(tǒng)的供熱、單風道變風量系統(tǒng)的供熱和值班供熱。因為供熱的原理和所采取的手段各不相同。這時,傳熱的損失就要重點把握了。
送風量的計算
變風量系統(tǒng)應(yīng)用于辦公性建筑或?qū)W校建筑,因為這些建筑物的各個房間往往都要求對室溫進行單獨控制。但是,變風量系統(tǒng)并不僅限這些應(yīng)用場合,還可以廣泛的應(yīng)用于商店、購物中心、圖書館、醫(yī)院等各類民用建筑中,甚至還可以在某些工業(yè)建筑中使用,總之,凡可以采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)的地方,都可以采用變風量系統(tǒng)。
同任何一類空調(diào)系統(tǒng)一樣,變風量系統(tǒng)的負荷及送風量應(yīng)經(jīng)過計算確定。一般說,當室內(nèi)希望維持在24℃和相對濕度為50%時,對于一個玻璃窗面積占外圍護結(jié)構(gòu)面積30-40%、室內(nèi)的燈光負荷為45-55W/m的房間來說,送風量保持在18-45m3/h·m之間,應(yīng)該是足夠的。
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