完整版三层别墅中央空调系统说明书毕业设计论文Word格式文档下载.docx
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目前国内采用较多的是冷负荷系数法,适用于计算民用和公用建筑物及类似的工业建筑物。
3.1负荷计算特点
空调冷负荷计算采用冷负荷系数法,适用于计算民用和公用建筑物及类似的工业建筑物空调工程设计冷负荷。
(1)通过维护结构传入室内的热量;
(2)透过外窗、天窗进入室内的太阳辐射热量;
(3)人体散热量;
(4)照明、设备等室内热源的散热量;
3.2冷负荷系数法公式
维护结构的冷负荷的计算方法有许多种,目前国内采用较多的是冷负荷系数法。
对墙体、外窗、屋顶,得热引起的冷负荷逐时进行计算,而对内墙、楼板、地面得热引起的冷负荷及人体散热和设备散热引起的冷负荷均按稳定传热计算。
最后把各项冷负荷计算结果逐时累加,求出冷负荷最大值及发生时间。
(1)墙体、屋顶、
(2)外窗,传热得热引起的冷负荷计算:
冷负荷=传热系数×
传热面积×
[(冷负荷逐时计算温度+本地修正值)-室内设计温度]
外窗辐射得热引起的冷负荷计算公式:
冷负荷=窗户面积×
日射得热因子的最大值×
冷负荷系数×
窗户有效面积系数×
窗户内遮阳系数×
窗玻璃修正系数
(3)内墙、楼板等内围护结构稳定传热引起的冷负荷计算公式:
(夏季空调室外计算平均温度+邻室计算温差-室内计算温度)
舒适性空调房间夏季地面冷负荷一般不计算,对于工艺性空调房间:
地面冷负荷=传热系数×
有效传热面积×
计算温差
式中:
非保温地面的传热系数一般取0.47W(m2·
℃);
有效传热面积指距外墙2.0m以内的地面面积。
计算温差=夏季空调室外计算日平均温度–室内设计温度。
(4)人体散热引进的冷负荷计算公式:
冷负荷=人数×
群集系数×
成年男子的全热散热量
湿负荷=人数×
成年男子的散湿量
(5)设备散热冷负荷计算公式:
冷负荷=设备功率(W)×
1000
湿负荷=设备散湿量(kg]
式中:
Qc,τ——外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W;
F——外墙和屋面的面积,㎡;
K——外墙和屋面的传热系数,W(㎡·
℃)
tn——室内计算温度,℃;
td——地区修正系数,℃;
ka——不同外表面换热系数修正系数
kp——不同外表面的颜色系数修正系数:
由文献查得,郑州地区南向的地点修正td=0.8℃。
8—18时的冷负荷计算温度tc,τ值,代入外墙计算式即可计算出修正后的外墙瞬时冷负荷计算温度tˊL,τ和外墙瞬时冷负荷Qc,τ。
主卧室南外墙冷负荷如下
表3-1主卧室101房间南外墙冷负荷
南外墙
时间
8:
00
9:
10:
11:
12:
13:
14:
15:
16:
17:
18:
tL,τ
34.6
34.2
33.9
33.5
33.2
32.9
32.8
33.1
33.4
td
0.8
tL,τˊ
35.4
35
34.7
34.3
34
33.7
33.6
tL,τˊ-tn
10.4
10
9.7
9.3
9
8.7
8.6
8.9
9.2
K
1.5
F(m2)
28.54
QC,τ(W)
433.65
411.75
403.54
395.23
372.66
365.86
355.55
361.35
371.95
386.54
409.65
3.3.2内墙,楼板等室内传热维护结构形成的瞬时冷负荷
当空调房间的温度与相邻非空调房间的温度大于3℃时,要考虑由内维护结构的温差传热对空调房间形成的瞬时冷负荷,由文献查得传热公式计算:
Qc,τ=F·
K·
(tls-tn)W
F——内维护结构的传热面积,m²
;
K——内维护结构的传热系数,W(m²
·
k);
tn——夏季空调房间室内设计温度,℃;
tls——相邻非空调房间的平均计算温度,℃。
t'
ls按下式计算t'
ls=t+tls℃
t——夏季空调房间室外计算日平均温度,℃;
tls——相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调房间室外计算日平均温度的差值,当相邻散热量很少(如走廊)时,tls取3℃,当相邻散热量在23~116Wm2时,tls取5℃
所以内墙及楼板冷负荷计算:
内墙及楼板冷负荷的计算公式为:
Q=KF(tls-tn)
tls=twp+△tls
tls——相邻非空调房间的平均计算温度;
twp——夏季空调室外计算日平均温度;
△tls——相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调室外计算日平均温度的差值。
由文献查得△tls=5℃
3.3.3外玻璃窗瞬变传热引起的冷负荷
在室内外温差的作用下,玻璃窗瞬变热形成的冷负荷由文献查得下式计算:
(tl–tn)W
F——外玻璃窗面积,m²
K——玻璃的传热系数,W(m²
tl——玻璃窗的冷负荷温度逐时值,℃;
tn——室内设计温度,℃。
不同地点对t1按下式修正:
tl’=tl+td
td——地区修正系数,℃
所以外窗传热温差引起的冷负荷:
玻璃窗由温差引起的冷负荷计算公为:
Qc,τ=KF(tˊc,τ-tn)
其中:
tˊc,τ=(tc,τ+td)Kα
由朔钢窗的传热系数为3.5W(m2·
℃),由文献[7]查得表3—8查得双层塑钢窗框的传热系数修正值为1.0,则有:
K=3.5W(m2·
℃)
由文献查得,αw=18.6W(m2·
℃)时,外表面传热系数修正值Kα=1.0。
由文献查得郑州地区玻璃窗冷负荷的地点修正td=2℃。
由文献可得8—18时玻璃窗的逐时冷负荷计算温度tˊc,τ和传热得热引起的冷负荷Qcˊ,τ。
表3-2南外窗传热温差引起的冷负荷
南外窗
26.9
27.9
29
29.9
30.8
31.5
31.9
32.2
32
31.6
2
28.9
31
3.9
4.9
6
6.9
7.8
8.5
3.5
F
13.64
160.34
201.45
245.78
283.48
322.93
247.28
355.88
377.57
373.39
366、72
348.38
3.3.4透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷
透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷由文献查得下式计算:
CZ·
Dj.max·
CLQW
F——玻璃窗的净面积,是窗口面积乘以有效面积系数Ca,
本设计双层钢窗Ca=0.75;
CZ——玻璃窗的综合遮挡系数CZ=Cs·
Cn;
其中,Cs——玻璃窗的遮挡系数,6mm厚吸热玻璃Cs=0.87;
Cn——窗内遮阳设施的遮阳系数,中间色活动百叶帘Cn=0.6;
Dj.max——日射得热因数的最大值,Wm²
CLQ——冷负荷系数
所以南外窗日射得热引起的冷负荷:
玻璃窗由日射得热引起的冷负荷计算公式为:
Qf,τ=FCSCnDj,maxCL
其中:
Qf.Τ——透过玻璃窗的日射得热引起的逐时冷负荷(W);
Dj,max——不同纬度带各朝向七月份日射得热因素的最大值;
CS——窗玻璃的遮阳系数;
CL——冷负荷系数。
以北纬27030´
为界,分为北区和南区;
Cn——窗内遮阳系数。
采用6㎜厚的玻璃,由文献查表查得双层钢窗的面积系数为Ca=0.75。
由文献查得玻璃窗的遮阳系数Cn=0.6。
由郑州地区纬度34043ˊ,由文献查得得各方向日射得热因素最大值Dj,max由于属于北区,则可由文献查取北区有内遮阳的玻璃窗逐时冷负荷系数CL,代入公式计算出Qf,
表3-3南外窗逐时冷负荷
CL
0.21
0.28
0.39
0.49
0.54
0.65
0.6
0.42
0.36
0.32
0.27
9.6
CS
0.78
Cn
Dj,max
251
Qf,τ(W)
211.32
285.73
390.67
492.95
541.59
651.49
603.31
423.81
367.63
321.34
276.45
3.3.5照明散热形成的冷负荷
根据照明灯具的类型和安装方式的不同,其冷负荷计算式由文献[7]查得分别为:
白炽灯:
LQ=1000·
N·
CLQW
荧光灯:
n1·
n2·
LQ——灯具散热形成的冷负荷,W;
N——照明灯具所需功率,kW;
n1——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n1=1.2;
当暗装荧光灯镇流器装设在顶棚内时,可取n1=1.0;
本设计取n1=1.0;
n2——灯罩隔热系数,当荧光灯上部穿有小孔(下部为玻璃板),可利用自然通风散热与顶棚内时,取n2=0.5~0.8;
而荧光灯罩无通风孔时,取n2=0.6~0.8;
本设计取n2=0.6;
CLQ——照明散热冷负荷系数。
(1)荧光灯引起的得热热量计算
主卧房间荧光灯的总功率为:
F=(1.5+4.6)×
(4.3+3.6)+0.5×
3.6+2×
0.6=57.3W
P=25W㎡×
53.9=1347.5
荧光灯采用明装时n1=1.2,无通风孔时n2=0.6则有:
Q=n1·
P=1347.5×
1.2×
0.6=907.2W
(2)照明得热引起的逐时冷负荷
照明得热引起的逐时冷负荷的计算公式为:
Qτ=Q·
由文献查得照明冷负荷系数CL,代入公式计算出Qτ。
表3-4照明引起的冷负荷
0.63
0.9
0.91
0.93
0.94
0.95
0.96
Q
966.45
Qτ(W)
613.3
869.2
879.5
899.5
899.5
908.5
916.4
916.4
923.4
3.3.6人体散热形成的冷负荷
人体散热引起的冷负荷计算式为:
Q=qs·
n·
n’·
CLQ+ql·
n’W
Q——人体散热形成的冷负荷,W;
qs——不同室温和劳动性质成年男子显热散热量,W
n——室内全部人数;
n’——群集系数
CLQ——人体显然散热冷负荷系数,人体显然散热冷负荷系数
所以人体散热引起的冷负荷:
人体散热引起的冷负荷的计算公式为:
Qτ=QS·
CL+Qr
QS=n1n2qs Qr=n1n2qr
QS——人体或设备显热散热量;
Qr——人体或设备的潜热散热量;
n1——室内人数;
n2——群集系数。
别墅属于极轻劳动,由文献[7]查得表3—14,当室温为25℃时,成年男子散发的显热和潜热分别为:
qs=65W人qr=69W人
由文献查得取群集系数n2=0.93,且已知共有5人,则有:
QS=5×
0.93×
65=302.25
Qr=5×
69=320.85
由文献查得人体散热冷负荷系数CL的逐时值,将各项值代入人体散热逐时冷负荷计算公式计算出Qτ。
3.3.7门引起的冷负荷
门安装在大厅与临室之间,两个房间内通过逐时冷负荷变化不大,
Q=KF(tls-tn)
K=3.5W(㎡℃)
F=1.5×
2.5=3.75㎡
夏季空调节日平均温度为30.8℃
tls=twp+△tls=33.8℃Q=KF(tls-tn)=115.5W
表3-5人体散热引起的热负荷
0.06
0.53
0.62
0.69
0.74
0.77
0.83
0.85
0.87
0.89
QS
305.67
Qr
323.67
341.4
484.5
513.5
533.6
548.6
557.3
567.8
578.4
581.5
587.8
593.7
3.4负荷汇总
表3-6一层主卧室冷负荷
外墙(W)
966.5
947.86
923.58
895.67
883.67
876.35
885.65
907.65
938.65
969.51
1009.3
外窗传热(W)
143.66
188.35
229.65
263.57
296.38
325.67
339.24
355.68
357.24
347.52
333.24
外窗日射(W)
195.35
268.19
379.64
477.49
526.57
643.28
587.54
407.68
349.35
313.24
261.24
内
墙(W)
239.66
门(W)
103.34
照明(W)
603.58
867.58
876.39
894.76
862.65
905.62
917.25
917.35
917.65
927.65
人体(W)
328.75
477.64
497.58
517.39
542.62
548.54
557.38
567.25
576.24
579.65
581.27
设备(W)
38.4
房间负荷
2614.35W
3076.36W
3247.52W
3397.65W
3479.52W
3625.95W
3623.58W
3487.65W
3463.25W
3455.31W
3439.52W
表3-7建筑冷负荷汇总
一层房间
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
13
17
18
19
最大负荷(单位W)
3625.95
2975.65
3217.25
1634.52
3458.25
2658.25
2926.35
3592.52
2876.65
3147.25
1834.52
二层房间
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
3314.56
2654.35
3001.27
1126.56
3103.28
2235.68
2524.26
997.35
3014.25
2384.97
2856.47
1058.94
三层房间
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
3735.
59
3094.76
1868.91
3574.25
2843.75
3102.57
1864.28
3679.33
2947.39
3325.94
2093.35
由以上表格数据可以计算出该三层别墅建筑最大总冷负荷为96.6kW
第4节空调系统方案的
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