變風量空調負荷及送風量計算
發布日期：2019-07-01 12:16 點擊：
冷負荷計算
冷負荷計算的目的，是爲了确定建築物每一模數，或每一房間的最大負荷量，進而求得它們需要的最大送風量。在此基礎上，再求得整個系統，乃至整幢建築物所需要的負荷量。
由于變風量系統能夠爲單台末端裝置，或一群末端裝置提供溫度控制，所以，在模數化的建築物内應用這種系統非常合理，因此，要計算單個建築模數的冷負荷。但如果建築平面幾何形狀不規則，難以模數化，則應逐個房間計算冷負荷。
冷負荷的計算方法多種多樣，可以用傳統的手算法，但更廣泛使用的，應該是利用已有的程序，采用計算機進行計算。這裏着重介紹冷負荷系數計算法。在應用這一計算方法時，透過玻璃窗的日射得熱,引起的冷負荷和外圍護結構瞬變傳熱引起的冷負荷應分朝向逐時計算，而内部熱源(如人員、燈光等)帶給室内的得熱造成的冷負荷，也應按冷負荷系數法進行計算。
1.單個房間(或單個建築模數)的冷負荷計算
房間冷負荷包括來自太陽，傳熱、燈光、人員以及室内各種機械設備等散到室内的熱量。在作變風量系統設計時，可先算單個房間的顯熱負荷，而潛熱負荷和新風負荷則可作爲建築分區負荷或一個空調系統的負荷的一部分進行計算。
在作房間冷負荷計算時，應注意以下兩點：
首先，當房間隻有一個朝向的外圍護結構時，該房間的最大冷負荷應是與該朝向外圍護結構的瞬時最大得熱相一緻。這時，應取該朝向外圍護結構的瞬時最大得熱值。當房間有兩個以上朝向的外圍護結構時，則應計算各朝向圍護結構的瞬時綜合最大得熱值。
其次，燈光和人體得熱計算，其同時使用系數均應取1.0。
2.分區或分系統的冷負荷計算
變風量系統的最大優點，就在于它可以在建築物的分區（或整幢建築物）内、或在一個空調系統内，實現能量供應的自動轉移，以符合實際的需要，從而節能。
分區負荷的計算，就像單個房間或單個模數的負荷計算一樣，先作顯熱負荷計算，其顯熱負荷包括同時出現的太陽得熱負荷、傳熱負荷、人員和燈光負荷（或各種設備産生的得熱負荷）。利用這個顯熱負荷值，便能夠計算出分區（或系統）所需要的送風量。
在有多個變風量系統的建築物内，便會選有多台空氣處理裝置，每台裝置的大小都是按其所服務範圍的分區負荷（即系統負荷，這時應包括潛熱負荷和新風負荷）來選擇的。然後，計算整幢建築物的綜合最大負荷，用這個負荷值（除包括潛熱負荷和新風負荷外，還包括風機和管道得熱造成的冷負荷）去選擇制冷設備。選擇制冷設備時，應該留有一定的附加容量。
3.單個房間需要的送風量
每個房間在以夏季标準天作爲室外條件進行的負荷計算中，可以在24小時逐時負荷中選出一個最大值，以此作爲房間最大負荷，并在此基礎上計算房間所需要的最大送風量。
基本計算公式：
式中 L——送風量，m3/h；
Qq、Qx——空調送風所要吸收的全熱餘熱和顯熱餘熱，W；
ρ——空氣密度，kg/m3，可取ρ＝1.2；
c——空氣定壓比熱，kJ/kg·℃，可取c＝1.01；
In、Is——室内空氣焓值和送風狀态空氣焓值，kJ/kg；
tn、ts——室内空氣溫度和送風溫度，℃。
通常而言，辦公建築物内，當房間有人使用，或者是在出現部分負荷的情況下，空調系統所提供的最小風量爲13～14m3/h·m2較爲合适。在人員很少的建築物内，建議可将最小風量降低至11 m3/h·m2左右。一般情況下，内區房間的最大設計風量爲22.5～18.5 m3/h·m2，周邊區房間最大設計風量爲22.5～27.0 m3/h·m2，在這樣的設計風量下，即使房間出現最小負荷狀态，隻要房間裏仍然有人員活動，燈也開啓，則房間内仍可維持足夠的循環空氣量。
假如房間有必要的換氣次數的要求，房間上部的送風系統又受到各種限制而布置不甚合理，所采用的變風量末端裝置的調節性能又有限，那麽，房間的最大送風量将會大于上述數值。但即使這樣，最大送風量也應限制在37～45 m3/h·m2以下。
4. 負荷差異性
我們知道，一個變風量系統，其所有末端裝置負荷總和，應該大于該系統的負荷值。同樣，一幢設計有變風量系統的建築物，其總負荷值也小于各分區負荷，或各系統負荷的總和。這就是變風量空調系統的負荷差異性。建築物的大小、形狀、方位及使用狀況都會對其差異性程度産生影響。這種差異性在選擇變風量系統的空氣處理設備、風管尺寸、以及制冷設備時，是必須考慮的。
對一個較小的變風量系統，或實際上僅爲内區服務的系統來說，這個差異是很小的，所需空氣處理設備的容量有可能等于全部末端裝置空氣量總和的90%-95%。而對一個大系統來說，它既爲内區服務，也爲周邊區服務時，這個差異量就會增加，甚至系統空氣處理設備的容量，僅僅等于各個末端裝置空氣量總和的65%-70%。
一幢辦公性質的建築物，其内區的主要負荷是人員和燈光産生的負荷，這些負荷一天之中的變化程度取決于建築物的使用情況。因此，辦公性質的建築物内區，負荷差異性很小。而相對一幢學校來說，其人員負荷會頻繁變化，負荷差異性就相當大。
同樣，在一幢大型建築物裏，它将會有多個變風量系統，需要多台空氣處理裝置，由一個集中的制冷機房供冷設備時，要再附加一個負荷差異值。
熱負荷計算
在變風量系統中，太陽、燈光和人員的得熱負荷都是冷負荷的一部分，而建築物的唯一熱負荷是由于外維護結構的傳熱和室外冷空氣滲透所産生的。因此，變風量系統熱負荷的計算方法與一般采暖熱負荷或定風量系統熱負荷計算方法一樣，在此就不再叙述。按典型房間或典型模數來進行熱負荷計算時，這種計算一般都會是重複的。由于基本熱負荷與太陽得熱沒有關系，所以，按典型房間或典型模數計算求得的基本熱負荷可以用于建築物的各個朝向，這就使熱負荷計算得以簡化。當然，屋頂的傳熱損失在任何時候都要專門計算的。
熱負荷的計算和和變風量方式以及相應的供熱方式是密切相關的。與變風量系統相适應的供熱方式主要有周邊區的輔助供熱系統、再熱式變風量系統的供熱、單風道變風量系統的供熱和值班供熱。因爲供熱的原理和所采取的手段各不相同。這時，傳熱的損失就要重點把握了。
送風量的計算
變風量系統應用于辦公性建築或學校建築，因爲這些建築物的各個房間往往都要求對室溫進行單獨控制。但是，變風量系統并不僅限這些應用場合，還可以廣泛的應用于商店、購物中心、圖書館、醫院等各類民用建築中，甚至還可以在某些工業建築中使用，總之，凡可以采用全空氣空調系統的地方，都可以采用變風量系統。
同任何一類空調系統一樣，變風量系統的負荷及送風量應經過計算确定。一般說，當室内希望維持在24℃和相對濕度爲50%時，對于一個玻璃窗面積占外圍護結構面積30-40%、室内的燈光負荷爲45-55W/m的房間來說，送風量保持在18-45m3/h·m之間，應該是足夠的。
冷負荷計算的目的，是爲了确定建築物每一模數，或每一房間的最大負荷量，進而求得它們需要的最大送風量。在此基礎上，再求得整個系統，乃至整幢建築物所需要的負荷量。
由于變風量系統能夠爲單台末端裝置，或一群末端裝置提供溫度控制，所以，在模數化的建築物内應用這種系統非常合理，因此，要計算單個建築模數的冷負荷。但如果建築平面幾何形狀不規則，難以模數化，則應逐個房間計算冷負荷。
冷負荷的計算方法多種多樣，可以用傳統的手算法，但更廣泛使用的，應該是利用已有的程序，采用計算機進行計算。這裏着重介紹冷負荷系數計算法。在應用這一計算方法時，透過玻璃窗的日射得熱,引起的冷負荷和外圍護結構瞬變傳熱引起的冷負荷應分朝向逐時計算，而内部熱源(如人員、燈光等)帶給室内的得熱造成的冷負荷，也應按冷負荷系數法進行計算。
1.單個房間(或單個建築模數)的冷負荷計算
房間冷負荷包括來自太陽，傳熱、燈光、人員以及室内各種機械設備等散到室内的熱量。在作變風量系統設計時，可先算單個房間的顯熱負荷，而潛熱負荷和新風負荷則可作爲建築分區負荷或一個空調系統的負荷的一部分進行計算。
在作房間冷負荷計算時，應注意以下兩點：
首先，當房間隻有一個朝向的外圍護結構時，該房間的最大冷負荷應是與該朝向外圍護結構的瞬時最大得熱相一緻。這時，應取該朝向外圍護結構的瞬時最大得熱值。當房間有兩個以上朝向的外圍護結構時，則應計算各朝向圍護結構的瞬時綜合最大得熱值。
其次，燈光和人體得熱計算，其同時使用系數均應取1.0。
2.分區或分系統的冷負荷計算
變風量系統的最大優點，就在于它可以在建築物的分區（或整幢建築物）内、或在一個空調系統内，實現能量供應的自動轉移，以符合實際的需要，從而節能。
分區負荷的計算，就像單個房間或單個模數的負荷計算一樣，先作顯熱負荷計算，其顯熱負荷包括同時出現的太陽得熱負荷、傳熱負荷、人員和燈光負荷（或各種設備産生的得熱負荷）。利用這個顯熱負荷值，便能夠計算出分區（或系統）所需要的送風量。
在有多個變風量系統的建築物内，便會選有多台空氣處理裝置，每台裝置的大小都是按其所服務範圍的分區負荷（即系統負荷，這時應包括潛熱負荷和新風負荷）來選擇的。然後，計算整幢建築物的綜合最大負荷，用這個負荷值（除包括潛熱負荷和新風負荷外，還包括風機和管道得熱造成的冷負荷）去選擇制冷設備。選擇制冷設備時，應該留有一定的附加容量。
3.單個房間需要的送風量
每個房間在以夏季标準天作爲室外條件進行的負荷計算中，可以在24小時逐時負荷中選出一個最大值，以此作爲房間最大負荷，并在此基礎上計算房間所需要的最大送風量。
基本計算公式：
式中 L——送風量，m3/h；
Qq、Qx——空調送風所要吸收的全熱餘熱和顯熱餘熱，W；
ρ——空氣密度，kg/m3，可取ρ＝1.2；
c——空氣定壓比熱，kJ/kg·℃，可取c＝1.01；
In、Is——室内空氣焓值和送風狀态空氣焓值，kJ/kg；
tn、ts——室内空氣溫度和送風溫度，℃。
通常而言，辦公建築物内，當房間有人使用，或者是在出現部分負荷的情況下，空調系統所提供的最小風量爲13～14m3/h·m2較爲合适。在人員很少的建築物内，建議可将最小風量降低至11 m3/h·m2左右。一般情況下，内區房間的最大設計風量爲22.5～18.5 m3/h·m2，周邊區房間最大設計風量爲22.5～27.0 m3/h·m2，在這樣的設計風量下，即使房間出現最小負荷狀态，隻要房間裏仍然有人員活動，燈也開啓，則房間内仍可維持足夠的循環空氣量。
假如房間有必要的換氣次數的要求，房間上部的送風系統又受到各種限制而布置不甚合理，所采用的變風量末端裝置的調節性能又有限，那麽，房間的最大送風量将會大于上述數值。但即使這樣，最大送風量也應限制在37～45 m3/h·m2以下。
4. 負荷差異性
我們知道，一個變風量系統，其所有末端裝置負荷總和，應該大于該系統的負荷值。同樣，一幢設計有變風量系統的建築物，其總負荷值也小于各分區負荷，或各系統負荷的總和。這就是變風量空調系統的負荷差異性。建築物的大小、形狀、方位及使用狀況都會對其差異性程度産生影響。這種差異性在選擇變風量系統的空氣處理設備、風管尺寸、以及制冷設備時，是必須考慮的。
對一個較小的變風量系統，或實際上僅爲内區服務的系統來說，這個差異是很小的，所需空氣處理設備的容量有可能等于全部末端裝置空氣量總和的90%-95%。而對一個大系統來說，它既爲内區服務，也爲周邊區服務時，這個差異量就會增加，甚至系統空氣處理設備的容量，僅僅等于各個末端裝置空氣量總和的65%-70%。
一幢辦公性質的建築物，其内區的主要負荷是人員和燈光産生的負荷，這些負荷一天之中的變化程度取決于建築物的使用情況。因此，辦公性質的建築物内區，負荷差異性很小。而相對一幢學校來說，其人員負荷會頻繁變化，負荷差異性就相當大。
同樣，在一幢大型建築物裏，它将會有多個變風量系統，需要多台空氣處理裝置，由一個集中的制冷機房供冷設備時，要再附加一個負荷差異值。
熱負荷計算
在變風量系統中，太陽、燈光和人員的得熱負荷都是冷負荷的一部分，而建築物的唯一熱負荷是由于外維護結構的傳熱和室外冷空氣滲透所産生的。因此，變風量系統熱負荷的計算方法與一般采暖熱負荷或定風量系統熱負荷計算方法一樣，在此就不再叙述。按典型房間或典型模數來進行熱負荷計算時，這種計算一般都會是重複的。由于基本熱負荷與太陽得熱沒有關系，所以，按典型房間或典型模數計算求得的基本熱負荷可以用于建築物的各個朝向，這就使熱負荷計算得以簡化。當然，屋頂的傳熱損失在任何時候都要專門計算的。
熱負荷的計算和和變風量方式以及相應的供熱方式是密切相關的。與變風量系統相适應的供熱方式主要有周邊區的輔助供熱系統、再熱式變風量系統的供熱、單風道變風量系統的供熱和值班供熱。因爲供熱的原理和所采取的手段各不相同。這時，傳熱的損失就要重點把握了。
送風量的計算
變風量系統應用于辦公性建築或學校建築，因爲這些建築物的各個房間往往都要求對室溫進行單獨控制。但是，變風量系統并不僅限這些應用場合，還可以廣泛的應用于商店、購物中心、圖書館、醫院等各類民用建築中，甚至還可以在某些工業建築中使用，總之，凡可以采用全空氣空調系統的地方，都可以采用變風量系統。
同任何一類空調系統一樣，變風量系統的負荷及送風量應經過計算确定。一般說，當室内希望維持在24℃和相對濕度爲50%時，對于一個玻璃窗面積占外圍護結構面積30-40%、室内的燈光負荷爲45-55W/m的房間來說，送風量保持在18-45m3/h·m之間，應該是足夠的。
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