空调冷负荷计算公式之欧阳光明创编.docx

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空调冷负荷计算公式之欧阳光明创编

空调冷负荷计算公式

欧阳光明（2021.03.07）

一.基本气象参数:

1.地理位置:

天津市天津

2.台站位置:

北纬39.100东经117.160

3.夏季大气压:

1004.80kPa

4.夏季室外计算干球温度:

33.40℃

夏季空调日平均:

29.20℃

夏季计算日较差:

8.10℃

5.夏季室外湿球温度:

26.90℃

6.夏季室外平均风速:

2.60m/s

一、      外墙和屋面传热冷负荷计算公式

外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qτ（W），按下式计算：

       Qτ=KFΔtτ-ξ       （1.1）

式中 F—计算面积，㎡；

τ—计算时刻，点钟；

τ-ξ—温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻，点钟；

Δtτ-ξ—作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，℃。

注：

例如对于延迟时间为5小时的外墙,在确定16点房间的传热冷负荷时,应取计算时刻τ=16,时间延迟为ξ=5,作用时刻为τξ=16-5=11。

这是因为计算16点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是5小时之前作用于外墙外表面温度波动产生的结果。

当外墙或屋顶的衰减系数β<0.2时，可用日平均冷负荷Qpj代替各计算时刻的冷负荷Qτ：

Qpj=KFΔtpj      （1.2）

式中Δtpj—负荷温差的日平均值，℃。

二、      外窗的温差传热冷负荷

通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Qτ按下式计算：

       Qτ=KFΔtτ（2.1）

式中 Δtτ—计算时刻下的负荷温差，℃；

K—传热系数。

三、      外窗太阳辐射冷负荷

透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷Qτ，应根据不同情况分别按下列各式计算：

1.      当外窗无任何遮阳设施时

 Qτ=FCsCaJwτ（3.1）

式中Jwτ—计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/㎡；

2.      当外窗只有内遮阳设施时

Qτ=FCsCaCnJwτ（3.2）

式中 Jwτ—计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/㎡；

3.      当外窗只有外遮阳板时

    Qτ=[F1Jnτ+FJnnτ]CsCa（3.3）

注：

对于北纬27度以南地区的南窗，可不考虑外遮阳板的作用，直接按式（3.1）计算。

4.      当窗口既有内遮阳设施又有外遮阳板时

Qτ=[F1Jnτ+FJnnτ]CsCnCa（3.4）

式中 Jnτ计算时刻下，标准玻璃窗的直射辐射照度，W/㎡；

     Jnnτ计算时刻下，标准玻璃窗的散热辐射照度，W/㎡；

     F1窗上收太阳直射照射的面积；

     F外窗面积（包括窗框、即窗的墙洞面积）㎡；

     Ca窗的有效面积系数；

     Cs窗玻璃的遮挡系数；

     Cn窗内遮阳设施的遮阳系数；

注：

对于北纬27度以南地区的南窗，可不考虑外遮阳板的作用，直接按式（3.2）计算。

四、      内围护结构的传热冷负荷

1.      当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内窗的温差传热负荷，可按式（2.1）计算。

2.      当邻室为通风良好的非空调房间时，通过内墙和楼板的温差传热负荷，可按式（1.1）计算，或按式（1.2）估算。

此时负荷温差Δtτ-ξ及其平均值Δtpj，应按"零"朝向的数据采用。

3.      当邻室有一定发热量时，通过空调房间内窗、隔墙、楼板或内门等内围护结构的温差传热负荷，按下式计算：

     Q=KF（twp+Δtls-tn）（4.1）

式中Q—稳态冷负荷，下同，W；

     twp—夏季空气调节室外计算日平均温度，℃；

     tn—夏季空气调节室内计算温度，℃；

     Δtls—邻室温升，可根据邻室散热强度采用，℃。

五、      人体冷负荷

人体显热散热形成的计算时刻冷负荷Qxτ，按下式计算：

   Qxτ=nq1CclrCr（5.1）

式中Cr群体系数；

n计算时刻空调房间内的总人数；

q1一名成年男子小时显热散热量，W；

Cclr人体显热散热冷负荷系数。

六、      灯光冷负荷

照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，应根据灯具的种类和安装情况分别按下列各式计算：

1.      白只灯和镇流器在空调房间外的荧光灯

     Q=1000n1NXτ-T（6.1）

2.      镇流器装在空调房间内的荧光灯

     Q=1200n1NXτ-T（6.2）

3.      暗装在吊顶玻璃罩内的荧光灯

     Q=1000n0NXτ-T（6.3）

式中N照明设备的安装功率，kW；

n0考虑玻璃反射，顶棚内通风情况的系数，当荧光灯罩有小孔，利用自然通风散热于顶棚内时，取为0.5-0.6，荧光灯罩无通风孔时，视顶棚内通风情况取为0.6-0.8；

     n1同时使用系数，一般为0.5-0.8；

     T开灯时刻，点钟；

     τ-T从开灯时刻算起到计算时刻的时间，h；

     Xτ-Tτ-T时间照明散热的冷负荷系数。

七、      设备冷负荷

热设备及热表面散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，按下式计算：

     Qτ=qsXτ-T（7.1）

式中T热源投入使用的时刻，点钟；

   τ-T从热源投入使用的时刻算起到计算时刻的时间，ｈ；

     Xτ-Tτ-T时间设备、器具散热的冷负荷系数；

     qs热源的实际散热量，W。

电热、电动设备散热量的计算方法如下：

1.      电热设备散热量

     qs=1000n1n2n3n4N（7.2）

2.      电动机和工艺设备均在空调房间内的散发量

     qs=1000n1aN（7.3）

3.      只有电动机在空调房间内的散热量

     qs=1000n1a（1-η）N（7.4）

4.      只有工艺设备在空调房间内的散热量

qs=1000n1aηN（7.5）

式中N设备的总安装功率，kW；

     h电动机的效率；

     n1同时使用系数，一般可取0.5-1.0；

     n2利用系数，一般可取0.7-0.9；

  n3小时平均实耗功率与设计最大功率之比，一般可取0.5左右；

     n4通风保温系数；

     a输入功率系数。

八、      渗透空气显热冷负荷

渗透空气的显冷负荷Qx（W），按下式计算：

     Qx=0.28G（tw-tn）    （8.1）

式中G单位时间渗入室内的总空气量，kg/h；

    tw夏季空调室外干球温度，℃；

    tn室内计算温度，℃。

九、      食物的显热散热冷负荷

进行餐厅冷负荷计算时，需要考虑食物的散热量。

食物的显热散热形成的冷负荷，可按每位就餐客人8.7W考虑。

十、      伴随散湿过程的潜热冷负荷

1.      人体散湿和潜热冷负荷

（1）   人体散湿量按下式计算

D=0.001φng（10.1）

式中D散湿量，kg/h；

 g一名成年男子的小时散湿量，g/h。

（2）   人体散湿形成的潜热冷负荷Q（W），按下式计算：

     Q=φnq2（10.2）

式中q2一名成年男子小时潜热散热量，W；

     Φ群体系数。

2.      渗入空气散湿量及潜热冷负

（1）   渗透空气带入室内的湿量（kg/h），按下式计算：

    D=0.001G（dw-dn）（10.3）

（2）   渗入空气形成的潜热冷负荷（W），按下式计算：

    Q=0.28G（iw-in）（10.4）

式中dw室外空气的含湿量，g/Kg；

    dn室内空气的含湿量，g/Kg；

    iw室外空气的焓，KJ/Kg；

    in室内空气的焓，KJ/Kg。

3.      食物散湿量及潜热冷负荷

（1）   餐厅的食物散湿量（kg/h），按下式计算：

    D=0.0115n（10.5）

式中n就餐总人数。

（2）   食物散湿量形成的潜热冷负荷（W），按下式计算：

    Q=8.7n（10.6）

4.      水面蒸发散湿量及潜热冷负荷

（1）   敞开水面的蒸发散湿量（kg/h），按下式计算：

    D=（a+0.00013v）（Pqb-Pq）AB/B1（10.7）

式中A蒸发表面积，㎡；

    a不同水温下的扩散系数；

    v蒸发表面的空气流速；

    Pqb相应于水表面温度下的饱和空气的水蒸气分压力；

    Pq室内空气的水蒸气分压力；

    B标准大气压，101325Pa；

    B1当地大气压（Pa）。

二.主要计算公式:

1.人体冷负荷:

由显热散热造成的冷负荷=群集系数*计算时刻空调房间的总人数

*一名成年男子小时的显热散热量*人体显热散热量的冷负荷系数

由潜热散热造成的冷负荷=群集系数*计算时刻空调房间的总人数

*一名成年男子小时的潜热散热量*人体潜热散热量的冷负荷系数

2.人体湿负荷:

湿负荷=0.001*群集系数*空调房间人数*一名成年男子小时散湿量

3.灯光冷负荷:

白炽灯和镇流器在空调房间外的荧光灯的冷负荷=1000*同时使用系数

*照明设备的安装功率*照明散热的冷负荷系数

镇流器装在空调房间内的荧光灯的冷负荷=1200*同时使用系数

*照明设备的安装功率*照明散热的冷负荷系数

暗装在吊顶玻璃罩内的荧光灯的冷负荷=1000*反射通风系数

*照明设备的安装功率*照明散热的冷负荷系数

其它冷负荷=1000*照明实际散热量*照明散热量的冷负荷系数

4.设备冷负荷:

电热设备冷负荷=1000*同时使用系数*利用系数*小时平均实耗功率与设计最大功率之比

*通风保温系数*设备安装总功率*设备器具散热的冷负荷系数

电动机和工艺设备均在空调房间内的冷负荷=1000*同时使用系数*输入功率系数

*设备安装总功率*设备器具散热的冷负荷系数

只有电动机在空调房间内的冷负荷=1000*同时使用系数*输入功率系数*设备安装总功率

*（1-电动机效率）*设备器具散热的冷负荷系数

只有工艺设备在空调房间的冷负荷=1000*同时使用系数*输入功率系数*设备安装总功率

*电动机效率*设备器具散热的冷负荷系数

其它冷负荷=1000*设备散热量*设备散热量的冷负荷系数

5.新风冷负荷:

新风全冷负荷Qq=md*新风量*（iw-in）/3.6

其中:

md--夏季空调室外计算干球温度下的空气密度（1.13kg/m^3）

iw--夏季室外计算参数下的焓值（kJ/kg）

in--室内空气的焓值（kJ/kg）

6.新风湿负荷:

新风湿负荷Qq=md*新风量*（dw-dn）*0.001（kg/h）

其中:

dw--夏季空调室外计算参数时的含湿量（g/kg）

dn--室内空气的含湿量（g/kg）

7.渗透冷负荷:

计算方法同新风冷负荷

8.渗透湿负荷:

计算方法同新风湿负荷

9.外墙和屋面冷负荷:

冷负荷CL=F*K（（tl+td）*Ka-tn）

其中:

F--外墙或屋面的面积

K--外墙或屋面的传热系数

tl--冷负荷计算温度的逐时值

td--温度的地点修正值,单位:

度

Ka--温度的由于外表面放热系数不同引起的温度修正系数,无因次

tn--室内设计温度

10.外窗和天窗冷负荷:

该冷负荷可分为三部分:

直射冷负荷,散射冷负荷,传热冷负荷

直射冷负荷CL=Fz*Cz*Dj,max*Ccl

其中:

Fz--窗玻璃的直射面积

Cz--窗玻璃的综合遮挡系数

Dj,max--日射得热因数的最大值

Ccl--冷负荷系数

散射冷负荷CL=Fs*Cz*Dj,max*Ccl

其中:

Fs--窗玻璃的散射面积

传热冷负荷CL=F*K（tl'-tn）

11.内围护结构冷负荷:

<注:

内围护结构包括:

内门,内窗,内墙,楼板>

冷负荷CL=F*K*Tls

其中Tls--邻室温差