冷負荷

　　1、又稱“制冷負荷”。為使室內溫濕度維持在規定水平，空調設備在單位時間內必須從室內排出的熱量。它與得熱量有時相等，有時則不等。建筑物結構的蓄熱特性決定了冷負荷與得熱量之間的關系。瞬時得熱中潛熱得熱和顯熱得熱的對流成分立即構成瞬時冷負荷，而顯熱得熱中的輻射成風則不能立即構成冷負荷，輻射熱被室內的物體吸收和儲存后，緩慢散發給室內空氣。
　　2、空調負荷為保持建筑物的熱濕環境，在某一時刻需向房間供應的冷量稱為冷負荷。相反，為了補償房間失熱量需向房間供應的熱量稱為熱負荷。
　　3、室內冷負荷主要有以下幾方面的內容：照明散熱、人體散熱、室內用電設備散熱、透過玻璃窗進入室內日照量、經玻璃窗的溫差傳熱以及維護結構不穩定傳熱。
　　冷負荷計算
　　（一）外墻的冷負荷計算
　　通過墻體、天棚的得熱量形成的冷負荷，可按下式計算：
　　CLQτ=KF⊿tτ-ε W
　　式中 K——圍護結構傳熱系數，W/m2·K；
　　F——墻體的面積，m2；
　　β——衰減系數；
　　ν——圍護結構外側綜合溫度的波幅與內表面溫度波幅的比值為該墻體的傳熱衰減度；
　　τ——計算時間，h；
　　ε——圍護結構表面受到周期為24小時諧性溫度波作用，溫度波傳到內表面的時間延遲，h；
　　τ-ε——溫度波的作用時間，即溫度波作用于圍護結構內表面的時間，h；
　　⊿tε-τ——作用時刻下，圍護結構的冷負荷計算溫差，簡稱負荷溫差。
（二）窗戶的冷負荷計算
　　通過窗戶進入室內的得熱量有瞬變傳熱得熱和日射得熱量兩部分，日射得熱量又分成兩部分：直接透射到室內的太陽輻射熱qt和被玻璃吸收的太陽輻射熱傳向室內的熱量qα。
　　（a）窗戶瞬變傳熱得形成的冷負荷
　　本次工程窗戶為一個框二層3.0mm厚玻璃，主要計算參數K=3.5 W/m2·K。工程中用下式計算：
　　CLQτ=KF⊿tτ W
　　式中 K——窗戶傳熱系數，W/m2·K；
　　F——窗戶的面積，m2；
　　⊿tτ——計算時刻的負荷溫差，℃。
　　（b）窗戶日射得熱形成的冷負荷
　　日射得熱取決于很多因素，從太陽輻射方面來說，輻射強度、入射角均依緯度、月份、日期、時間的不同而不同。從窗戶本身來說，它隨玻璃的光學性能，是否有遮陽裝置以及窗戶結構（鋼、木窗，單、雙層玻璃）而異。此外，還與內外放熱系數有關。工程中用下式計算：
　　CLQj·τ= xg xd Cs Cn Jj·τ W
　　式中 xg——窗戶的有效面積系數；
　　xd——地點修正系數；
　　Jj·τ——計算時刻時，透過單位窗口面積的太陽總輻射熱形成的冷負荷，簡稱負荷，W/m2；
　　Cs——窗玻璃的遮擋系數；
　　Cn——窗內遮陽設施的遮陽系數。
（三）外門的冷負荷計算
　　當房間送風兩大于回風量而保持相當的正壓時，如形成正壓的風量大于無正壓時滲入室內的空氣量，則可不計算由于門、窗縫隙滲入空氣的熱、濕量。如正壓風量較小，則應計算一部分滲入空氣帶來的熱、濕量或提高正壓風量的數值。
　　（a）外門瞬變傳熱得形成的冷負荷
　　計算方法同窗戶瞬變傳熱得形成的冷負荷。
　　（b）外門日射得熱形成的冷負荷
　　計算方法同窗戶日射得熱形成的冷負荷，但一層大門一般有遮陽。
　　（c）熱風侵入形成的冷負荷
　　由于外門開啟而滲入的空氣量G按下式計算：
　　G=nVmγw kg/h
　　式中 Vm——外門開啟一次（包括出入各一次）的空氣滲入量（m2/人次·h），按下表3—9選用；
　　n——每小時的人流量（人次/h）；
　　γw——室外空氣比重（kg/m2）。
　　表3—9 Vm值（m2/人次·h）
　　每小時通過
　　的人數 普通門 帶門斗的門 轉門
　　單扇 一扇以上 單扇 一扇以上 單扇 一扇以上
　　100 3.0 4.75 2.50 3.50 0.80 1.00
　　100~700 3.0 4.75 2.50 3.50 0.70 0.90
　　700~1400 3.0 4.75 2.25 3.50 0.50 0.60
　　1400~2100 2.75 4.0 2.25 3.25 0.30 0.30
　　因室外空氣進入室內而獲得的熱量，可按下式計算：
　　Q=G·0.24(tw-tn) kcal/h
（四）地面的冷負荷計算
　　舒適性空氣調節區，夏季可不計算通過地面傳熱形成的冷負荷。工藝性空氣調節區，有外墻時，宜計算距外墻2m范圍內的地面傳熱形成的冷負荷，地面冷計算采用地帶法（同采暖）。
（五）內墻、內窗、樓板、地面的冷負荷
　　內墻、內窗、樓板等圍護結構，當鄰室為非空氣調節房間時，其室溫基數大于3℃時，鄰室溫度采用平均溫度，其冷負荷按下式計算：
　　Q=KF(twp+⊿tls－tn) W
　　式中 Q——內墻或樓板的冷負荷，W；
　　K——內墻或樓板的傳熱系數，W/m2·℃；
　　F——內墻或樓板的傳熱面積，m2；
　　tls——鄰室計算平均溫度與夏季空氣調節室外計算日平均溫度的差值，℃。
　　內墻、內窗、樓板等其鄰室為空氣調節房間時，其室溫基數小于3℃時，不計算。
（六）室內得熱冷負荷計算
　　（a）電子設備的冷負荷
　　電子設備發熱量按下式計算：
　　Q=1000n1n2n3N W
　　式中 Q——電子設備散熱量，W；
　　N——電子設備的安裝功率，kW；
　　n1——安裝系數。電子設備設計軸功率與安裝功率之比，一般可取0.7~0.9；
　　n2——負荷功率。電子設備小時的平均實耗功率與設計軸功率之比，根據設備運轉的實際情況而定。
　　n3——同時使用系數。房間內電子設備同時使用的安裝功率與總功率之比。根據工藝過程的設備使用情況而定。
　　對于電子計算機，國外產品一般都給出設備發熱，可按其給出的數字計算。本次設計每臺計算機Qs=150W。
　　（b）照明設備
　　照明設備散熱量屬于穩定得熱，一般得熱量是不隨時間變化的。
　　根據照明燈具的類型和安裝方式的不同，其得熱量為：
　　白熾燈 Q=1000N W
　　熒光燈 Q=1000 n1n2N W
　　式中 N——照明燈具所需功率，kW；
　　n1——鎮流器消耗功率系數，當明裝熒光燈的鎮流器裝在空調房間內時，取n1=1.2；當暗裝熒光燈鎮流器設在頂棚內時，可取n1=1.0；
　　n2——燈罩隔熱系數，當熒光燈罩上部有小孔（下部為玻璃板），可利用自然通風散熱與熒光燈頂棚內時，取n2=0.5~0.6；而熒光燈罩無通風孔者，則視頂棚內通風情況，n2=0.6~0.8。
　　（c）人體散熱
　　人體散熱與性別、年齡、衣著、勞動強度及周圍環境條件等多種因素有關。人體散發的潛熱量和對流熱直接形成瞬時冷負荷，而輻射散發的熱量將會形成滯后的冷負荷。實際計算中，人體散熱可以以成年男子為基礎，成以考慮了各類人員組成比例的系數，稱群集系數。對于不同功能的建筑物中的各類人員（成年男子、女子、兒童等）不同的組成進行修正，下表給出了一些建筑物中的群集系數，作為參考。于是人體散熱量為：
　　Q=qnn′ W
　　式中 q——不同室溫和勞動性質時成年男子散熱量，W；
　　n——室內全部人數；
　　n′——群集系數。
　　（d）食物散熱量形成冷負荷
　　計算餐廳負荷時，食物散熱量形成的顯熱冷負荷，可按每位就餐人員9W考慮。計算過程如下：
　　已確定餐廳人數為200人。則Q=9×200=1800W
(七)濕負荷計算
　　（a）人體散濕量
　　人體散濕量應同人體散熱量一樣考慮。計算過程如下：
　　查資料得，成年男子散熱散濕量為：顯熱61W/人，潛熱73W/人，109g/h·人；房間人數為20人。
　　Q=qnn′=109×20×0.77=0.00047kg/s
　　（b）水面散濕量
　　W=β（Pq·b－Pq）F kg/s
　　式中 Pq·b——相應于水表面溫度下的飽和空氣的水蒸汽分壓力，Pa；
　　Pq——空氣中水蒸汽分壓力Pa；
　　F——蒸發水槽表面積，m2；
　　β——蒸發系數，kg/(N·s)，β按下式確定：
　　β=（α+0.00363v）10－5；
　　B——標準大氣壓力，其值為101325Pa；
　　B′——當地實際大氣壓力，Pa；
　　α——周圍空氣溫度為15~30℃，不同水溫下的擴散系數，kg/(N·s)；
　　v——水面上周圍空氣流速，m/s。
　　表3—11 不同水溫下的擴散系數α
　　水溫（℃） <30 40 50 60 70 80 90 100
　　α kg/(N·s) 0.0043 0.0058 0.0069 0.0077 0.0088 0.0096 0.0106 0.0125
　　（c）食品的散濕量
　　餐廳的食品的散濕量可按就餐總人數每人10g/h考慮。
　　以207餐廳為例，計算過程如下：
　　已確定餐廳人數為200人。則Q=10×200=2000g/h=0.00056kg/s
　　熱負荷的計算和供熱基本相同 只是采用了平均溫度的計算方法