夏季冷负荷计算问题解析

【规范规定】

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50736—2012）

7.2.3 空调区的夏季冷负荷，应根据各项得热量的种类、性质以及空调区的蓄热特性，分别进行计算。

7.2.6 空调区的夏季冷负荷计算，应符合下列规定：

1.舒适性空调可不计算地面传热形成的冷负荷；工艺性空调有外墙时，宜计算距外墙2m范围内的地面传热形成的冷负荷。

2.计算人体、照明和设备等散热形成的冷负荷时，应考虑人员群集系数、同时使用系数、设备功率系数和通风保温系数等。

3.屋顶处于空调区之外时，只计算屋顶进入空调区的辐射部分形成的冷负荷；高大空间采用分层空调时，空调区的逐时冷负荷可按全室性空调计算的逐时冷负荷乘以小于1的系数确定。

7.2.7 空调区的夏季冷负荷宜采用计算软件进行计算；采用简化计算方法时，按非稳态方法计算的各项逐时冷负荷，宜按下列方法计算。

1.通过围护结构传入的非稳态传热形成的逐时冷负荷，按式（7.2.7-1）～式（7.2.7-3）计算：

CL_Wq=KF（t_wlq-t_n） （7.2.7-1）

CL_Wm=KF（t_wlm-t_n） （7.2.7-2）

CL_Wc=KF（t_wlc^-tn） （7.2.7-3）

式中 CL_Wq——外墙传热形成的逐时冷负荷（W）；

CL_Wm——屋面传热形成的逐时冷负荷（W）；

CL_Wc——外窗传热形成的逐时冷负荷（W）；

K——外墙、屋面或外窗传热系数[W/（m²·K）]；

F——外墙、屋面或外窗传热面积（m²）；

t_wlq——外墙的逐时冷负荷计算温度（℃），可按本规范附录H确定；

t_wlm——屋面的逐时冷负荷计算温度（℃），可按本规范附录H确定；

t_wlc——外窗的逐时冷负荷计算温度（℃），可按本规范附录H确定；

t_n——夏季空调区设计温度（℃）。

2.透过玻璃窗进入的太阳辐射得热形成的逐时冷负荷，按式（7.2.7-4）计算：

CL_C=C_clCC_zD_JmaxFC （7.2.7-4）

C_z=C_wC_nC_s （7.2.7-5）

式中 CL_C——透过玻璃窗进入的太阳辐射得热形成的逐时冷负荷（W）；

C_clC——透过无遮阳标准玻璃太阳辐射冷负荷系数，可按本规范附录H确定；

C_z——外窗综合遮挡系数；

C_w——外遮阳修正系数；

C_n——内遮阳修正系数；

C_s——玻璃修正系数；

D_Jmax——夏季日射得热因数最大值，可按本规范附录H确定；

F_C——窗玻璃净面积（m²）。

3.人体、照明和设备等散热形成的逐时冷负荷，分别按式（7.2.7-6）～式（7.2.7-8）计算：

式中 CL_rt——人体散热形成的逐时冷负荷（W）；

——人体冷负荷系数，可按本规范附录H确定；

ϕ——群集系数；

Q_rt——人体散热量（W）；

CL_zm——照明散热形成的逐时冷负荷（W）；

——照明冷负荷系数，可按本规范附录H确定；(www.xing528.com)

C_zm——照明修正系数；

Q_zm——照明散热量（W）；

CL_sb——设备散热形成的逐时冷负荷（W）；

——设备冷负荷系数，可按本规范附录H确定；

C_sb——设备修正系数；

Q_sb——设备散热量（W）。

7.2.8 按稳态方法计算的空调区夏季冷负荷，宜按下列方法计算。

1.室温允许波动范围大于或等于±1.0℃的空调区，其非轻型外墙传热形成的冷负荷，可近似按式（7.2.8-1）计算：

式中 t_zp——夏季空调室外计算日平均综合温度（℃）；

t_wp——夏季空调室外计算日平均温度（℃）按本规范第4.1.10条规定确定；

J_p——围护结构所在朝向太阳总辐射照度的日平均值（W/m²）；

ρ——围护结构外表面对于太阳辐射热的吸收系数；

α_w——围护结构外表面换热系数[W/（m²·K）]。

2.空调区与邻室的夏季温差大于3℃时，其通过隔墙、楼板等内围护结构传热形成的冷负荷可按式（7.2.8-3）计算：

式中 CL_Wn——内围护结构传热形成的冷负荷（W）；

——邻室计算平均温度与夏季空调室外计算日平均温度的差值（℃）。

《煤炭工业供热通风与空气调节设计规范》（GB/T 50466—2008）

4.2.2 空气调节的冷负荷应对空气调节区进行逐项逐时的计算。

【解析】

（1）空调区的夏季冷负荷计算

地面传热形成的冷负荷：对于工艺性空调区，当有外墙时，距外墙2m范围内的地面，受室外气温和太阳辐射热的影响较大，测得地面的表面温度比室温高1.2～1.26℃，即地面温度比西外墙的内表面温度还高。分析其原因，可能是混凝土地面的K值比西外墙的要大一些的缘故，所以规定距外墙2m范围内的地面须计算传热形成的冷负荷。对于舒适性空调区，夏季通过地面传热形成的冷负荷所占的比例很小，可以忽略不计。

人体、照明和设备等散热形成的冷负荷：非全天工作的照明、设备、器具以及人员等室内热源散热量，因具有时变性质，且包含辐射成分，所以这些散热曲线与它们所形成的负荷曲线是不一致的。根据散热的特点和空调区的热工状况，按照空调负荷计算理论，依据给出的散热曲线可计算出相应的负荷曲线。在进行具体的工程计算时可直接查计算表或使用计算机程序求解。

人员“群集系数”，是指根据人员的年龄、性别构成以及密集程度等情况不同而考虑的折减系数。人员的年龄和性别不同时，其散热量和散湿量就不同。如成年女子的散热量、散湿量约为成年男子散热量的85%，儿童散热量、散湿量约为成年男子散热量的75%。

设备的“功率系数”，是指设备小时平均实耗功率与其安装功率之比。

设备的“通风保温系数”，是指考虑设备有无局部排风设施以及设备热表面是否保温而采取的散热量折减系数。

公共建筑的高大空间一般采用分层空调，利用合理的气流组织，仅对下部空调区进行空调，而对上部较大的空间不空调，仅通风排热。由于分层空调具有较好的节能效果，因此，采用分层空调的高大空间，其空调区的冷负荷应小于高大空间的全室性空调冷负荷，计算时应进行折减。

（2）空调冷负荷非稳态计算方法

目前空调冷负荷计算中，主要有谐波法和传递函数法两种方法，二者计算方法虽不同，但均能满足空调冷负荷计算要求，其共同点是：将研究的传热过程视为非稳定过程，在原理上对得热量和冷负荷进行区分；将研究的传热过程视为常系数线性热力系统，其重要特性是可以应用叠加原理，同时系统特性不随时间变化。经研究比较，二者计算结果具有较好一致性。由于空调冷负荷计算是一个复杂的动态过程，计算过程繁琐，数据处理量大，因此，国内外的暖通空调设计中普遍采用专用空调冷负荷计算软件进行计算；为了使计算更加准确合理，编制组对目前国内常用空调负荷计算软件进行了比较研究，并对其计算模型作出适当规整更新，确保现有版本的计算结果具有较好的一致性。

玻璃修正系数C_s为相对于3mm标准玻璃进行的修正。不同种类玻璃的光学性能不尽一致。在实际计算中，对每种玻璃都进行透过其的太阳总辐射照度的计算是不现实的。所以在实际计算中，按3mm标准玻璃进行计算夏季太阳总辐射照度，其他类型的玻璃的夏季太阳总辐射照度通过玻璃修正系数G_s进行修正计算获得。

注：标准工况是指室外空气对流换热系数α_w=18.6W/（m²·K），室内对流换热系数α_n=8.7W/（m²·K）。

玻璃修正系数C_s、遮阳修正系数、人员集群系数、照明修正系数和设备修正系数，可根据实际情况查有关空调冷负荷计算资料获得。

（3）空调冷负荷稳态计算方法

对于一般要求的空调区，由于室外扰动因素经历了围护结构和空调区的双重衰减作用，负荷曲线已相当平缓，为减少计算工作量，对非轻型外墙，室外计算温度可采用日平均综合温度代替冷负荷计算温度。

邻室计算平均温度与夏季空调室外计算日平均温度的差值Δt_ls可参考表3-1确定。

表3-1 邻室计算平均温度与夏季空调室外计算日平均温度的差值 （单位：℃）