空调系统冬季热负荷计算方法.docx

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1、GB50736-2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（以下简称规范）第7.2. 1条规定：“施工图设计阶段应对空调区的冬季热负荷进行计算”。空调负荷计算书是施工图审查的要点之一。在施工图的设计说明中应标明空调系统热负荷及热负荷指标。规范和全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力（以下简称技术措施）均对空调系统热负荷的确定方法作出了相应的规定。空调系统热负荷计算的相关规定（1）规范对空调系统热负荷计算的规定规范第5. 2. 2条规定：“冬季供暖通风系统的热负荷应根据建筑物下列散失和获得的热量确定:1）围护结构的耗热量；2）加热由外门、窗缝隙渗入室内的冷空气耗热量；3）加热由外门开启时经外门

2、进入室内的冷空气耗热量;4）风耗热量；5）通过其他途径散失或获得的热量。规范7. 2.13条规定：“空调区的冬季热负荷，宜按本规范第5. 2节的规定计算;计算时，室外计算温度应采用冬季空调室外计算温度，并扣除室内设备等形成的稳定散热量。”规范第7.2.14条规定：“空调系统的冬季热负荷，应按所服务各空调区热负荷的累计值确定，除空调风管局部布置在室外环境的情况外,可不计入各项附加热负荷。”规范条文说明第7.2. 13条还有如下表述：“空调区的冬季热负荷和供暖房间热负荷的计算方法是相同的”（2）技术措施对空调系统热负荷计算的规定技术措施第5. 2. 12条规定：”空调系统的冬季热负荷，应根据下列各

3、项确定:1）通过围护结构的传热量；2 ）由于室外空气侵入而散失的热量；3 ）加热新风所需的热量。”调系统热负荷计算的讨论（1）两种空调系统热负荷计算方法空调系统热负荷的第一种计算方法是通过在焰湿图h d图）上绘制冬季空气处理过程计算确定。采用这种计算方法不容易出现错误，得到的结果准确，但是计算过程略微复杂。空调系统热负荷的第二种计算方法是分别计算室内热负荷和新风热负荷，两者之和即为空调系统热负荷。由于供暖系统热负荷中围护结构耗热量、渗透或侵入等方式进入室内的冷空气耗热量和通风耗热量等均是采用温差计算的显热负荷，故一些人认为空调系统热负荷等于室内显热负荷与新风显热负荷之 和,例如在有些专业书籍中

4、认为空调新风热负荷应采用显热负荷计算，有些空调负荷计算软件中空调新风热负荷按照显热负荷进行计算。但是，在实际设计过程中，对于有加湿的空调系统的热负荷，按照第二种计算方法仅计算显热负荷得到的结果比按第一种计算方法得到的结果偏小。究竟是什么原因导致了 2种计算方法的差异？下面以常见的一次回风空调系统的冬季空气处理过程为例进行讨论。（2） 一次回风空调系统的冬季空气处理过程典型的一次I可风空调系统的示意图见图1。冬季工况下，新风经预热盘管预热后与回风混合，混合后的空气经加热盘管二次加热和加湿器加湿处理后送入室内。新风菰混合 加热等均加湿图1 一次回风空调系统示意图-家族工程中常用的加湿方法有等焰加湿

5、和等温加湿2种。中等焰加湿可采用湿膜加湿、高压喷雾加湿、超声波加湿和喷水室喷淋循环水加湿等方法，等温加湿可采用干蒸汽加湿、电极加湿、电热加湿和红外线加湿等方法。W室外设计状态点1%新风预热后状态点 C新回风混合状态点H加热后状态点 S送风状态点 N室内设计状态点热湿比图2等始加湿一次回风空调系统冬季空气处理过程岸S窗新风一“他认%混合加热 等温 观热 5 C/, S N、/1加湿Hi加热后状态点图3等温加湿一次回风空调系统冬季空气处理过程 总描豕族图2 , 3分别为等焰加湿和等温加湿的一次回风空调系统冬季空气处理过程h-d图。对于室内湿度要求不严格的场所，图1中的加湿器可以取消。图4为不加湿的

6、一次回风空调系统冬季空气处理过程h d图。(3)空调系统热负荷的构成空调系统热负荷实际上就是供给空气处理机组的各项热量之和。供给空气处理机组的热量主要包括供给新风预盘管的新风预热量、供给加热盘管的二次加热量和供给加湿器的热量。故空调系统热负荷可以表示为Q = Qi + Q2 + Q3式中Q为空调系统热负荷，k w； Q 1为新风预热量，kW； 2为加热盘管二次加热量，k W； Q 3为供给加湿器的热量，k Wo(4)等熔加湿空调系统热负荷对于图2所示的等焰加湿一次回风空调系统冬季空气处理过程，新风预热量Q1、加热盘管二次加热量Q 2、供给加湿器的热量Q 3分别为Qi = G(% hw )( 2

7、)Q = GCih -hc) = G(n - Ac) +G(zs - An)=GxOiNhw ) +G(s - An)(3)Q3 = G(hs -hH) = 0哽.式(2 ) ( 4 )中G X为新风量，k g / s ； G为空调系统送风量，g / s ；h为湿空气的比焰，k J / kg；下标表示对应的状态点。故等焰加湿空调系统的热负荷可以表示为Q G ( h hw)+ G( In )暧4徜式(5)中，G ( h s-h N)即为室内全热负荷，GX ( h N -h W )为新风全热负荷。因此，等焰加湿空调系统的热负荷为室内全热负荷与新风全热负荷之和。因为室内全热负荷为室内显热负荷与室内潜

8、热负荷之和，新风全热负荷为新风显热负荷与新风潜热负荷之和，故等焰加湿空调系统的热负荷也可表示为Q = Qnx + Qxx + Qnq + Qxq式中QNX为室内显热负荷，k W； QXX为新风显热负荷，W； QNQ为室内潜热负荷，k W； QXQ为新风潜热负荷，k Wo冬季室内湿源散湿产生的室内潜热负荷会导致室内全热负荷减小，若计算中室内显热负荷、新风显热负荷和新风潜热负荷取正值，则室内潜热负荷应取负值。应当特别指出，对于舒适性空调系统，当冬季室内潜热负荷主要是由人员散湿引起时，由于人员数量的不稳定性，冬季室内潜热负荷应按照室内人员数量的最小值进行计算和取值；当室内人员数量的最小值难以确定时，

9、可取冬季室内潜热负荷为零，时冬季室内热负荷即为冬季室内显热负荷。由于新风潜热负荷(正值)与室内潜热负荷(负值或零)和不为零(大于零)，故等焰加湿空调系统的热负荷不等于(大于)室内显热负荷与新风显热负荷之和。因此在计算空调系统的热负荷时，不能简单地套用仅考虑显热负荷的供暖系统热负荷计算方法。另外由式(4) , ( 5)可知，等熔加湿空调系统中加湿器不承担热负荷，空调系统热负荷全部由新风预热盘管和加热盘管来承担。(5)等温加湿空调系统热负荷对于图3所示的等温加湿一次回风空调系统冬季空气处理过程，新风预热量Q 1的表达与式(2 )相同，加热盘管二次加热量Q 2、供给加湿器的热量Q 3分别为Q2 =

10、GUiH he)(7)Q3 = G(hs )马,函唠)由式(1 ) , ( 2 ) , (7) , ( 8 )得到等温加湿空调系统热负荷的计算式与式(5 )相同，这表明空调系统无论采用等焰加湿还是等温加湿方案，供给空气处理机组的热量是相同的，空调系统热负荷也相同。同样，等温加湿空调系统的热负荷大于室内显热负荷与新风显热负荷之和，采用与供暖热负荷相同的仅考虑显热负荷的计算方法也将导致计算结果错误。等温加湿空调系统的新风预热量与加热盘管二次加热量之和为Qi +Q2 = G(wl -w) +G( hQ (9)湿空气比焙计算式为2 = +(2 500+ 1. 84z) 上野殍式中C为干空气的比定压热容

11、，k J / （ k g ） ； t为湿空气的温度，； d为湿空气的含湿量，k g / k g。将式（1 0 ）代入式（9 ）,考虑式（1 0 ）中1.84 t数值相对较小，在计算过程中舍去，则等温加湿空调系统的新风预热量与加热盘管二次加热量之和又可表示为Ql + Q2 CG （乙 %w）+ CG（ts %N）运暖电复生）式（1 1 ）表明，等温加湿空调系统新风预热盘管和加热盘管承担的负荷为室内显热负荷与新风显热负荷之和，即空调系统显热负荷。空调系统的潜热负荷则由加湿器承担。综上所述，空气处理机组采用等焰加湿或等温加湿方案在进行热源容量计算和加热设备选型时存在一定差异。采用等焰加湿的机组，空调

12、系统潜热负荷由加热盘管承担，计算供给加热盘管的热源容量和加热盘管选型时需要考虑这部分热负荷；采用等温加湿的机组，空调系统潜热负荷由加湿器承担，因为加湿器一般采用单独热源，计算供给加热盘管的热源容量和加热盘管选型时则不应考虑这部分热负荷。（6）不加湿空调系统热负荷对于图4所示的不加湿一次回风空调系统冬季空气处理过程，空调系统热负荷计算式在形式上与式（5 ）相同。将式（10）代入式（5）,考虑式（1 0 ）中1 . 84 t数值相对较小，在计算过程中舍去，则不加湿空调系统的热负荷可表示为Q = G(g 加)+Gs M)cG (乙、一v ) + cG(ts )式（12）表明，不加湿空调系统的热负荷既

13、可以表示为室内全热负荷和新风全热负荷之和，也可以表示为室内显热负荷与新风显热负荷之和，故可以采用与供暖系统热负荷相同的计算方法。从另一个角度来理解，空调系统不加湿的情况卜由于新风潜热负荷与室内潜热负荷绝对值相等而符号相反，空调系统潜热负荷为零，故不加湿空调系统的热负荷等于空调系统显热负荷，即室内显热负荷与新风显热负荷之和。结论1）有加湿空调系统冬季热负荷计算方法与供暖系统热负荷计算方法不同。有加湿空调系统的热负荷是室内全热负荷和新风全热负荷之和，计算时应考虑新风潜热负荷和室内潜热负荷；新风热负荷应采用以室内外空气比焰差计算的新风全热负荷，不应采用以温差计算的新风显热负荷。2）不加湿空调系统的热负荷可采用与供暖系统热负荷相同的计算方法，室内热负荷和新风热负荷可按显热负荷计算。3）等焰加湿空调系统潜热负荷由加热盘管承担，计算供给加热盘管的热源容量和加热盘管选型时应考虑该部分负荷；等温加湿空调系统潜热负荷由加湿器承担，计算供给加热盘管的热源容量和加热盘管选型时不应考虑该部分负荷。