第四讲 空调负荷计算和送风参 数华中科技大学 制冷与低温工程系 2008年9月1一、设计计算参数1）室内空气计算参数2）室外空气计算参数3）室外空气综合温度2一、设计计算参数l室内空气设计标准 舒适性空调：l夏 T2428, =4065%v0.3m/sl冬T1822, =4060%v0.2m/sl温湿度、新风量、风速、空气含尘量、噪声等 要求见设计手册。工艺性空调：l降温空调、恒温恒湿、净化空调。l 设计标准取决于生产工艺过程的要求。可查 设计手册。3一、设计计算参数l室内空气设计标准大量新类型建筑的出现使得设计标 准的制定与应用脱节对于舒适性空调，需要根据人体热舒适性 理论进行论证确定工艺性空调由工艺专业人员研究提供4采暖通风与空气调节设计规范规 定舒适性空调室内设计计算参数季节 温度() 相对湿度(%)风速（m/s)夏季 冬季2228 18 244065 30 60 0.3 0.251、室内气象条件l空气调节（Air Conditioning）的意义 在于向人们提供适宜的内部空间环境。l环境指标：主要指标 温度、湿度、空气流速、清洁 度 其他指标 压力、噪声、气味等l空调房间室内气象参数的确定原则舒适性空调主要取决于人体热舒适要 求工艺性空调主要取决于生产工艺要求61.1人体热舒适感l人体的热平衡l人体的热舒适l热舒适的评价7热平衡方程 M W C R E S = 08人体热平衡S=M-W-E-R-C S人体蓄热率 M 人体能量代谢率 W 人体所做机械功 R 人体与周围表面之间的辐射换热量 E 人体汗液蒸发和呼吸所带走的热量 C 人体与周围环境之间的对流换热量9M人体通过新陈代谢产生能量 。l主要取决于人体活动量的大小n此外还与年龄性别不同有明显差别男性基础代谢量明显高于女性少儿、幼儿明显高于成年、老年。 10W人体所作的机械功l在某些活动中，人可能作外部功，如 爬山而获得势能，做这些工作所消 耗的能量则取自代谢自由代能。人体 所放出的热量被称为新陈代谢产热量H ，这个热量小于新陈代谢自由能产热 量。lH=MW 11人体是高效的能量转化系统吗 ？l机械效率 W / M l 大部分室内劳动机械效率近似012人体与外界的热交换M W C R E S = 0l 显热交换l对流散热Cl辐射散热R 潜热交换El皮肤散湿出汗蒸发皮肤湿扩散l呼吸散湿13l人体与外界的对流、辐射和蒸发都受到人体 衣着情况的影响。l人体对流换热与周围空气温度、空气流速有 关。l 汗液蒸发与空气温度、湿度、空气流速有关 。l人体周围环境物体的表面温度影响人体的辐 射散热强度。14影响热平衡的因素M W C R E S = 0l人的因素： 活动量 衣着l环境因素：空气干球温度空气相对湿度人体附近的空气流速平均辐射温度1516服装热阻值（clo）短袖薄衫，绵织内衣裤 0.2薄裤子，短袖衬衫 0.5保暖的长袖衫，全身套裙 0.7薄裤子，背心，长袖衬衫 0.7薄裤子，背心，长袖衬衫，夹克 0.9厚三件套西服，长内衣裤 1.517l单件服装热阻l背心 0.06 短袖或轻薄的衬衫，0.19l保暖衬衫 0.29 短袖套头绒线衫，毛背心 0.2l厚毛衣0.37 薄毛衣0.25l羊毛上衣0.35 夹克0.4l厚裤子0.32 薄裤子0.26l厚长裙0.3 薄长裙，薄短裙0.2l厚长外衣0.63 薄长外衣0.25l厚短外衣0.5 薄短外衣0.2l长统袜，紧身衣0.01 鞋0.04l短内裤 0.05l短袜0.0318M W C R E S = 0l人体会通过体温的变化会对人体的散 热产生影响，从而调节人的热平衡。 l散热调节方式 血管扩张，增加血流，提高表皮温度 ，出 汗l 御寒调节方式 血管收缩，减少血流，降低表皮温度， 通 过冷颤增加代谢率19什么是热舒适？l“对热环境感到满意的心理状态”lFanger教授提出热舒适的三个条件： 1） 人体必须处于热平衡状态，以便使人体对 环境的散热量等于人体的体内产热量，并且 蓄热量为零，即：M-W-C-R-E=0 （S=0）充分条件？ 必要条件 ？ 2）皮肤平均温度必须具有与舒适相适应的水平 3）人体应具有最佳排汗率 20影响热体热舒适的主要因素室内空气温度、相对湿度、人体附近 空气流速、围护结构内表面及其他物 体表面温度、人体活动量、年龄、衣 着等有关21l 热舒适方程 P. O. Fanger令人体热平衡方程中蓄热率 S0，得出：(M - W) = fcl hc ( tcl - ta ) + 3.96 10-8 fcl (tcl + 273)4 ( + 273)4 +3.05 5.733 0.007 (M W) Pa + 0.42 ( M W 58.2 ) +1.73 10-2 M (5.867 Pa ) + 0.0014 M (34 ta )22预测的平均热感觉指标PMV (Predicted Mean Vote)PMV = (0.303 e0.036 M + 0.0275) TL= (0.303 e0.036 M + 0.0275) M W 3.05 5.733 0.007 (M W) Pa 0.42(MW58.15) 1.7310-2M(5.867Pa) fcl hc (tcl ta ) 0.0014 M (34 ta )3.96 10-8 fcl (tcl + 273)4 (+ 273)4 PMV是由舒适方程得到的一个热感觉值数，体现 了四种热环境变量的一定组合、活动水平和着 装对平均热感觉的影响的预测23热舒适指标PMV：人体对热环境的冷热感觉PPD：对热环境不满意的百分数 ISO7730对PMV-PPD指标的推荐值为PMV=-0.5+0.5 PPD10%热感觉 热暖 微暖 适中 微凉凉冷 PMV3210-1-2-324人体热感觉的标度l热感觉的七点标度 热 +3 见汗滴 暖 +2 局部见汗（手、额、颈等 ）稍暖 +1 感热，皮肤发粘湿润正常 0 感觉适宜，皮肤干燥稍凉 -1 感凉（局部关节，可忍受 ）凉 -2 局部感冷不适，需加衣冷 -3 很冷，可见鸡皮或寒颤 25l是在同样的热环境条件下，人与人的热感觉也 会有所不同，因此，应该采平均热感觉指标的 概念，而预测的平均热感觉指标常常简称为 PMV（Predicted Mean Vote）。l可以合理的设想，人不舒适的程度愈大，由舒 适状态偏离调节机制的热负荷越大。一定活动 水平的热感觉是人体热负荷的函数，表明一个 人的体内热平衡和对所处环境的热损失之间的 差异，Fanger收集了1396名美国和丹麦受试 者的冷热感觉资料，得出PMV的计算式 26预测平均不满意百分数PPD（ Predicted Percent Dissatisfied）l在同样热环境条件下，人与人之间的 热感觉会存在差异，而人与人对热环 境的反应的差异除了热感觉的不同之 外，还表现在对环境满意与否的差异 。因此，Fanger又提出预测不满意百 分数来表示人群对热环境不满意的情 况，预测平均不满意百分数常常简写 为PPD（Predicted Percent Dissatisfied）。27PMV与PPD的关系l PPD是通过概率分析确定某环境条件下人群不 满意的百分数PPD100 95exp(0.03353 PMV 4 + 0.2179 PMV2)即便达到即便达到 PMVPMV0 0， 仍然有仍然有5 5的的人不满意。人不满意。 28有效温度ET与ASHRAE舒适区 l由于人的舒适感共四个环境影响因 素和两个人为因素，因此不能用一个 单一的物理量来表示环境是否处于热 舒适状态。l有效温度就结合干球温度、湿球温度 和空气流速的效应来反映冷热感觉的 ， 29在同一条有效 温度线上具有相同 的热感觉有效温度线与50 相对湿度线的交 点上标注着等效温 度的数值，在该点 等效温度与干球温 度相等例如，通过t 25，50的两 线的交点的虚线即 为25等效温度线 30一、设计计算参数l室外空气设计参数(1) 夏季空调室外计算干球温度twg、湿球温度： 历年平均不保证50小时(不保证系针对室外气象)(2) 夏季空调室外计算日平均温度twp： 历年平均不保证5天的日平均温度(3)夏季设计日的逐时干球温度展开方法1： 余弦函数法： twt = twp+ (twg-twp) cos(15 - 225) 特点：15时为峰值。资料缺乏时作近似估算用。31(3)(3)设计日的逐时干球温度展开方法设计日的逐时干球温度展开方法2 2：日较差法：日较差法： 夏季室外逐时温度夏季室外逐时温度 t twtwt= t= twpwp+ + t tr r = t= twpwp+ + ( (t twgwg-t -twpwp) ) /0.52/0.52 特点：高温短而峰值高，低温长而峰值小。特点：高温短而峰值高，低温长而峰值小。1414 时为峰值，时为峰值，9 9与与2020时为时为0 0。 t tr r为夏季室外计算平均日较差为夏季室外计算平均日较差( () )一、设计计算参数32北京夏季设计日室外干球温度变化北京夏季设计日室外干球温度变化日较差法与余弦函数法计算结 果比较33一、设计计算参数l室外空气设计参数(4) 冬季空调室外计算温度：l历年平均不保证 1天的日平均温度l比较：供暖室外计算温度历年平均不 保证 5 天的日平均温度。为什么不同？(5) 冬季室外计算相对湿度值：l累年最冷月平均相对湿度(6) 冬、夏季室外平均风速：l累年最冷、最热三个月月平均风速的平均值 34一、设计计算参数l(7) 冬、夏季大气压力 累年最冷、最热三个月月平均大气压力的平均 值l(8) 太阳总辐射强度 I = 直射辐射强度 散射辐射强度 与表面的朝向有关，与纬度及大气透明度有关 。l(9) 室外综合温度 tz = tw+ I / w tz非客观值，与对象的表面状态有关，且随 表面的朝向不同而不同。 Q = w F ( tz twall )35二、空调负荷l得热量与负荷(Heat Gain & heating /cooling Load)l 得(失)热量：建筑获得(失去)的热量l 冷(热)负荷：维持环境需取走(加入)热量 显热负荷（余热） 潜热负荷（余湿） 这里的负荷为室内负荷，而后面整个系统的 负荷为系统负荷36负荷一般不负荷一般不 是恒定不变的。是恒定不变的。 空调设计负荷一空调设计负荷一 般指的是负荷的般指的是负荷的 最大值。最大值。二、空调负荷37二、空调负荷：分区计算l外区：通过外围护结构的得热可以影响到的 区域，一般在距外墙35米范围内 全年负荷随外界气象变化而变化 可能夏季需供冷，冬天需供热l内区：通过外围护结构侵入的