建筑维护结构与冷负荷计算关系
采暖工程:最详细的冷热负荷计算依据、公式与取值

采暖工程:最详细的冷热负荷计算依据、公式与取值建筑物的热负荷民用建筑供暖设计热负荷一. 房间热负荷的组成:a.围护结构的耗热量b.加热由门、孔洞侵入的冷空气的耗热量c.加热由门窗缝隙渗入室内空气的耗热量围护结构的温差传热量Qj=Kf(tn-tw)aQj---通过供暖房间某一面围护结构的温差传热,WK---该面围护结构的传热系数,W/m2 .℃F---该面维护结构的散热面积,m2tn--室内空气计算温度,℃tw--室外采暖计算温度,℃a---温差修正系数附加耗热量附加耗热量是按基本耗热量的百分比计算,考虑各项附加后的耗热量Q1=Qj(1+βch+βf+ βli+ βm)(1+ βf.g)(1+ βj)βch–朝向修正;βf–风力修正;βli–两面外墙修正;βm –窗墙面积比过大修正;βf.g–房高附加修正;βj –间歇附加修正;通过门窗缝隙的冷风渗透耗热量V=∑( l L m)l---房间某朝向上的门窗缝隙长度,mL---每米门窗缝隙的基准渗风量,m3/h·mm---门窗缝隙的渗风量综合修正系数外门开启冲入的冷风耗热量可按照建筑的形式查表计算工业厂房及辅助房间供暖设计热负荷1.基本耗热量及附加耗热量a. 室内空气温度的确定1)工作地带的设计温度 tg2)室内空气的计算温度 t n当车间高度≤4m时,tn=tg;当车间高度>4m时,对地面 tn=tg,对外墙、外窗和外门 tn=(tn+td)/2;对屋顶tn=td=tg+Δt(H-2)Δt = 0.3~1.5℃/m (温度梯度)b .当 tn分别按照地面、外墙及屋顶取不同值时,房高附加修正率βf .g=0 ,两面外墙修正βli =0 ;窗墙面积比过大修正βm =02.厂房的门窗缝隙冷风渗透耗热量3.厂房的大门开启冲入的冷风耗热量a.每班开启时间≤15min的大门,附加率为200~500%;b.每班开启时间>15min的外门,按照下列经验公式计算:G=A +(a +Nνw ) FG--冲入的冷风量,kg/s; N—常数,0.15~0.25a, A—系数,查表 ;Vw---冬季室外平均风速,m /sF--车间上部可能开启的排气窗或排气孔的面积,m2建筑物热负荷可按建筑体积估算Q N =a q N.VV (t n .p- t w)Q f=a q f. V V (tn .p- t w. f)建筑物热负荷可按建筑面积估算(方案设计)Q N= q N.S S建筑物的冷负荷一. 房间得热量的组成:a.通过围护结构传入室内的热量b.通过外窗进入的辐射热量c.人体散热量d.照明散热量e.设备、器具、管道及其他热源的散热量f.食物或物料散热量g.各种散湿过程产生的潜热量h.渗透空气带入室内得热量二.空调房间的冷负荷建筑围护结构传入室内得热量形成的冷负荷(太阳辐射进入室内的热量和室内外空气温差经围护结构传入的热量)人体散热形成的冷负荷灯光照明散热形成的冷负荷其他设备散热形成的冷负荷三.空调房间的湿负荷房间湿负荷的组成:a.人体的散湿量b.空气渗入带入的湿量c.化学反应过程的散湿量d.潮湿的表面、液面的散湿量e.食品及其他物料的散湿量f.其他设备的散湿量建筑围护结构传入室内得热量形成的冷负荷a.对流形式的得热量立即变成室内冷负荷b.太阳辐射得热量经过围护结构吸热-放热后,有时间的延迟和数量上的衰减所以计算这部分得热量时,应该逐时计算(这与计算热负荷时不同)热负荷计算---稳定传热冷负荷计算---不稳定传热1.围护结构的冷负荷a.外墙、屋面的传热冷负荷计算Qτ=K F ∆tτ-ξτ—计算时刻,点钟τ-ξ—温度波的作用时刻,点钟∆tτ-ξ—作用时刻下,冷负荷的计算温差℃例:延迟时间为5小时的外墙,在确定16时房间的热负荷时,应取时刻τ=16,ξ=5,作用时刻为τ-ξ=16-5=11时,16时外墙内表面。
暖通空调-第2章-热负荷、冷负荷与湿负荷计算

第2章 热负荷、冷负荷与湿负荷计算华北电力大学-荆有印为了保持建筑物的热湿环境,在某一时刻需向房间供应的冷量称为冷负荷;相反,为了补偿房间失热需向房间供应的热量称为热负荷;为了维持房间相对湿度恒定需从房间除去的湿量称为湿负荷。
热负荷、冷负荷与湿负荷是暖通空调工程设计的基本依据,暖通空调设备容量的大小主要取决于热负荷、冷负荷与湿负荷的大小。
热负荷、冷负荷与湿负荷=f(室外气象参数,室内空气参数)2.1 室内外空气计算参数2.1.1 室外空气计算参数1. 夏季空调室外计算参数空调室外计算干球温度:取室外历年平均不保证50h 的干球温度;空调室外计算湿球温度:取室外历年平均不保证50h 的湿球温度。
空调室外计算日平均温度:取室外历年平均不保证5d 的平均温度;空调室外设计日逐时温度,按下式计算:d m o r t t t ∆+=β. (2-1)式中 m o t .—夏季空调室外计算日平均温度,℃; β—室外空气温度逐时变化系数,按表2-1确定;d t ∆—夏季空调室外计算平均日较差,℃,s o t .—夏季空调室外计算干球温度,℃。
表2-1空调室外空气计算温度:采用历年平均不保证1d 的日平均温度;空调室外空气计算相对湿度:采用历年一月份平均相对湿度的平均值。
3.冬季采暖室外计算温度和冬季通风计算温度采暖室外计算温度:取历年平均不保证5天的日平均温度; 通风室外计算温度:取累年最冷月平均温度;4.夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度通风室外计算温度:取历年最热月14时的月平均温度的平均值;通风室外计算相对湿度:取历年最热月14时的月平均相对湿度的平均值。
2.1.2 室内空气计算参数1.室内空气计算参数的主要影响因素 ⑴建筑房间使用功能对舒适性的要求。
⑵地区、冷热源情况、经济条件和节能要求等因素。
2.室内空气计算参数的选择根据我国国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19-87)的规定: ⑴对舒适性空调和采暖夏季:温度 24-28℃ 相对湿度 40%-65%: 风速 ≯0.3m/s 。
民用公共建筑空调工程的冷热负荷量的确定

民用公共建筑空调工程的冷热负荷量的确定民用公共建筑空调工程的冷热负荷量的确定中国房屋建筑可分民用建筑和工业建筑。
民用建筑又分为居住建筑与公共建筑。
居住建筑主要是指住宅建筑。
公共建筑则包含办公建筑(包括写字楼、政府办公楼等,商业建筑(如商场、金融建筑),旅游建筑(如旅馆饭店、娱乐场所),科教文卫建筑(包括文化、教育、科研、医疗、卫生、体育建筑),通信建筑(如邮电、通信、广播用房)以及交通运输用房(如机场车店建筑等)。
在我国的公共建筑的全年能耗中大约50%~60%消耗在空调制冷与采暖系统中,20%~30%用于照明。
在大型的公共建筑的电耗中,空调用电占30%~60%。
在大型公共建筑中,(如同样面积的,同样使用功能的大型商场或宾馆,高档办公楼),其建筑节能设计类同。
而空调系统的设计质量(如:计算的冷热负荷量不同,选择!的冷热媒源不同等等),设备材枓选用的质量与是否节能不予认真分析,工程的施工质量优劣:空调系统在投入运行后的运行管理好与坏,都会影响公共建筑中的空调系统的耗能高低。
在此、不论述其它各种因素对空调工程降低能耗,节约运行费用的措施。
就如何确定公共建筑的空调冷热负荷量选用作简单的简述。
如何合理的确定公共建筑的空调系统的冷(热)负荷量,是空调工程在设计中一个重要的关键环节。
使它能在保证公共建筑的空调效果的前堤下,降低空调工程的投资费用,运行费用(主要为电耗)。
一、空调工程负荷计算的基本构成(一)、空调房间的得热量由下列各项得到热量::1、通过围护结构传入室内的热量建筑物与室外存在温度差引起传热:冬季失热,夏季得热。
2、通过外窗进入室内的太阳辐射热量,3、人体散热量,4、照明散热量,5、设备器具管道及其他室内热源的散热量,6、食品或物料的散热量,7、渗透空气带入室内的热量。
8、伴随各种散湿过程产生的潜热量。
上述因素中,除通过房间建筑围护结构和太阳辐射的热量及室外空气渗入的热流量是室外热源负荷外,其它均为室内热源负荷。
围护结构传热计算中采用的冷负荷系数法与

1. 背景介绍:围护结构传热计算的概念和重要性在建筑工程中,围护结构传热计算是一个重要的计算环节,它能够帮助我们评估建筑围护结构的隔热和保温性能,为建筑节能和保温设计提供依据。
围护结构传热计算的准确性对建筑的能耗和舒适度有着重要的影响,因此采用合适的计算方法和系数至关重要。
2. 冷负荷系数法的基本原理及计算步骤冷负荷系数法是一种常用的围护结构传热计算方法,其基本原理是根据建筑的围护结构材料、厚度和空气膜厚度等参数,通过系数计算得出围护结构的传热系数和传热阻抗,进而得出建筑的冷负荷。
具体的计算步骤包括:确定围护结构的构造和参数;计算传热系数和传热阻抗;计算建筑的冷负荷。
3. 冷负荷系数法的优缺点分析优点:计算简单快捷,适用范围广泛;对常规建筑设计有较好的适用性;具有一定的工程实用性。
缺点:无法考虑建筑围护结构内部的复杂热传递过程;对于非常规建筑结构和特殊材料的适用性较差;在一些特殊情况下,计算结果的准确性较低。
4. 冷负荷系数法在实际工程中的应用在建筑工程中,冷负荷系数法常常被用于对于传统建筑围护结构的热工性能进行评估和设计,比如对于混凝土结构、砖墙结构等常见的建筑材料和构造。
通过对围护结构的传热计算,可以为建筑节能设计提供依据,指导建筑材料的选择和建筑结构的设计。
5. 冷负荷系数法在工程实践中的局限性及解决途径在实际工程中,冷负荷系数法也存在一定的局限性,比如对于复杂建筑结构和非常规建筑材料的适用性不足,以及对于室内外温差等参数的考虑不足。
针对这些局限性,可以通过结合其他传热计算方法,比如数值模拟、实测等方法,来提高热传递计算的准确性和全面性。
6. 结论:围护结构传热计算在建筑节能设计中的重要性围护结构传热计算是建筑节能设计中的重要环节,选择合适的计算方法和系数对于评估建筑的隔热和保温性能至关重要。
冷负荷系数法作为一种常用的计算方法,具有其特定的优点和局限性,在实际工程中需要充分考虑其适用范围和局限性,以及结合其他计算方法,综合评估建筑的热工性能。
某项目高低压配电房与电梯机房空调设计说明

高低压配电房与电梯机房空调负荷计算与分体空调器选型说明一、地下一层高低压配电房冷负荷计算与分体空调器选型(室内设计温度:28℃):地下一层高低压配电房的冷负荷由围护结构传热冷负荷、照明散热冷负荷、渗透空气冷负荷和变配电设备散热冷负荷构成,分别计算如下:1、围护结构传热冷负荷计算:本空调房间的围护结构有内墙、楼板和地板。
因一层为空调房间,故不需计算楼板传热冷负荷;因无外墙,故不需计算地板传热冷负荷;因此本项计算只需计算内墙传热冷负荷,计算过程如下:Qw = K*F*(twp - tn) = 0.85×173×(30.6 - 28)/1000 = 0.4 kW 说明:K:内墙的传热系数, K = 0.85 W/(m2.℃)(内墙构造:200mm厚的加气混凝土墙体,内外20mm厚水泥砂浆抹灰);F:内墙的面积,F = 173 m2;twp:夏季空调室外计算日平均温度,twp = 30.6℃;tn:室内设计温度,tn = 28℃。
2、照明散热冷负荷计算:本空调房间的照明灯具是15支22W的LED灯管。
计算过程如下:Qz = 1.2*n1*N*X = 1.2×1×330×1/1000 = 0.4 kW说明:1.2:考虑降压整流器散热的修正系数;n1:同时使用系数,n1 = 1 ;N:照明灯具的安装功率,N = 15×22 = 330 W;X:灯具散热的冷负荷系数,因室内24小时照明,故X = 1 。
3、渗透空气冷负荷计算:本空调房间外门每天开启的次数很少,故可不计算因外门开启进入空气而产生的冷负荷。
因此本项计算只需计算外门缝隙渗入空气产生的冷负荷,计算过程如下:室外空气参数:温度31.9℃、相对湿度66%;室内空气参数:温度28℃、相对湿度66%。
渗入空气全热形成的冷负荷:Qs =ρ*Lw*(hw-hn)/3600 = 1.133×334×(82.99 - 68.46)/3600 = 1.5 kW 说明:ρ:室外空气的密度,ρ = 1.133 kg/m3;Lw:渗入空气量,Lw = 418×0.8 = 334 m3/h(房间体积为418 m3,换气次数为0.8次/h);hw:室外空气的焓,hw = 82.99 kJ/kg干空气;hn:室内空气的焓,hn = 68.46 kJ/kg干空气。
2冷(热)、湿负荷计算

时刻
9
10
11
12
13
14
15
16
β
0.33 0.16 0.29 0.40 0.48 0.52 0.51 0.43
时刻 17
18
19
20
21
22
23
24
β
0.39 0.28 0.14 0.00 -0.10 -0.17 -0.23 -0.26
舒适性空调室内计算参数 表2.1
参数
冬季
夏季
温度(℃) 18~24 22~28
?冬季空调室外计算温度相对湿度由于空调系统冬季的加热加湿量远小于夏季冷却除湿的费用而且室外气温的波动较小因此冬季通过围护结构的传热量的计算按由于空调系统冬季的加热加湿量远小于夏季冷却除湿的费用而且室外气温的波动较小因此冬季通过围护结构的传热量的计算按稳定传热方法计算其方法计算其围护结构传热和冬季新风负荷时采用冬季空调室外计算温度
风速(m/s)
≤0.2
相对湿度(%) 30~60
≤0.3 40~65
室内设计参数改变的节能效果 表2.2
夏季(KW/(m2·年))
冬季(KW/(m2·年))
室内温度
24
26
28
22
20
18
新风负荷
23
17
12.2
32.6
21.7
13.5
其它
25.8
23
18.7
6.6
5.1
4.0
总计
48.8
40
30.9
任意时刻房间瞬时总的得热量与同一时 间冷负荷未必相等,只有当瞬时得热量全部 以对流方式传递给室内空气时或房间没有蓄 热能力的情况下,两者才相等。
热负荷、冷负荷与湿负荷的计算
1、冷负荷:为了保持建筑物的热湿环境,在单位时间内需要向房间供的冷量。
热负荷:为了补偿房间失热,在单位时间内向房间供应的热量。
湿负荷:为了维持房间的相对湿度,在单位时间内需从房间去除的湿量。
也就是为维持室内含湿量恒定需从房间除去的湿量。
2、
膨胀水箱
1 2 3 4 5
1是溢流管:用于排出水箱内超过规定水位多余的水
2是信号管:用于监督水箱中的水位
3是补水管:水位低于设定值时将向水箱补水
4是膨胀管:它将系统中水因加热膨胀所增加的体积转入膨胀箱
5是循环管:在水箱和膨胀箱可能发生冻结时用来使水循环
7、水力失调:实际流量分配偏离所要求的流量
热力失调:供热量或室内温度偏离设计要求
9、单管热水采暖系统,管路末端阻力大,水力稳定性好,不易产生水力失调
双管热水采暖系统,易产生竖向水力失调。
公共建筑围护结构与空调能耗的关系
基础 56.1 13.5 6.0 11.1 37.8 1.1 125.6 建筑 44.70% 10.75% 4.78% 8.80% 30.13% 0.84% 100.00%
节能 56.1 13.5 6.0 11.1 18.5 1.1 106.2 建筑 52.85% 12.71% 5.65% 10.41% 17.39% 0.99% 100.00%
夏季能反射太阳光的紫外线,减少室内热量;在冬季, 允许太阳光通过,最大程度地利用阳光提供温暖。这 种材料称之为知暖知冷的“智能材料”,于2004年底问
1.2 空调热负荷 空调热负荷主要由围护结构负荷、室内设备散热
和新风负荷组成。
世,与目前市场上的标准板材相比,新材料能降低辐 1.2.1 围护结构引起的空调热负荷
供应的冷量称为冷负荷;相反,为了补偿房间失热量 需向房间供应的热量称为热负荷;为维持房间相对湿 度恒定需从房间除去的湿量称为湿负荷。下面以一典 型建筑讨论围护结构与空调负荷[1,2]的关系。
A楼是一座办公大楼,高134m,地上33层,地下2 层。建筑面积为26822㎡(不含地下室),空调面积为 20747.7㎡,窗墙比为0.48,体形系数为0.116。
外围护 建筑 新风负荷
结构
室内热源
内围护 总热负荷
结构
基础 建筑
节能 建筑
44.0 40.11%
44.0 63.25%
73.5 66.96%
33.4 47.91%
- 9.9 - 8.99%
- 9.9 - 14.18%
2.1 1.92%
2.1 3.02%
109.8 100.00%
69.6 100.00%
暖通空调-第2章-热负荷、冷负荷与湿负荷计算
第2章 热负荷、冷负荷与湿负荷计算华北电力大学-荆有印为了保持建筑物的热湿环境,在某一时刻需向房间供应的冷量称为冷负荷;相反,为了补偿房间失热需向房间供应的热量称为热负荷;为了维持房间相对湿度恒定需从房间除去的湿量称为湿负荷。
热负荷、冷负荷与湿负荷是暖通空调工程设计的基本依据,暖通空调设备容量的大小主要取决于热负荷、冷负荷与湿负荷的大小。
热负荷、冷负荷与湿负荷=f(室外气象参数,室内空气参数)2.1 室内外空气计算参数2.1.1 室外空气计算参数 1. 夏季空调室外计算参数空调室外计算干球温度:取室外历年平均不保证50h 的干球温度;空调室外计算湿球温度:取室外历年平均不保证50h 的湿球温度。
空调室外计算日平均温度:取室外历年平均不保证5d 的平均温度;空调室外设计日逐时温度,按下式计算:d m o r t t t ∆+=β. (2-1)式中 m o t .—夏季空调室外计算日平均温度,℃; β—室外空气温度逐时变化系数,按表2-1确定;d t ∆—夏季空调室外计算平均日较差,℃,52.0..mo s o d t t t -=∆ s o t .—夏季空调室外计算干球温度,℃。
2.冬季空调室外空气计算空调室外空气计算温度:采用历年平均不保证1d 的日平均温度; 空调室外空气计算相对湿度:采用历年一月份平均相对湿度的平均值。
3.冬季采暖室外计算温度和冬季通风计算温度采暖室外计算温度:取历年平均不保证5天的日平均温度; 通风室外计算温度:取累年最冷月平均温度;4.夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度通风室外计算温度:取历年最热月14时的月平均温度的平均值;通风室外计算相对湿度:取历年最热月14时的月平均相对湿度的平均值。
2.1.2 室内空气计算参数1.室内空气计算参数的主要影响因素⑴建筑房间使用功能对舒适性的要求。
⑵地区、冷热源情况、经济条件和节能要求等因素。
2.室内空气计算参数的选择根据我国国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19-87)的规定:⑴对舒适性空调和采暖夏季:温度 24-28℃相对湿度 40%-65%:风速≯0.3m/s。
第二章热负荷、冷负荷与湿负荷计算
第二章热负荷、冷负荷与湿负荷计算1、冷负荷:为保证房间或物体低于周围环境温度所需供应的冷量,称为冷负荷。
2、热负荷:为保证房间或物体高于周围环境温度所需供应的热量,称为热负荷。
3、湿负荷:为了维持房间温度恒定需从房间除去湿量称为湿负荷。
4、正确确定冷热湿负荷的意义:负荷计算是暖通空调设计的依据,关系到环境指标保证设备畜量大小、方案确定,系统管道大小等。
5、冷、热、湿负荷计算依据:室外气象参数和室内需求保持的参数。
§2-1室内空气计算参数:一室外空气计算参数:(1)室外空气计算参数:指在负荷计算中所采用的室外空气参数。
(2)确定室外空气计算参数:按现行的《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ19-87)中规定的计算参数,见附录2-1。
(3)我国确定室外空气计算参数的基本原则:按不保证天数法即全年允许有少数时间不保证室内温湿度标准,若必须全年保证时,参数需另行确定。
(4)室外空气计算参数的分类:1、夏季空调室外计算干、湿球温度确定原则:《规范》确定,夏季空调室外计算干球取室外空气历年平均不保证50h的干球温度;湿球温度也同样。
历年平均:指1950~1980三十年平均。
用途:用于计算夏季新风冷负荷。
2、夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度:①空调因围护结构传热负荷计算原理:按不稳定传热过程计算,因此,须知夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度②逐时温度:d m t t t ∆+=βτ.0τt —逐时温度 ℃m t .0—夏季空调室外计算日平均温度,规范规定取历年平均不保证5天的日平均温度℃,见附录2-1。
β—室外空气温度逐时变化系数,按表2-1确定;d t ∆—夏季空调室外计算平均日较差,℃ 按附录2-1或下式计算52.0.0.0ms d t t t -=∆ 式中so t .夏季空调室外计算干球温度 3、冬季空调室外空气计算温度、相对湿度①冬季空调室外空气计算温度的用途:在冬季利用空调供暖时,计算围护结构的热负荷和新风负荷均用此温度。
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建筑维护结构与冷负荷计算关系(1)2010-06-03 11:36:23 作者:来源:互联网从许多节能分析的文章可以看出,目前,我国的很多建筑中的空调系统都具有节能的潜力。
而且节能也逐渐地引起了各个设计、施工和管理单位的注意。
但是仍然存在着许多浪费能源的现象。
要想做到空调系统的节能,也只有设计、施工到运行管理各个部门的通力合作,才能真正的实现。
关键字:空调节能[19篇] 围护结构[4篇] 保温[35篇] [30249篇]通常供给空调系统的能量由热源和冷源、经水系统传递给风系统,再由风系统将能量传递给被调节的房间,以达到所要求的室内温、湿度参数。
在能量输送过程中,水系统输送能源所耗的能量,为泵的电能EP;风系统输送能源所耗的能量,为风机的电能Ef。
这三部分能量之和,就是空调系统总耗能量Er。
节能就是在满足目标负荷的要求下,合理有效地利用能量,使Er尽量减小。
能量有效利用的评价指数可由单位能耗指数、空调耗能系数(CEC)来评定。
单位能耗指数=(1)CEC=(2)1.1 空调系统节能评价准则空调系统节能评价,首先,分析空调系统能量传递过程,从而对系统进行节能评价。
冷热源供给水系统的冷(热)量—水系统的冷(热)量损失系数,由下列因素确定:输入水损失能量:管道保温损失;供冷时泵的发热;过剩水量的输送损失;蓄热损失;空气-水系统等的管道损失;混合损失。
输送水获得的能量:供热时泵的发热。
─供给风系统的热(冷)量(kW)。
水输送给风系统的冷(热)量—风系统的冷(热)量损失系数,由下列因素确定:输送风损失能量:管道保温损失;管道泄漏损失;供冷时风机发热;过剩空气输送损失;全空气系统的再热损失和管道混合损失;新风的新风过剩损失。
输送风获得的能量:供暖时风机发热;新风用全(显)热交换器回收的冷(热)量;新风供冷节能。
─供给水系统的热(冷)量(kW);风系统供给空调房间的冷(热)量—室内冷(热)量损失系数,由下列因素确定:室内损失能量:过冷、过热损失;同时供冷、供热的室内混合损失。
室内获得能量:供热时,照明和其他设备发热;供冷时,照明等发热的排除效率房间的空调负荷=室内负荷+新风负荷;其中的热(冷)量系数为输入能量与实际利用输出能量之比。
日本建筑省规定:<1.08;<1.05;<1.03。
空气输送系数ATF*,一般在4~10之间。
ATF*=式中─整个空调系统中输送空气所消耗的动力(即包括送风机、回风机、新风风机、排风机所耗动力之和)(kW);─供给风系统的热(冷)量(kW)。
若仅对显热计算,则空气输送系数为ATF:ATF=式中─供给风系统的显热热(冷)量(kW);水输送系数WTF,开式系统在20左右;闭式系统在35左右。
WTF=式中─供给水系统的热(冷)量(kW);─整个空调系统中输送水所耗的动力(kW)。
1.2 建筑物热特性评价指数建筑物围护结构的保温性能直接决定了空调房间的冷(热)负荷,若要节约空调系统的能耗,就必须改善围护结构的保温性能。
现在许多国家提出了各种改善建筑保温性能的措施,并规定了围护结构最大传热系数。
一些国家采用限制年负荷系数(PAL)PAL=就办公楼建筑而言,日本建筑省能法规定PAL值小于335MJ/㎡·a。
1.3 空调耗能系数(CEC)由(2)可知,CEC即为全年系统冷、热源耗能量与全年系统泵与风机耗能量之和,除以全年系统供热负荷、供冷负荷、新风冷负荷、新风热负荷之和。
当采取节能措施,降低系统能耗时,CEC的值可判断空调系统的节能性。
对不同规模(大、中、小)、不同地区(寒、温、热)的标准办公楼所做的设计以及利用计算机模拟求得CEC数值表明:基准型空调系统的CEC约在1.6左右;节能型空调系统的CEC可接近1.1。
2 空调系统节能措施空调系统的节能是一个系统工程,要求在能源利用的各个环节和系统从规划到运转的全过程中贯彻节能的观点,才可能达到节能的效果,如果在某个环节上造成了能源的浪费,整个系统也不能说是节能的。
2.1 改善围护结构的保温性能建筑物冬季的热负荷和夏季的冷负荷有一部分来自建筑物的外围护结构。
从建筑体形来说,同样面积的建筑物,接近立方体的外表面积最小,可以节能。
对于长方形的建筑物,朝向对空调负荷有相当的大的影响,长边(主要面)朝向西或东的比朝向南或北的大,最大设计冷负荷约大25%左右。
围护结构保温性能在建筑的节能中起着很重要的作用。
一些研究表明,增大围护结构的保温性能,年空调冷负荷反而有所增加,其原因是在室外气温高的月份和时刻,保温性能好,可以节省空调冷量,但在非最热月或一天中的夜间,气温低时,不利于建筑散热,反而增加了冷负荷。
当然,围护结构保温性能好,空调的设计冷负荷会小些。
在围护结构中,外窗对空调冷负荷有明显的影响。
透过玻璃的日射得热冷负荷约占空调冷负荷的20%~30%,所以减少窗墙比——窗户面积与墙面积(包括窗面积)之比——可以减少热负荷和冷负荷,但减少到一定值时,会增加照明负荷,而反过来又增加了冷负荷。
有些国家规定窗墙比<0.4,以及空调房间采用镀膜反射玻璃,可反射约30%的太阳辐射热,或采用中空玻璃,晚间采用保温窗帘。
玻璃的品种的选择还应取决于地区和节能的主要目标。
2.2 合理确定室内温、湿度假设空调室外计算参数为定值时,夏季空调室内空气计算温度和湿度越低,房间的计算冷负荷就越大,系统耗能也越大。
通过研究证明,在不降低室内舒适度标准的前提下,合理组合室内空气设计参数可以收到明显的节能效果。
2.2.1 温湿度变化对热舒适度的影响。
假定人所从事的是极轻劳动(例如宾馆、商场中),穿着一般的夏季服装,空气流动速度取0.25m/s,壁面温度和空气温度相同。
在相对湿度为50%的条件下,仅使室内空气温度变化时,统计不同室内温度下的PPD值和不同相对湿度下的PPD值。
经分析以上数据可以看出,室内空气温度改变对室内热舒适度的影响非常大,而相对湿度的变化对人的热舒适感几乎没有影响。
2.2.2 室内设计温度改变对空调能耗的影响。
以北京某4层办公楼为例进行的分析,采用冷负荷系数法计算出在不同室内设计温度tn下的设计空调冷负荷、湿负荷、制冷量以及以室内设计温度25℃为基准的节能率。
由结果的变化规律可以看出随室内温度的变化,节能率呈线性规律变化,室内设计温度每提高1℃,空调系统将减少能耗约6%。
2.2.3 相对湿度的改变对空调能耗的影响。
仍对前述北京的4层办公楼为例,当设定室内温度为定值,仅改变室内相对湿度,计算不同相对湿度下的节能率,可以得出:当相对湿度大于50%时,节能率随相对湿度呈线性规律变化。
由于夏季室内设计相对湿度一般不会低于50%,所以以50%为基准,相对湿度每增加5%,节能10%。
2.2.4 室内设计参数的优化组合。
通过以上分析可以很清楚地看到:室内空气温度对人的热舒适感影响很大,但对空调能耗的影响则比较小。
而相对湿度对人的热舒适感影响很小,但是对空调的能耗影响很大。
综上所述,在确定室内设计参数时,为了保证较高的热舒适度,室内设计温度应取低一点,而在一定温度范围内,通过提高室内设计相对湿度的途径减少空调能耗。
2.3 采用合理的空调系统及冷源方案空调系统的能耗是由风系统和水系统的能耗组成的。
在风系统中,风机的能耗占相当大的比例;而水系统中,节约水泵与冷水机组的能耗才是节能中最关键的部分。
2.3.1 变风量空调系统节能分析在空调系统中风机能耗占相当大的比例,因变风量(VAV)系统能随时跟踪建筑负荷的变化,及时调节送风量,从而可减少风机能耗,达到节能的目的;而且变风量系统便于分区调节,可满足不同房间的空调要求,因此,在商务楼宇的的设计中很适合采用。
风机送风量调节方式很多,不同的控制方式节能效果也各不相同,有的方式节能效果高达49.7%。
参见文献[1]。
利用能耗模拟软件HTB2/BECON对香港地区两栋办公大楼能耗进行定量的分析,比较了VAV系统和CAV系统的风机能耗与总能耗,预测了两个系统全年的能耗与VAV系统的节能情况。
由模拟结果可知,一栋建筑在夏季VAV与CAV系统总能耗相近,仅减少6.4%,但早晚负荷偏低时,送风量仍有调节余量,所以VAV系统仍有优势;而在冬季由于负荷远低于设计负荷,所以两个系统能耗悬殊,相差25.9%;至于风机的节能效果则更明显,冬季高达62.2%,即使在冷负荷最大的夏季也可节能39.2%。
而另一栋建筑冬季节能高达86%,夏季在60%以上,机组总节能效果24.8%~36.8%。
从以上两个系统能耗模拟数据可以看出,不论采用何种制冷方式,VAV系统的节能是不言而喻的,同时也是显著的。
2.3.2 冷水机组的节能分析在空调系统中,一般来说冷水机组的能耗最大,因此降低冷水机组的能耗便成为空调系统节能降耗的最大问题。
然而,一年之中,由于空调系统在部分负荷下运行的时间比较多,所以,全年耗能与制冷机部分负荷下的工作特性有关。
通常根据最大负荷选择冷水机组。
而实际使用条件通常都偏离设计条件,因此很难保证机组高效运行。
因此,改进和提高机组部分负荷运行时的效率就成为空调系统节能的重要途径。
而且在选择冷热源的方案时,也应考虑部分负荷时效率的问题。
与此同时,还要加强控制,并根据具体情况制定出节能的运行方案。
2.4 减少输送系统的能耗空调系统中,空气与水通常是冷量载体。
输送过程能耗包括:通过传热的冷量损失和输送过程的流动阻力损失。
对于输送冷量的水系统或空气的管路系统,克服流动阻力的能量又转变为热量导致冷量损失。
减少输送过程的能耗主要可以从以下方面着手:做好输送冷量的水管、风管的保温。
精心设计、正确计算系统阻力,选择合适的泵与风机的型号与规格,切忌选择流量、扬程或全压过大的泵与风机,避免不必要的能量损失。
在满足工艺和舒适条件下,应尽可能地增大送风温差和供回水温差。
常规空调的冷冻水和冷却水温差为5℃,大温差系统冷冻水温度可增加到8~10℃,冷却水温差增加到8℃。
常规的空调系统送风温差一般在6~10℃,最大不超过15℃,大温差系统的送风温差在14~20℃。
大温差不仅可以减少输送过程的能耗,同时减少了管路的断面,从而降低了管路系统的初投资。
但是大温差也会影响空调设备的性能。
如冷冻水大温差会导致风机盘管、表冷器冷却能力和除湿能力的下降,为弥补这不利的影响,可以降低冷冻水的供水温度,这样又使冷水机组的性能系数降低和能耗增加。
因此确定温差时必须对利弊充分估计。
也就是说,应综合考虑系统总能耗(包括输送能耗和冷水机组能耗)、经济性、环境控制质量等多方面来选择合理的温差。
2.5 对系统加强管理,适当调节提高节能效益2.5.1 加强日常管理日常管理是建筑节能是否实际有效的关键。
一个设计再好的节能系统,如果管理不善,一样达不到节能的目的。