学习情境学习情境3: 3: 空调负荷与送风量空调负荷与送风量子情境1 空调系统冷热负荷的计算 子情境2 纺织厂的送风系统 子情境3 空气与水间的热湿交换原理 子情境4 喷水室热工计算 子情境5 空调房间送风量和送风状态点的确定 子情境1 空调系统冷热负荷的计算通过围护结构的总的传热量为：基本传热量+附加传热量围护结构:是指空调房间的外墙、内墙、屋顶、门窗 及地板等的总称。纺织厂的机器设备发热量是车间 的主要热量来源，围护结构的传热量相对较小，且 由于通过围护结构的传热量是不稳定传热，即随时 间变化的传热，准确计算又相当复杂，故此项传热 在工程上常常以简化方式进行计算，即假设传热是 在一稳定温度场下进行，由此算出围护结构的基本 传热量，再在基本传热量的基础上考虑其它因素的 影响而加以修正，修正部分被称之为附加传热量。 所以通过围护结构总的传热量是基本传热量与附加 传热量之和。基本传热量: 由温差传热与太阳辐射热两部分组成 。 温差传热 当室内外温差小于5，一般夏季的温差传 热在工程上常忽略不计，但冬季则必须计算。子情境1 空调系统冷热负荷的计算图31 热的传递过程 图32 多层围护结构传热过程图31为一外墙，其左侧空气温度为t1，墙 表面温度为t1，右侧为t2t2，热由左向右 传递（t1t2）,其基本传热量为:Q=KF（t1t2 ） （31）式中:Q通过墙传递的热量（W）；F传热墙的面积（m2）；K墙的传热系数W/（W/m2），子情境1 空调系统冷热负荷的计算式中：n墙（围护结构）内表面的换热系数 W/（m2），其值可查表31；墙（围护结构）的厚度（m）；建筑材料的导热系数W/（m2）， 工程上常把0.23W/（m）的材料叫做保 温材料,其值见附录表3； W墙（围护结构）外表面的换热系W/（ m2） ，其值可查31。（32）子情境1 空调系统冷热负荷的计算K值的物理意义：当围护结构两侧的空气温度 差为1时，在1s内通过面积1m2围护结构传 递的热量，因此它表示围护结护允许热量通 过的能力。K值越小，表示围护结构的保温 性能越好。K倒数称为热阻，用R表示（ K=1/R），表示围护结构对热量流动的阻力 。式（32）是由一种材料构成的单层围护 结构的传热系数计算公式。建筑中常见的围 护结构大部分为多层材料组成，如图32所 示，此时的传热系数K的计算公式为：子情境1 空调系统冷热负荷的计算（33）空气是热的不良导体，因此对保温要求较高的车间、冷 库等，在围护结构内常设有空气层，但空气层的厚度5cm左 右，相应的热阻值 1/=0.16m2/W。 计算温差传热时应注意： （1）热量传递的方向。 （2）t1与t2两者哪个为室内，哪个为室外。 （3）室外计算温度在设计状态下要查空调手册，运转中用 实际数值。式中：/各建筑材料层的热阻之和；1/各空气隔热层的热阻之和；子情境1 空调系统冷热负荷的计算太阳辐射热太阳光照射在围护结构外表面上， 部分被反射，其余的则被表面吸收，增高了表层 材料本身的温度，因而形成了由外表面至内表面 的传热。冬季是计算车间热损失，对太阳辐射热 的影响不单独计算，只考虑给予修正，即附加。 对单层锯齿形厂房，通过围护结构传入车间的太 阳辐射热用以下公式计算。（1）通过屋顶或墙的太阳辐射热量：Q1=0.0303KFJ （34）子情境1 空调系统冷热负荷的计算式中：Q1因太阳辐射引起的的传热量（W）；K屋顶或墙的传热系数W/（m2），一 般墙的 K值见附录表4；F斜屋顶的水平投影面积或墙的实际传热面 积（m2）；屋顶或墙表面对太阳辐射的吸收系数；其值 见附录表5；J太阳的总辐射强度（W/m2）。计算屋顶传 热时，要用水平面上的太阳辐射强度； 子情境1 空调系统冷热负荷的计算计算这项传热量要注意锯齿形厂房的纺 织厂车间温度一般在下午四时左右最高。由 于屋顶对温度波的延迟时间在34h间，太阳 辐射强度值应取中午12时左右的数值。 （2）通过玻璃窗的太阳辐射热量： 纺织厂采 用较薄又透明的玻璃天窗，由于它的热惰性 小，可不考虑温度波衰减和延迟时间，除部 分反射和极少量被吸收外，大部分热量透过 窗户直接进入车间。辐射入车间的热量为：Q2=XmXzJtF （35）子情境1 空调系统冷热负荷的计算式中：Q2透过玻璃窗的辐射热量（W）；Xm窗的有效面积系数（见表32）；Xz 窗的遮阳系数，一般纺织厂的天窗作 采光用，不用遮阳，因此XZ取1；Jt透过玻璃窗的太阳辐射强度 （W/m2 ），其值见附录表7；F含窗框在内的面积（m2）。子情境1 空调系统冷热负荷的计算 附加传热量： 方高附加 风力附加对主导风向上的垂直围护结 构附加5%10%，即用基本传 热量乘以附加率为附加量。 房高附加车间高度附加是把各围护结 构的基本热损失与其它附加热损 失之和乘以总高度附加率，即得 高度附加量。高度附加率一般为 ：当房间高度高于4m时，每增 高1m应附加2%，但总的附加率 一般不超过15%。只对4m以上 的围护结构进行附加。子情境1 空调系统冷热负荷的计算二、围护结构的热工要求与验算：围护结构材料确定后，传热系数K值主要与厚度相关，围 护结构越厚，K 值越小，反之围护结构越薄，K值越大。在 冬天越薄的围护结构其内表面温度越低。根据结露的概念， 此时围护结构内表面便越易产生凝水，为防止凝水发生，必 须满足tntl（tn为围护结构内表面温度），设tn=tl+1 ，围护结构的最大传热系数用Kmax表示，则：式中：tn室内空气温度（）；tw室外空气温度（）；tl室内空室露点温度（）。当围护结构的实际传热系数KKmax时，围护结构的内表面 才不会凝水。屋顶和墙的建筑结构必须满足要求；而对天窗，北方地区 则可用双层或三层窗，并设排除凝结水的水槽。K值过小会 增大建筑成本。（ 3 6）子情境1 空调系统冷热负荷的计算三、车间内的发热量和散湿量 1.机器设备发热量： Q3=n1n2n3 103 （37）式中：n1安装系数，是电动机的最大实耗功率与安装功率 （铭牌额定功率）之比，它反映了铭牌额定功率利用的程 度，一般为0.70.9；n2负荷系数,是电动机每小时平均实耗功率与最大实耗 功率之比,一般在0.750.85之间；n3同时运转系数，即开动的机台数与全部机台数之比，见 表33；N总安装功率（KW），即每台机器的电动机铭牌上的额定功率乘以机器台数；电动机的效率，子情境1 空调系统冷热负荷的计算2.照明设备散热量： 目前以使用日光灯、白炽灯照明为多，与 电动设备相似，只有极少的电能转化为光能，绝大部分最终 都变成了热量散发到车间中。 （1）白炽灯： Q4=103N （38） 式中：Q4白炽灯的散热量（W）；N白炽灯的总功率（KW）。（2）荧光灯（又名日光灯）：Q4=103（N1+N ） （39）式中：Q4荧光灯的散热量（W）； N1荧光灯的总功率（KW）；N2镇流器消耗的总功率（KW）。一般取荧光 灯总功率的20%25%。 子情境1 空调系统冷热负荷的计算3.人体散热量：Q5=nq （310） 式中：q每人散发的总热量（W/人）人体维持正常体温是靠不断散热来实现的。人体散 热的主要形式有传导、对流、辐射和汗液蒸发。前 三种散发的热量为显热，后者靠汗水蒸发带出的是 汽化潜热。人体散发热量的多少取决于人的劳动强 度和环境温度，见表35。显热与潜热之和为人体 总的散热量。当车间内的总人数为n时，人体总的 散热量Q5（W）为： 子情境1 空调系统冷热负荷的计算四、冷热负荷的确定在设计工况下，冷热负荷确定遵循的原则是：各种负荷 出现的最大值，即最不利情况；热量同时出现的可能性；人 体散热按正常班人数计算。在运转情况下，各种负荷的确定 取决于实际情况，一般不做计算而是根据车间温湿度及时调 节。以下所述为设计工况下的计算。 （一）夏季空调车间的冷负荷： 冷负荷等于车间发热量的总 和。纺织厂车间的最大散热量是在白天，因而不考虑照明设 备散热量Q4。冷负荷Ql为： Ql=Q1+Q2+Q3+Q5 （312） 式中：Q1通过墙、屋顶传入车间的热量（W）；Q2通过玻璃窗传入车间的热量（W）；Q3车间机器散热量（W）；Q5人体散热量（W）。对无窗厂房上式中可不考虑Q2，应考虑加进照明发热Q4。楼 层厂房一般也应考虑Q4。子情境1 空调系统冷热负荷的计算（二）冬季空调车间的热负荷： 冬季室内温度高于室外，车 间会有热损失（包括基本热损失和附加热损失），同时也有 机器发热量、照明设备和人体散热量，考虑到实际情况，如 阴雨天、下雪天，车间需要照明，故照明设备热量应予以考 虑，则空调车间的热负荷Qr为：Qr=Qs-Q3-Q4-Q5 （313） 式中：Qs冬季通过围护结构传出车间的热量 之和（W ）。上式中Qr可能是正值，也可能为负值。如为正值，表示车 间冬季热损失大于发热量，空气需要补充热量，故称热负荷 ；若为负值，而且负值很大时则表示冬季车间空气仍有余热 量，仍称冷负荷。 （三）湿负荷 由车间蒸发的水汽量或需补充的水汽量来确定子情境1 空调系统冷热负荷的计算