中国地质大学 建筑热湿环境.ppt

第二节 房间冷负荷的形成及其计算方法概述 室内显热热源包括照明、电器设备、人员 显热热源散热的形式 辐射：进入墙体内表面、空调辐射板、透过玻璃窗到室外、其它室内物体表面（家具、人体等）； 对流：直接进入空气。 显热热源辐射散热的波长特征 可见光和近红外线：灯具、高温热源（电炉等） 长波辐射：人体、常温设备 室外的产热 围护结构的热作用过程：无论是通过围护结构的传热传湿还是室内产热产湿，其作用形式包括对流换热（对流质交换）、导热（水蒸汽渗透）和辐射三种形式。 冷负荷与热负荷 冷负荷： 维持一定室内热湿环境所需要的在单位时间内从室内除去的热量，包括显热负荷和潜热负荷两部分。 如果把潜热负荷表示为单位时间内排除的水分，则又可称作湿负荷。 热负荷： 维持一定室内热湿环境所需要的在单位时间内向室内加入的热量，包括显热负荷和潜热负荷两部分。 如果只控制室内温度，则热负荷就只包括显热负荷。 得热(Heat Gain ?? HG)：某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量叫做该时刻的得热。如果得热0，意味着房间失去热量。 围护结构热过程特点：由于围护结构热惯性的存在，通过围护结构的得热量与外扰之间存在着衰减和延迟的关系。 通过围护结构的显热得热 负荷的大小与去除或补充热量的方式有关 常规的送风方式空调需要去除的是进入到空气中的得热量。 得热与冷负荷的关系 冷负荷与得热有关，但不一定相等 决定因素 空调形式 送风：负荷＝对流部分 辐射：负荷＝对流部分＋辐射部分 热源特性：对流与辐射的比例是多少？ 围护结构热工性能：蓄热能力如何？如果内表面完全绝热呢？ 房间的构造（角系数） 注意：辐射的存在是延迟和衰减的根源！ 各种得热进入空气的途径 潜热得热、渗透空气得热 得热立刻成为瞬时冷负荷 通过围护结构导热、通过玻璃窗日射得热、室内显热源散热 对流得热部分立刻成为瞬时冷负荷 辐射得热部分先传到各内表面，再以对流形式进入空气成为瞬时冷负荷，因此负荷与得热在时间上存在延迟。 得热与冷负荷的关系 房间空气的热平衡关系 排除的对流热＋空气的显热增值 ＝ 室内热源对流得热＋? 壁面对流得热＋渗透得热 室内热源对流得热 室内热源得热＝ 室内热源对流得热 ＋热源向空调辐射板的辐射＋热源向壁面的辐射 壁面对流得热 通过围护结构的导热得热 ＋本壁面获得的通过玻璃窗的日射得热 ＝ 壁面对流得热 ＋本壁面向空调辐射设备的辐射 ＋本壁面向其他壁面的长波辐射 ＋本壁面向热源的辐射 人体得热量 房间空气热平衡的数学表达式 对辐射项进行了线性化而导出 空气渗透带来的得热 夏季：室内外温差小，风压是主要动力 冬季：室内外温差大，热压作用往往强于风压，造成底层房间热负荷偏大。因此冬季冷风渗透往往不可忽略。 理论求解方法：网络平衡法，数值求解 《流体网络原理》课程将介绍 工程应用：缝隙法、换气次数法 典型负荷计算方法原理介绍 目的：使负荷计算能够在工程应用中实施 发展：由不区分得热和冷负荷发展到考虑二者的区别 常用的负荷求解法 稳态算法 不考虑建筑蓄热，负荷预测值偏大 动态算法，积分变换求解微分方程 冷负荷系数法、谐波反应法：夏季设计日动态模拟。 计算机模拟软件 DOE2(美国)、HASP(日本)、ESP(英国) DeST(清华) 模拟分析软件 GATE，60年代末，美国，稳态计算 现在 美国：DOE-2、BLAST、EnergyPlus、NBSLD 英国：ESP 日本：HASP 中国：DeST 模拟分析软件：美国，反应系数法 DOE-2 由美国能源部主持，美国 LBNL开发，于1979年首次发布的建筑全年逐时能耗模拟软件，是目前国际上应用最普遍的建筑热模拟商用软件，用户数估计达到1000~2500家，遍及40多个国家。其中冷热负荷模拟部分采用的是反应系数法，假定室内温度恒定，不考虑不同房间之间的相互影响。 EnergyPlus 美国LBNL 90年代开发的商用、教学研究用的建筑热模拟软件。采用的是传递函数法（反应系数法）。 模拟分析软件：欧洲，有限差分法 ESP ESP(ESP-r)是由英国Strathclyde大学的能量系统研究组1977－1984年间开发的建筑与设备系统能耗动态模拟软件。负荷算法采用的是有限差分法求解一维传热过程，而不需要对基本传热方程进行线性化，因此可模拟具有非线性部件的建筑的热过程，如有特隆布墙(Trombe wall) 或相变材料等变物性材料的建筑。采用的时间步长通常以分钟为单位。该软件对计算机的速度和内存有较高要求。 模拟分析软件：中国，状态空间法 DeST 90年代清华大学开发的建筑与HVAC系统分析和辅助设计软件。负