第第3 3章章 车间冷（热）负荷的计算车间冷（热）负荷的计算n3.1 室内外空气计算参数n3.2 冬季围护结构的热损失 n3.3 夏季围护结构的冷负荷 n3.4 车间内热源散热量及散湿量 n3.5 车间冷(热)、湿负荷的确定 3.1 3.1 室内外空气计算参数室内外空气计算参数n3.1.1 室内空气计算参数舒适性工艺性 (1) 热舒适性与室内空气计算参数影响人体热舒适性的因素复杂，先后引入了热强度指标；等感温度；有效温度；人体舒 适区等方法来描述人体温度应维持在36.537，人体才感觉 舒适。n影响人体舒适感的因素有：1）室内空气温度2）室内空气相对湿度3）人体附近气流速度4）围护结构内表面及室内其他物体表面的温度5）衣着情况及衣服的保温性和透气性6）人的活动情况7）人的年龄和身体状况8）种族和个体的习惯n人体的散热方式有：对流；辐射；热传导；蒸发n 舒适性空调室内空气计算参数的确定 确定室内空气计算参数，需考虑以下几点：u舒适性条件u室外气象条件u经济条件u节能要求 具体参见采暖通风与空气调节设计规范（ GB50019-2003）(2)工艺性空调室内空气计算参数的确定n工艺性空调的具体参数由生产工艺给定， 同时要兼顾劳动保护条件，工艺区风速参 见采暖通风与空气调节设计规范（ GB500192003），即冬季不宜大于 0.3m/s，夏季宜采用0.20.5m/s，当室内 温度高于30时，可大于0.5m/sn某些生产工艺过程所需的室内空气参数见 第一章(3)空调基数和空调精度空调基数：指空调区域内，按设计规定所 需保持的空气基准温度和基准相对湿度；空调精度：指在空调区域内温度和相对湿 度允许的波动范围例如：3.1.2 室外空气计算参数室外空气计算参数指与空调系统设计与 运行有关的一些室外气象参数，如：3.1.2.1 室外空气温湿度的变化规律 （1）室外空气温度的日变化室外温度以24小时为周期波动，波 动规律基本符合正弦（余弦）变化规律 ：u白天，由于地面获得太阳辐射，到下 午两三点气温最高；u夜晚，虽然太阳的辐射减少了，但由 于地面向大气层放热，凌晨四五点气温 最低。（2）室外空气温度的季节性变化室外空气温度的季节性变化仍然呈周期 性变化：7、8月热；1、2月冷。（3）室外空气湿度的变化一日内，空气含湿量变化不大，可看作 定值，所以相对湿度与温度的变化相反， 即夜晚相对湿度大，正午相对湿度小 附：附： 太阳辐射对建筑物的热作用太阳辐射对建筑物的热作用 太阳表面6000地球表面大气层部分辐射被尘 埃、臭氧、水 蒸气、CO2等 吸收 部分直达地 面,形成 直射辐射部分辐射被尘埃 、冰晶、小水滴 及各种气体分子 反射或折射n地球表面接受的太阳辐射由两部分构成：I.直射辐射：有方向性（比例大）II.散射辐射：无方向性（比例小）其中无方向散射辐射大部分返回宇宙 空间，少部分到达地面，所以到达地面 的散射辐射只占总辐射能中的很少比例 太阳辐射强度： 1m2黑体表面在太阳照射下所获得的热 量值，单位为W/m2。影响太阳辐射强度的因素有：I.太阳高度角II.太阳光通过的大气层厚度n太阳辐射强度随着：地理纬度、季节、 昼夜的不同而不同n围护结构得到的辐射热部分被表面反射 ，部分被表面吸收，其多少由外表材料 的粗糙度、颜色等因素决定3.1.2.2 室外空气计算参数的确定n室外计算参数的取值关系到室内空气状态 的保证程度和设备投资n我国主要城市的室外空气气象参数参见采暖通风与空气调节设计规范（ GB50019-2003）n设计规范中规定的室外空气计算参数值 ，是以全年少数时间不保证室内温湿度 在控制标准范围内的原则确定的。n我国主要城市的室外空气气象参数摘录 于附录表73.2 3.2 冬季围护结构的热损失冬季围护结构的热损失 空调房间冬季热损失概念：热损失指房 间空气损失的热量，又称为失热量或耗 热量。在冬季，当室内空气温度高于室外空气温度， 热量就会通过围护结构向室外传递出去，造成 热损失。 由于相对夏季负荷而言冬季负荷值小，为简化 工程计算，冬季负荷值一般按稳定传热计算。n计算围护结构耗热量的方法：p 首先计算基本耗热量在稳定传热情况下， 通过墙、窗、门、地面及屋顶的传热量。即由温度差而产生的围护结构的热损失影响冬季耗热量的因素中，以围护结构的温差传热为最大p 然后对基本耗热量进行附加（包括方向附加、 高度附加、风力附加）p围护结构耗热量=基本耗热量+附加耗热量 或围护结构热损失=基本热损失+附加热损失3.2.1 围护结构的基本热损失Qj围护结构的基本热损失为：n导热系数 是材料导热性能的一个物理指标 ，凡是 值小于0.23的材料，称为隔热材料 或保温材料。n传热系数K表示围护结构允许通过热量的能 力。K值越小，围护结构的保温性能越好。n热阻R是表示热量传递通过围护结构时遇到 的阻力。如果围护结构是由多种材料和空气层组成， 则热阻R的计算公式为：空气是热的不良导体，因此对保温要求较高的车间，在围 护结构内常设有空气层。注意点：（1）围护结构外表面的空气温度与室外空气温度有 差别时Qj应进行修正（P.55）。 （2）计算围护结构的最大传热系数Kmax,使其内表 面温度高于室内空气的露点温度（P.57） 。当采用一定建筑材料时，围护结构越薄，则传热系数越大，当围护结构内表面温度 时，所算出 的传热系数称为允许最大传热系数Kmax,因此上式便 可写成：实际围护结构的传热系数K应小于或等于Kmax， 才能符合工艺和建筑热工等方面的要求。但如果K 值过小，也会增加围护结构的造价。3.2.2 围护结构热损失的附加值围护结构热损失的附加值主要包括：n方向附加n风力附加n外门开启附加n高度附加其大小按照围护结构基本热损失的百分率计算（ P.58-59)（1）方向附加 由于各围护结构的朝向不同，所受到的 日照时间、强度及围护结构干燥程度不同 。（2）风力附加 在不避风的高地、河边、海岸、旷野上 的建筑物或厂区特别高的建筑物风速常常 较大（大于2.53.0m/s)。风力附加率为基本热损失的5%10%（3）外门开启附加开启次数越多，流入室内的冷空气量也 越多；厂房的层数越多，由于楼梯间热力 作用而使空气对流加剧，因而流入室内的 冷空气量也越多。 （4）高度附加当房间层高超过4m时，由于上部气温 较高，通过上部围护结构的热损失较大。3.2.3 渗入冷空气的热损失n冷空气通过围护结构的缝隙渗入室内，把这部分冷空气加热 到室内空气温度，要消耗一部分热量，这便是渗入冷空气的 热损失。但纺织厂一般可不考虑这部分的热损失。综上所述，纺织厂冬季围护结构热损失总和Qs 为：n关于“围护结构面积的丈量”请参见P.57-58n思考题：P.65-66第1、4、5题3.3 3.3 夏季围护结构的冷负荷夏季围护结构的冷负荷 3.3.1 空调房间夏季得热量与冷负荷 （1）空调房间夏季得热量 定义：某一时刻由外界进入空调房间的 热量加上空调房间内的热源散发热量之 和。来自室外部分：室内外温差传热及太阳辐射进 入热等来自室内部分：室内照明、人体及设备散热等空调房间夏季得热量具体计算因素：1、围护结构温差传热 2、通过外窗的太阳辐射热 3、人体散热 4、照明散热 5、设备散热 6、物料散热 7、渗入空气带入热量 8、散湿过程带入的潜热得热量根据其随时间而变化的特性可分为 ：稳定得热和瞬时得热；n瞬变得热量：随时间而变化的得热量，如室外气 温和太阳辐射造成的传热随时间的变化传递 的热量变化很大。n稳定得热量：不随时间而变化的得热量，如灯光 照明及设备的散热。冬季阳光弱，室外温度变化不大，室外温差传热 变化量小，可以认为传热基本不变，所以在工程 上当稳定传热。得热量按性质不同可分为显热和潜热。n显热：物体在加热（或冷却）过程中，温 度升高（或降低）所需吸收（或放出）的 热量，称为显热。n潜热：当单位质量的物体在吸收或放出热 量的过程中，其形态发生变化，但温度不 发生变化，这种热量无法用温度计测量出 来，人体也无法感觉到，但可通过实验计 算出来，这种热量就称潜热。 例如 显热：由于温度差异造成的对流、辐射热 潜热：伴随着湿变化产生的热传递，即随水 份的传递带来的热量的传递。对流得热量显热得热量 辐射得热量 热量潜热得热量（2）空调房间冷负荷与得热量的关系n 冷负荷定义：要维持空调房间要求的空气温度，在某一时 刻需向房间供应的冷量，或应从室内除去 的热量。n 得热量定义：某一时刻由外界进入空调房 间的热量加上空调房间内的热源散发热量 之和n得热量与冷（热）负荷的关系：得热量引起冷负荷，但一般不等于冷负荷稳定得热 得热量 辐射得热：时间延迟显热得热瞬时得热 对流得热 瞬时冷负荷潜热得热n得热量的潜热及对流形式的显热可立刻传 递给空气使温度升高而产生瞬时冷负荷；n得热量中的辐射热由于空气的分子密度小 ，吸收能力差，是固体的围护结构和家具 设备先吸收而升温，再以对流的形式传递 给空气，这个转化过程就有了延迟和衰减 。n因此，得热量始终高于冷负荷 3.3.2 冷负荷的计算n1、外墙或屋面逐时传热形成的冷负荷P.60n2、外玻璃窗逐时传热形成的冷负荷P.61n3、透过玻璃窗的日射得热形成的冷负荷P.61夏季经过围护结构传热形成的总冷负荷为各项冷负 荷之和。 在计算时考虑到其传入热量随时间而变化，所以应 先计算各时刻冷负荷的和，然后找出最大冷负荷出 现的时刻，则取该时刻的最大冷负荷为纺织厂通过 夏季围护结构形成的冷负荷。3.4 3.4 车间内热源散热量及散湿量车间内热源散热量及散湿量 3.4.1 工艺设备散热量工艺设备散热量是纺织厂空调负荷的主要 来源，占65%以上，尤其是多层厂房或无窗 厂房。 分别计算电动设备、电热设备、电子设备3.4.2 照明设备散热量分为白炽灯、荧光灯不同3.4.3 人体散热量人体散发热量主要形式：传导、对流、 辐射、蒸发显热部分随室温升高而减少，潜热部分 随室温升高而增加。人体总散热量是显热和潜热之和。3.4.4 散湿量室内散湿（人体、印染浆纱和后车间湿量来源 整理车间）室外湿空气带入3.5 3.5 车间冷车间冷( (热热) )、湿负荷的确定、湿负荷的确定 n冷负荷定义：要维持空调房间要求的空气温度，在某一时 刻应从室内除去的热量。（车间有余热）n热负荷定义：要维持空调房间要求的空气温度，在某一时 刻应向室内供给的热量（车间缺少热量）（1）夏季车间的冷负荷夏季通过围护结构形成的冷负荷（2）冬季车间的热负荷冬季通过围护结构形成的热损失（3）车间湿负荷 由车间内的人体散湿或其它湿源散湿量来确 定需要除去的湿量室内散湿（人体、印染浆纱和后车间湿量来源 整理车间）室外湿空气