1、第2章 負荷計算一、計算的原理與方法2.1 室內外空氣計算參數室外空氣計算參數是指現行的采暖通風與空氣調節設計規范（GB500192003）（簡稱規范）中所規定的的用于采暖通風與空調設計計算的室外氣象參數。2.1.1.1 夏季空調室外計算干、濕球溫度規范規定，夏季空調室外計算干球溫度取夏季室外空氣歷年平均不保證50h的干球溫度；夏季空調室外計算濕球溫度取夏季室外空氣歷年平均不保證50h的濕球溫度；2.1.1.2 夏季空調室外計算日平均溫度和逐時溫度夏季空調室外計算逐時溫度（），按下式確定： （2-1）式中 to,m夏季空調室外計算日平均溫度，規范規定取歷年平均不保證5天的日平均溫度，； 室外空

2、氣溫度逐時變化系數，按下表2-1確定；時刻123456789101112-0.35-0.38-0.42-0.45-0.47-0.41-0.28-0.12-0.030.160.290.4時刻1314151617181920212223240.480.520.510.430.390.280.140-0.1-0.17-0.23-0.26 夏季空調室外計算平均較差，按下式計算： （2-2）式中 to,s夏季空調室外計算干球溫度，。2.1.1.3 冬季空調室外計算溫度、相對濕度規范規定采用歷年平均不保證1天的日平均溫度作為冬季空調室外計算溫度；采用累年最冷月平均相對濕度作為冬季空調室外計算相對濕度。2.

3、12 室內空氣計算參數室內空氣計算參數的選擇主要取決于：建筑房間使用功能對舒適性的要求地區、冷熱源情況、經濟條件和節能要求等因素根據規范規定，舒適性空調，室內計算參數如下：夏季：溫度 應采用2228 相對濕度 應采用40%65% 風速 不應大于0.3m/s冬季：溫度 應采用1824 相對濕度 應采用30%60% 風速 不應大于0.2m/s2.2 夏季建筑圍護結構的冷負荷采用非穩態使用冷負荷系數法計算空調，冷負荷系數法是建立在傳遞函數法的基礎上，是便于手算的一種簡化計算方法。由于室內外溫差和太陽輻射作用，通過建筑圍護結構傳入室內的熱量形成的冷負荷就是夏季圍護結構的冷負荷。方法如下：2.2.1 圍

4、護結構逐時傳熱形成冷負荷的計算方法2.2.1.1外墻和屋面逐時傳熱形成的冷負荷在日射和室外氣溫綜合作用下，外墻好玩屋面的逐時冷負荷可按下式計算：（2-3）式中 c()外墻屋面的逐時冷負荷，W； A外墻或屋面的面積，m2； K外墻或屋面的傳熱系數，W/(m2·）； tR室內計算溫度，； tc()外墻或屋面的逐時冷負荷計算溫度。必須指出：上式中的各圍護結構的冷負荷溫度值都是以北京地區的氣象參數為依據計算的，因此對不同的設計地點，應對進行修tc()值修正為tc()+td。修正值td可由設計手冊查得。當外表面放熱系數不等于18.6w/(·)時，應將（tc()+td）乘以表2-2中的

5、修正值。外表面放熱系數修正值k 表2-2ow/(·)14.2（12）16.3（14）18.6（16）20.9（18）23.3（20）25.6（22）27.9（24）30.2（26）k1.061.0310.980.970.950.940.93注：外表面放熱系數o與室外風速v（m/s）有關，近似o=10.46+3.95v （2-4）當內表面放熱系數變化時，可不加修正。考慮到城市大氣污染和中、淺色的耐久性差，建議吸收系數一律用=0.9.即對tc()不加修正。但可經久保持建筑圍護結構表面的中、淺色時，則tc()乘以表2-3所列的吸收系數修正值k。吸收系數修正k 表2-3顏色類別外墻屋面淺色0

6、.940.88中色0.970.94綜上所述，冷負荷計算式應為： （2-5）2.2.1.2 內圍護結構冷負荷當鄰室為通風良好的非空調房間時，通過內墻和樓板的溫差傳熱而產生的冷負荷可按公式（2-3）計算。當鄰室有一定發熱量時，通過空調房間隔墻、樓板、內窗、內門等內維護結構的溫差傳熱而產生的冷負荷，可視作不隨時間變化的穩定傳熱，按下式計算：（2-6）式中 Ki內維護結構（如內墻、樓板等）的傳熱系數，W/(m2·）； Ai內維護結構的面積。m2； to,m夏季空調室外計算日平均溫度，； ta附加溫升，可按表2-4選取。附加溫升 表2-4鄰室散熱量（W/m2）ta（）很少（如辦公室、走廊）02

7、<233231165>1167當鄰室為空調房間時，通過內圍護結構的冷負荷可忽略不計，因為溫差小于3。2.2.1.3 外玻璃窗逐時傳熱形成的冷負荷在室內外溫度差作用下，通過外玻璃傳熱形成的冷負荷可按下式計算：（2-7）式中 c()外玻璃窗的逐時冷負荷，W； Aw窗口面積，m2； Kw外玻璃窗的傳熱系數，W/(m2·），可由設計手冊查得； tc()外玻璃窗的冷負荷溫度的逐時值，可由設計手冊查得。必須指出：式中Kw值要根據窗框等情況的不同加以修正，修正值cw可以在設計手冊查得。對tc()的值要進行地點修正，修正值td可以在設計手冊查得。因此，式（2-6）相應地變為：（2-8）2

8、.2.1.4 地面傳熱形成的冷負荷對于舒適性空調，夏季通過地面傳熱形成的冷負荷所占的比例很小，可以忽略不計。2.2.2 透過玻璃窗的日射得熱形成冷負荷的計算方法1）日射得熱因數透過玻璃窗進入室內的日射得熱分為兩部分，即透過玻璃窗直接進入室內的太陽輻射熱qt和玻璃窗吸收太陽輻射后傳入室內的熱量qa，兩者相加得（2-9）稱Dj為日射得熱因數。經過大量統計計算工作，得出了適用于各地區的日射得熱因素最大值Dj，max，可由設計手冊查得。考慮到非標準玻璃情況下，以及不同窗類型和遮陽設施對得熱的影響，可對日射得熱因數加以修正，通常乘以窗玻璃的綜合遮擋系數Cc,s。（2-10）式中 Cs窗玻璃的遮陽系數，可

9、由設計手冊查得。 Ci窗內遮陽設施的遮陽系數，可由設計手冊查得。2）透過玻璃窗日射得熱形成冷負荷計算方法透過玻璃窗進入室內的日射得熱形成的逐時冷負荷c()按下式計算：（2-11）式中 Aw窗口面積，m2； Ca有效面積系數，可由設計手冊查得； CLQ窗玻璃冷負荷系數，無因次，可查得。必須指出：CLQ值按南北區的劃分而不同，建筑地點在北緯27°30以南的地區為南區，以北的為北區。2.3室內熱源散熱引起的冷負荷室內熱源散熱主要指室內人體散熱、照明散熱和工藝設備散熱三部分。室內熱源散熱包括顯熱和潛熱兩部分。潛熱作為瞬時冷負荷，顯熱散熱中以對流形式散出的熱量成為瞬時冷負荷，而以輻射形式散出的

10、熱量則先被圍護結構表面所吸收，然后再緩慢地散出，形成滯后的冷負荷。所以，必須采用相應的冷負荷系數。2.3.1 人體散熱形成的冷負荷人體散熱與性別、年齡、衣著、勞動強度及周圍環境條件等多種因素有關。為了設計計算方便，以成年男子散熱量為計算基礎。而對于不同功能的建筑物中有各類人員不同的組成進行修正，為此，引入群集系數（人員的年齡構成、性別構成以及密集程度等情況的不同而考慮的折減系數），可由設計手冊查得。人體顯熱散熱引起的冷負荷計算式為：（2-12）式中 c()人體顯熱散熱形成的逐時冷負荷，W； qs不同室溫和勞動性質成年男子顯熱散熱量，W，可由設計手冊查得； n室內的全部人數； 群集系數； CLQ

11、人體顯熱散熱冷負荷系數，計算時應注意其值為人員進入熱房間時算起到計算時刻的時間，可由設計手冊查得。人體潛熱散熱引起的冷負荷計算式為：（2-13）式中 c人體潛熱散熱形成的冷負荷，W； q1不同室溫和勞動性質成年男子潛熱散熱量，W，可查得； n，同式（2-11）。2.3.2 照明散熱形成的冷負荷當電壓一定是時，室內照明散熱是不隨時間變化的穩定散熱量，但照明散熱仍以對流與輻射兩種方式進行散熱，因此，照明散熱形成的冷負荷采用冷負荷系數法計算。根據照明燈具的類型和安裝方式的不同，其冷負荷計算式分別為： 白熾燈： （2-14）熒光燈： （2-15）式中 c()燈具散熱形成逐時的冷負荷，W； N

12、-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裝設在頂棚內時，可取 n1=1.0； n2燈罩隔熱系數，當熒光燈上部穿有小孔（下部為玻璃板），可 利用自然通風散熱與頂棚內時，取n2=0.50.6；而熒光燈罩 無通風孔時，取n2=0.60.8； CLQ照明散熱冷負荷系數，計算時應注意其值為開燈時刻算起到計算時刻的時間，可由設計手冊查得。2.3.3 設備散熱形成的冷負荷設備和用具顯熱形成的冷負荷按下式計算： （2-16）式中 c()設備和用具顯熱形成的冷負荷，W 設備和用具的實際顯熱散熱量，W；&#

13、160; CLQ設備和用具顯熱散熱冷負荷系數，可由設計手冊查得。設備和用具的實際顯熱散熱量按以下方法計算：電動設備當工藝設備及其電動機都放在室內時：（2-17）當只有工藝設備在室內，而電動機不在室內時： （2-18）當工藝設備不在室內，而只有電動機在室內時： （2-19）h式中 N電動設備的安裝功率，kW； 電動機效率，可由產品樣本查得；  n1利用系數，是電動機最大實效功率與安裝功率之比，一般可取 0.70.9； n2電動機負荷系數，定義為電動機每小時平均實耗功率與機器設 計時最大實耗功率之比，對普通機床取0.5左右； n3同時使用系數，定義為室內電動機同時使用

14、的安裝功率與總安 裝功率之比，一般取0.50.8。電熱設備散熱量對于無保溫密閉罩的電熱設備，按下式計算： （2-20）式中 n4考慮排風帶走熱量的系數，一般取0.5；其他符號意義同前辦公及電器設備的散熱量當辦公設備的類型和數量無法事先確定時，可按下式計算散熱量（2-21）式中 qf電器設備的功率密度，W/，可查相關手冊得 A空調區面積，2.4冬季建筑的熱負荷對于民用建筑，冬季熱負荷包括兩項：圍護結構的耗熱量和由門窗縫隙滲入室內的冷空氣耗熱量。2.4.1 圍護結構的耗熱量規范規定，圍護結構的耗熱量包括基本耗熱量和附加耗熱量兩部分。2.4.1.1 圍護結構的基本耗熱量圍護結構的基本耗熱量

15、可按下式計算：（2-22）式中 j部分維護結構的基本耗熱量，W； Ajj部分圍護結構的表面積，； Kjj部分圍護結構的傳熱系數，W/(m2·）； tR冬季室內計算溫度，； to,w空調室外計算溫度，； 圍護結構的溫差修正系數，可查得。2.4.1.2 圍護結構附加耗熱量朝向修正率不同朝向的圍護結構，受到的太陽輻射熱量是不同的；同時，不同的朝向，風的速度和頻率也不同。因此，規范規定對不同的垂直外圍護結構進行修正。修正率如表2-5。朝向修正率 表2-5朝向修正值北、東北、西北朝向010%東、西朝向-5%東南、西南朝向-10%-15%南向-15%-30%風力附加率規范規定在不避風的高地、河邊

16、、海岸、曠野上的建筑物以及城鎮、廠區內特別高的建筑物，垂直的外圍護結構熱負荷附加5%10%。外門附加率為加熱開啟外門時侵入的冷空氣，對于短時間開啟無熱風幕的外門，可以用外門的基本耗熱量乘上按表2-6中查出的相應的附加率。陽臺門不考慮外門附加率。外門附加率（%） 表2-6建筑物性質附加率公共建筑或生產廠的主要出入口500%民用建筑或工廠輔助建筑，當期樓層為n時有兩個門斗的三層外門60n有門斗的雙層外門80n無門斗的單層外門65n高度附加率當民用建筑和工業企業輔助建筑的房間凈高超過4m時，每增加1m，附加率為2%，但最大附加率不超過15%。高度附加率應加在基本耗熱量和其他附加耗熱量的總和上。2.4

17、.2 門窗縫隙滲入冷空氣的耗熱量有空調的房間內通常保持正壓，因而在一般情況下，不計算門窗縫隙滲入室內的冷空氣的耗熱量。2.5濕負荷濕負荷是指空調房間的濕源向室內的散濕量，也就是為維持室內含濕量恒定需從房間除去的濕量。因為一般的民用建筑中只有人體散濕，所以一般只計算人體散濕量作為濕負荷。人體散濕量可按下式計算：（2-23）式中 人體散濕量，kg/s； g成年男子的小時散濕量，g/h，可查得。 n,同式（2-11）2.6新風負荷空調系統中引入新風是保障良好室內品質的關鍵。在夏季室外空氣焓值和氣溫高于室內時，空調系統為處理新風勢必消耗冷量。而冬季室外氣溫比室內低且含濕量也低時，空調系統為加熱、加濕新

18、風勢必消耗能量。據調查，空調工程中處理新風的能耗要占到總能耗的25%30%，對于高級丙谷胺和辦公建筑可高達40%。可見，空調處理新風所消耗的能量是十分可觀的。所以，在滿足空氣品質的前提下，盡量選用較小的新風量。否則，空調制冷系統與設備的容量將增大。夏季，空調新風冷負荷按下式計算：（2-24）式中 夏季新風冷負荷，kW； 新風量，kg/s； ho室外空氣的焓值，kJ/kg； hR室內空氣的焓值，kJ/kg。冬季，空調新風熱負荷按下式計算：（2-25）式中 空調新風熱負荷，kW； cp空氣的定壓比熱，kJ/(kg·),取1.005kJ/(kg·)； to冬季空調室外空氣計算溫度

19、，； tR冬季空調室內空氣計算溫度，。二、計算實例以辦公室101為例進行計算，過程如下：已知條件：a. 西外墻：傳熱系數K=1.97W/(.)，III型墻，A=22.8b. 南外窗：傳熱系數K=3W/(.)，A=3.6c. 南外墻：傳熱系數K=1.97W/(.)，A=10.8d. 室內人員：6人e. 照明：225.72Wf. 設備：410.4W1. 夏季室內的冷負荷解：按已知條件，分項計算如下：西外墻冷負荷由表查得冷負荷計算溫度逐時值，即可按式（2-5）算出西外墻逐時冷負荷，計算結果列于表2-7中。西外墻冷負荷 表2-7時間7891011121314151617tc36.435.434.433

20、.532.832.432.132.132.332.833.7td2.12.12.12.12.12.12.12.12.12.12.1ka0.980.980.980.980.980.980.980.980.980.980.98kp0.940.940.940.940.940.940.940.940.940.940.94tR2626262626262626262626K1.971.971.971.971.971.971.971.971.971.971.97A22.822.822.822.822.822.822.822.822.822.822.8Qc425.18 383.81 342.43 305.19

21、 276.23 259.68 247.26 247.26 255.54 276.23 313.47 注：淮安夏季平均風速為2.6m/s，按式（2-4），o=10.46+3.95×2.6=20.73W/(。K)，查表2-2，k取0.98南外墻冷負荷由表查得冷負荷計算溫度逐時值，即可按式（2-5）算出南外墻逐時冷負荷，計算結果列于表2-8中。南外墻冷負荷 表2-8時間7891011121314151617tc3332.231.530.930.530.430.631.332.333.534.9td11111111111ka0.980.980.980.980.980.980.980.980.

22、980.980.98kp0.940.940.940.940.940.940.940.940.940.940.94tR2626262626262626262626K1.971.971.971.971.971.971.971.971.971.971.97A10.810.810.810.810.810.810.810.810.810.810.8Qc113.21 97.53 83.81 72.05 64.21 62.25 66.17 79.89 99.49 123.01 150.44 南外窗瞬時傳熱冷負荷由表可查得玻璃窗冷負荷計算溫度tc（）和各修正系數，按式（2-8）計算，結果列入表2-9中。南外窗

23、瞬時傳熱冷負荷 表2-9時間7891011121314151617tc2626.927.92929.930.831.531.932.232.232td33333333333tR2626262626262626262626Kw33333333333Cw11111111111Aw3.63.63.63.63.63.63.63.63.63.63.6Qc32.40 42.12 52.92 64.80 74.52 84.24 91.80 96.12 99.36 99.36 97.20 透過南玻璃窗日射得熱引起的冷負荷由表可查出各修正系數，因為淮安（33.5°N）屬于北區，可由表查出北區有內遮陽的

24、玻璃窗冷負荷系數逐時值CLQ,和Dj，max。按式（2-11）可得出結果列于表2-10中。南窗透入日射得熱引起的冷負荷 表2-10時間7891011121314151617CLQ0.180.260.40.580.720.840.80.620.450.320.24Dj，max251251251251251251251251251251251Cs0.860.860.860.860.860.860.860.860.860.860.86Ci0.50.50.50.50.50.50.50.50.50.50.5Ca0.750.750.750.750.750.750.750.750.750.750.75Aw3

25、.63.63.63.63.63.63.63.63.63.63.6Qc52.45 75.77 116.56 169.02 209.82 244.79 233.13 180.67 131.13 93.25 69.94 地面冷負荷因為下面是不裝空調的地下室，所以地面的冷負荷要按內圍護結構來計算，查表得地面的傳熱系數K=1.01W/(.)，則按式（2-6）計算。人員散熱引起的冷負荷當室溫為26時，可由表查得每人散發的顯熱和潛熱量以及辦公室的群集系數，由表查得人體顯熱散熱冷負荷系數逐時值（注意：8:00為人員進入室內的第一小時）按式（2-12）計算人體顯熱散熱逐時冷負荷，按式（2-13）計算人體潛熱引起

26、的冷負荷，將兩者結果相加即為人員散熱引起的總的冷負荷，計算結果列于表2-11。人員散熱引起的冷負荷 表2-11時間7891011121314151617CLQ00.510.610.670.720.760.80.820.840.380.3qs60.560.560.560.560.560.560.560.560.560.560.5n666666666660.930.930.930.930.930.930.930.930.930.930.93ql73.373.373.373.373.373.373.373.373.373.373.3Q總409.01 581.18 614.94 635.20 652.

27、08 665.58 679.09 685.84 692.59 537.30 510.29 照明散熱引起的冷負荷由于明裝熒光燈，鎮流器在室內，故鎮流器消耗功率系數n1取1.2，燈罩隔熱系數n2取0.6。由表查得照明散熱冷負荷系數，按式（2-15）計算，計算結果列入表2-12中。照明散熱形成的冷負荷 表2-12時間7891011121314151617CLQ0.380.710.80.850.880.910.920.930.940.590.26n11.21.21.21.21.21.21.21.21.21.21.2n20.60.60.60.60.60.60.60.60.60.60.6N225.7222

28、5.72225.72225.72225.72225.72225.72225.72225.72225.72225.72Q61.76 115.39 130.01 138.14 143.02 147.89 149.52 151.14 152.77 95.89 42.25 設備散熱形成的冷負荷因為在辦公室中主要是辦公設備，所以按式（2-21）計算出設備的實際散熱量，再由表查出設備顯熱散熱冷負荷系數CLQ,再按式（2-16）計算出設備散熱形成的冷負荷，計算結果列于表2-13中。設備散熱形成的冷負荷 表2-13時間7891011121314151617CLQ0.770.90.930.950.960.970

29、.970.980.980.220.09q410.4410.4410.4410.4410.4410.4410.4410.4410.4410.4410.4Q316.01 369.36 381.67 389.88 393.98 398.09 398.09 402.19 402.19 90.29 36.94 由于室內壓力大于大氣壓力，所以不考慮由室外空氣滲透所引起的冷負荷。將上述各項計算結果列于表2-14中，并逐時相加，來求得辦公室101的冷負荷值。各項逐時冷負荷匯總表 表2-14時間7891011121314151617西外墻425.18 383.81 342.43 305.19 276.23 25

30、9.68 247.26 247.26 255.54 276.23 313.47 南外墻113.21 97.53 83.81 72.05 64.21 62.25 66.17 79.89 99.49 123.01 150.44 南外窗傳熱32.40 42.12 52.92 64.80 74.52 84.24 91.80 96.12 99.36 99.36 97.20 南外窗透入日射得熱52.45 75.77 116.56 169.02 209.82 244.79 233.13 180.67 131.13 93.25 69.94 地面151.29151.29151.29151.29151.29151

31、.29151.29151.29151.29151.29151.29人員409.01 581.18 614.94 635.20 652.08 665.58 679.09 685.84 692.59 537.30 510.29 照明61.76 115.39 130.01 138.14 143.02 147.89 149.52 151.14 152.77 95.89 42.25 設備316.01 369.36 381.67 389.88 393.98 398.09 398.09 402.19 402.19 90.29 36.94 總計1561.31 1816.44 1873.64 1925.57 1

32、965.14 2013.80 2016.34 1994.41 1984.36 1466.61 1371.82 由表2-14可以看出，辦公室101最大冷負荷值出現在13:00時，其值為2016.34W。2. 冬季熱負荷圍護結構的耗熱量由已知條件可按式（2-22）計算出基本耗熱量，溫差修正系數可由表查得，附加耗熱量也可按表查得，計算結果列入表2-15中。圍護結構耗熱量計算表 表2-15編號及名稱圍護結構室內計算溫度室外計算溫度溫差修正基本耗熱量耗熱量修正房間熱負荷101名稱面積A（）傳熱系數KW/（.）to,m（）Ta（）aQc（W）朝向修正率（%）風力附加（%）高度附加Q（W）西外墻22.81.

33、9720-5.211131.88-5%001930.85南外墻10.81.971536.16 -20%00南外窗3.631272.16 -20%00地面20.521.010.4208.91000注：因為有地下室，所以地面按內圍護結構計算冷風滲透耗熱量計算因為空調房間內保持正壓，所以冷風滲透耗熱量可忽略不計。因此辦公室101的熱負荷為1930.85W。3. 濕負荷因為辦公室里一般只有人體散濕量，所以由已知條件知，辦公室101里有6個人，g和可由表查得，g=109g/h,=0.93則按式（2-23）計算，=0.278×6×0.93×109×10-6=1.69

34、×10-4kg/s。其余的房間用同樣的方法計算可得出，現將整個建筑的負荷匯總。冷負荷匯總(W) 表2-16時間7891011121314151617一樓34777.13 42832.35 47886.21 52344.82 55486.04 58501.70 59438.21 57559.06 55244.98 44013.99 39495.81 二樓45534.85 57036.85 61398.18 62999.23 63410.64 64418.87 66635.27 67648.30 67662.68 52527.16 46714.34 三樓42262.00 52678.55

35、 57459.93 60171.78 61645.05 63532.25 65715.64 66245.30 65838.11 52776.26 47006.47 四樓52629.37 66172.15 71572.06 73729.03 74444.93 75879.63 78861.05 80401.10 80633.49 63562.52 56517.90 五樓52629.37 66172.15 71572.06 73729.03 74444.93 75879.63 78861.05 80401.10 80633.49 63562.52 56517.90 六樓52629.37 66172.15 71572.06 73729.03 74444.93 75879.63 78861.05 80401.10 80633.49 63562.52 56517.90 七樓52629.37 66172.15 71572.06 73729.03 74444.93 75879.63 78861.05 80401.10 80633.49 63562.52 56517.90 八樓52629.37 66172.15 71572.06 73729.03 74444.93 75879.63 78861.05 80401.10 80633.49 63562.52 56517.9