民用建筑供暖通风与空气调节设计规范(空调冷负荷计算)

发布者:中建南方时间:2017-06-29

 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范

暖通空气调节符合下列要求条件之一时,应设置空气调节符合以下条件: 

1,采用采暖通风达不到人体舒适或机电设备等对室内环境的要求,或条件不允许、不经济时;2,采用采暖通风达不到工艺对室内温度、湿度、洁净度等要求时; 3,对提高工作效率和经济效益有显著作用时;4,对保证身体健康、促进康复有显著效果时。 

7.1.1 设置空气调节的条件。“采用采暖通风达不到人体舒适或机电设备等要求的室内环境”的情况一般指夏季室外空气温度不低于室内空气温度,无法通过通风降温的情况。“条件不允许、不经济”的情况举例:地下室发热量较大的机电设备用房,只要室外温度低于室内允许最高温度,理论上采用通风可以满足要求,但夏季温度较高的地区所需设计通风量很大,进排风口和风道尺寸占据空间很大,土建条件不能满足要求,也不可能为此增加层高,采用简单的空气调节设备往往更节省一次投资;一些空气调节建筑仅存在少量需冬季供暖的房间,为此设置独立的散热器采暖一次投资增加较大,如热负荷很大,利用较低温度的空气调节热水没有条件设置大量散热器时,可设置强制对流散热的风机盘管等。 当设置空调后,提高了人员工作效率,从而增加了经济效益;在医疗方面,设置空调后有益于疾病的康复和恢复疲劳等作用; 

7.1.2 高大空间仅下部为人员活动区时,宜采用分层空气调节。 

7.1.2 对于高大空间,当工艺或使用要求允许仅在下部区域进行空调时,采用分层式送风或下部送风的气流组织方式,可达到节能的目的。 

7.1.3 工艺性空气调节在满足工艺要求的条件下,宜减少空气调节区的面积和散热、散湿设备。  

7.1.3 此条仅限于民用建筑中的工艺性空气调节。工艺性空气调节对温湿度要求高,相应投资及运行费用也很高。在满足工艺要求的条件下,合理规划和布局,减少空调区的面积和散热、散湿设备,可达到节约投资及运行费用的目的。同时减少散热、散湿设备也利于达到温湿度控制要求。 

7.1.4 空气调节区内的空气压力应满足下列要求: 

1,舒适性空气调节区宜保持一定的正压。一般舒适性空气调节的室内正压值宜取 5Pa,最大不应超过 50Pa。2,工艺性空气调节区按工艺要求确定。 

7.1.4 空气调节区的空气压力。保持空气调节建筑对室外的相对正压,能防止室外空气侵入,有利于保证房间清洁度和室内参数少受外界干扰。因此有正压要求的空气调节区送风应根据区域的严密程度校核其新风量,例如公共建筑门厅等开敞高大空间,当送风为按人员卫生要求确定的最小新风量时,不应机械排风,以免大量室外空气侵入。 建筑物内不同的区域空气相对静压程度不同;例如:设置空气调节的电梯厅、走道,相对于办公等房间和卫生间,以及餐厅相对其他空气调节区和厨房,都应为正负压的中间区域;医院传染病房和一些设置空气调节设备的附属房间等,根据需要还应保持负压;因此对空气调节区域的正压和最小正压值不做强制性要求。 舒适性空气调节区域的正压值不应过大,新风量大于维持正压所需风量时,宜设机械排风并回收热量后将多余风量排出室外。工艺性空气调节区域指民用建筑中,工艺要求洁净度标准较高或温湿度精度较高的房间,以及有工艺要求的民用建筑,例如医院及其手术室(手术室及其附属用房正压和负压要求应符合《医院洁净手术部建筑技术规范》(GB 50333)的有关规定)等。 

7.1.5 舒适性空气调节的建筑热工设计应根据建筑物性质和所处的建筑气候分区,符合相关国家现行节能设计标准的规定。 

【条文说明】 7.1.5 舒适性空气调节的建筑热工设计。建筑热工设计包括以下各项:1,建筑围护结构的各项热工指标(围护结构传热系数、透明屋顶和外窗(包括透明幕墙)的遮阳系数、外窗和透明幕墙的气密性能);2,建筑窗墙面积比(包括透明幕墙)、屋顶透明部分与屋顶总面积之比;3,外门的设置要求;4,外部遮阳设施的设置要求;5,围护结构热工性能的权衡判断等。严寒和寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区的居住建筑应分别符合《民用建筑节能设计标准》(采暖居住建筑部分)(JGJ26)、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134)、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》(JGJ75)的有关规定。 公共建筑应符合《公共建筑节能设计标准》(GB 50189)的有关规定。 

7.1.6 工艺性空调区围护结构传热系数不应大于表 7.1.6 中规定的数值,并应符合相关国家现行节能设计标准的规定。 

【条文说明】7.1.6建筑物围护结构的传热系数 K值的大小,是能否保证空调区正常使用条件,影响空调工程综合造价高低,维护费用多少的主要因素之一。K 值愈小,则耗冷量愈小,空调系统愈经济。而 K值又受建筑结构与材料等投资影响,不能无限制地减小。传热系数 K值的选择与保 温材料价格及导热系数、室内外计算温差、初投资费用系数、年维护费用系数以及保温材料的投资回收年限等各项因素有关,而不同地区的热价、电价、水价、保温材料价格及系统工作时间等也不是不变的,很难给出一个固定不变的经济 K 值。因此,对工艺性空调而言,围护结构的传热系数应通过技术经济比较确定合理的 K 值。表 7.1.6 中围护结构最大传热系数 K 值,是仅考虑围护结构传热对空气调节精度的影响确定的。目前国家现行节能设计标准,对不同的建筑、气候分区,都有不同的最大 K 值规定。因此,当表中数值大于国家现行节能设计标准规定时,应取2者中较小的数值。 

7.1.7 工艺性空调区,当室温波动范围小于或等于±0.5℃时,其围护结构的热惰性指标,不应小于表 7.1.7 的规定。 

【条文说明】7.1.7 热惰性指标 D值直接影响室内温度波动范围,其值大则室温波动范围就小,其值小则相反。 

7.1.8 工艺性空调区的外墙、外墙朝向及其所在层次,应符合表 7.1.8的要求。  

【条文说明】7.1.8 根据实测表明,对于空调区西向外墙,当其传热系数为 0.34~0.40W/(m2·℃),室内外温差为 10.5~24.5℃时,距墙面 100mm 以内的空气温度不稳定,变化在±0.3℃以内;距墙面 100mm以外时,温度就比较稳定了。因此,对于室温允许波动范围大于或等于±1.0℃的空调区来说,有西向外墙,也是可以的,对人员活动区的温度波动不会有什么影响。但从减少室内冷负荷出发,则宜减少西向外墙以及其他朝向的外墙;如有外墙时,最好为北向,且应避免将空调区设置在顶层。 

为了保持室温的稳定性和不减少人员活动区的范围,对于室温允许波动范围为±0.5℃的空调区,不宜有外墙,如有外墙,应北向;对于室温允许波动范围为±0.1~0.2℃的空调区,不应有外墙。屋顶受太阳辐射热的作用后,能使屋顶表面温度升高 35~40℃,屋顶温度的波幅可达±28℃。为了减少太阳辐射热对室温波动要求小于或等于±0.5℃空调区的影响,所以规定当其在单层建筑物内时,宜设通风屋顶。在北纬 23.5°及其以南的地区,北向与南向的太阳辐射照度相差不大,且均较其他朝向小,故可采用南向或北向外墙。对于本规范第 7.1.9条来说,则可采用南向或北向外窗。 

7.1.9 工艺性空调区的外窗应符合下列要求: 

1,室温波动范围大于±1.0℃时,外窗宜设置在北向;2,室温波动范围为±1.0℃时,不应有东西向外窗;3,室温波动范围为±0.5℃时,不宜有外窗,如有外窗应设置在北向。 

【条文说明】7.1.9 工艺性空调区的外窗朝向。 

根据调查、实测和分析:当室温允许波动范围大于±1.0℃时,从技术上来看,可以不限制外窗朝向,但从降低空调系统造价考虑,应尽量采用北向外窗;室温允许波动范围为±1.0℃的空调区,由于东、西向外窗的太阳辐射热可以直接进入人员活动区,故不应有东、西向外窗;据实测,室温允许波动范围为±0.5℃的空调区,对于双层毛玻璃的北向外窗,室内外温差为 9.4℃时,窗对室温波动的影响范围在 200mm以内,故如有外窗,应北向。 

7.1.10 工艺性空调区的门和门斗,应符合表 7.1.10 的要求。舒适性空调区开启频繁的外门,宜设门、旋转门或弹簧门等,必要时设置空气幕。 

【条文说明】7.1.10 从调查来看,一般空调区的外门均设有门斗,内门(指空调区与非空调区或走廊相通的门)一般也设有门斗(走廊两边都是空调区的除外,在这种情况下,门斗设在走廊的两端)。与邻室温差较大的空调区,设计中也有未设门斗的,但在使用过程中,由于门的开启对室温波动影响较大,因此在后来也采取了一定的措施。按北京、上海、南京、广州等地空调区的实际使用情况,规定门两侧温差大于或等于 7℃时,应采用保温门;同时对工艺性(即对室内温度波动范围要求较严格的)空调区的内门和门斗,作了如条文中表 7.1.10的有关规定。对舒适性空调区开启频繁的外门,也作了宜设门斗,必要时设置空气幕的规定,并增加了宜设置旋转门、弹簧门等要求。旋转门或弹簧门在现在的建筑物中被广泛应用,它能有效地阻挡通过外门的冷、热空气渗透。 

7.1.11 功能复杂、规模较大的公共建筑的空气调节系统方案设计时,宜通过全年能耗分析和投资及运行费用等的比较,进行优化设计。 

【条文说明】 7.1.11 空气调节系统方案比较要求。对规模较大、要求较高或功能复杂的建筑物,在确定空调方案时,原则上宜对各种可行的方案及运行模式进行全年能耗分析,才能使系统的配置最合理,从而实现系统设计、运行模式及控制策略的最优化。  

7.2 空调负荷计算 

7.2.1 除在方案设计或初步设计阶段可使用热、冷负荷指标进行必要的估算外,施工图阶段应对空调区进行冬季热负荷和夏季逐项逐时冷负荷计算。 

【条文说明】7.2.1 逐时冷负荷计算的要求。强制条文。近些年来,全国各地暖通工程设计过程中滥用单位冷热负荷指标的现象十分普遍。估算的结果当然总是偏大,并由此造成“一大三大”的后果,即总负荷偏大,从而导致主机偏大、管道输送系统偏大、末端设备偏大。由此给国家和投资者带来巨大损失,给节能和环保带来的潜在问题也是显而易见的,因而作此强制。 

7.2.2 空调区的夏季计算得热量应根据下列各项确定: 

1,通过围护结构传入的热量;2,通过外窗进入的太阳辐射热量;3,人体散热量;4,照明散热量;5,设备、器具、管道及其他内部热源的散热量;6,食品或物料的散热量;7,渗透空气带入的热量;8,伴随各种散湿过程产生的潜热量。 

7.2.2 空调区的夏季得热量。在计算得热量时,只能计算空调区域得到的热量(包括空调区自身的得热量和由空调区外传入的得热量,例如分层空调中的对流热转移和辐射热转移等),处于空调区域之外的得热量不应计算。明确指出食品的散热量应予以考虑,因为该项散热量对于若干民用建筑(如饭店、宴会厅等)的空调负荷影响颇大。 

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

7.2.3 本条从现代负荷计算方法的基本原理出发,规定了计算夏季冷负荷所应考虑的基本因素,强调指出得热量与冷负荷是两个不同的概念。以空气调节房间为例,通过围护结构进入房间的,以及房间内部散出的各种热量,称为房间得热量。为保持所要求的室内温度必须由空气调节系统从房间带走的热量称为房间冷负荷。两者在数值上不一定相等,这取决于得热中是否含有时变的辐射成分。当时变的得热量中含有辐射成分时或者虽然时变得热曲线相同但所含的辐射百分比不同时,由于进入房间的辐射成分不能被空气调节系统的送风消除,只能被房间内表面及室内各种陈设所吸收、反射、放热、再吸收,再反射、再放热……在多次放热过程中,由于房间及陈设的蓄热、放热作用,得热当中的辐射成分逐新转化为对流成分,即转化为冷负荷。显然,此时得热曲线与负荷曲线不再一致,比起前者,后者线型将产生峰值上的衰减和时间上的延迟,这对于削减空气调节设计负荷有重要意义。 

7.2.4 下列各项得热量不应将其逐时值直接作为冷负荷,并按非稳定传热方法计算其形成的冷负荷: 

 1,通过围护结构进入的非稳态传热得热量;2,透过外窗进入的太阳辐射得热量;3,人体散热得量;4,非全天使用的设备、照明灯具的散热得量等。 

7.2.4 明确规定了按非稳态传热方法进行负荷计算的各种得热项目。 

7.2.5 下列各项得热量,可按稳定传热方法计算其形成的冷负荷: 

 1,室温允许波动范围≥±1℃的舒适性空调区,通过非轻型外墙进入的传热量;2,空调区与邻室的夏季温差>3℃时,通过隔墙、楼板等内围护结构进入的传热量;3,人员密集场所、间歇供冷场所的人体散热量;4,全天使用的照明散热量,间歇供冷空调区的照明和设备散热量等;5,新风带来的热量。 

【条文说明】7.2.5 明确规定了按稳态传热方法进行负荷计算的各种得热项目。 

7.2.6 空调负荷宜采用建筑冷负荷计算软件进行计算;采用手算时,宜按以下方法进行计算: 

1 通过围护结构进入的非稳态传热形成的逐时冷负荷,宜按式(7.2.6-1)计算: 1 ( ) CL KF t t E wn = − (7.2.6-1) 

式中: CLE ——外墙、屋顶或外窗形成的逐时冷负荷(W); K ——外墙、屋顶或外窗传热系数[W/(m2·℃)]; F ——外墙、屋顶或外窗传热面积(m2); w1 t ——外墙、屋顶或外窗的逐时冷负荷计算温度(℃),可按本规范附录 H选用; nt ——夏季空调室内计算温度(℃)。 

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(7.2.6-2)计算: clW z J max CL C C D F W W = (7.2.6-2) 

式中: CLW ——透过玻璃窗进入的太阳辐射得热形成的逐时冷负荷(W); CclW ——冷负荷系数,可按本规范附录 H选用; Cz ——窗遮挡系数,可按本规范附录 H选用; DJ max ——日射得热因数最大值,可按本规范附录 H选用; FW ——窗玻璃净面积(m2)。 

3 人体、照明和设备等散热形成的冷负荷,宜按式(7.2.6-3)计算: CL C CQ = cl (7.2.6-3) 

式中: CL——人体、照明和设备等散热形成的逐时冷负荷(W); Ccl——冷负荷系数,可按本规范附录 H选用; C——修正系数,可按本规范附录 H选用; Q——人体、照明和设备散热量。  

【条文说明】7.2.6 目前空调负荷计算主要有谐波法和传递函数法两种方法,二者建模方法虽不同,但均能满足空调冷负荷计算要求。经研究比较,计算结果具有较好一致性。由于空调负荷计算是一个复杂的动态过程,建议采用计算机软件计算;条件不具备时,也可按附录 H 提供数据进行计算。 

7.2.7 对可按稳定传热方法计算的冷负荷,其室外或邻室计算温度及传热形成的冷负荷,宜按下列情况分别确定: 

1 对于室温允许波动范围大于或等于±1.0℃的空调区,其非轻型外墙的室外计算温度可采用近似室外计算日平均综合温度;按式(7.2.7-1)计算: wpz p wpJt tαρ = + (7.2.7-1) 

式中: zp t —— 夏季空调室外计算日平均综合温度(℃); 

wp t —— 夏季空调室外计算日平均温度(℃),按本规范第 4.1.10 条的规定采用; p J —— 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·℃)]。 

2 对于隔墙、楼板等内围护结构,当邻室为非空调区时,采用邻室计算平均温度,按式(7.2.7-2)计算: ls wp ls t =t +Δt (7.2.7-2) 

式中: ls t ——邻室计算平均温度(℃); wp t ——同式(7.2.7-1); ls Δt ——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(℃),宜按表 7.2.7采用。 

3 对于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(7.2.7-3)计算。( ) CL KF t t E zp n = − (7.2.7-3)  

式中: CLE 、K 、F 、 nt —— 同式(7.2.6-1); z p t ——同式(7.2.7-1); 

注:当屋顶处于空调区之外时,只计算屋顶传热进入空调区的辐射部分形成的冷负荷。 

4 空调区与邻室的夏季温差大于 3℃时,宜按式(7.2.7-4)计算通过隔墙、楼板等内围护结构传热形成的冷负荷:( ) CL KF t t Ein l s n = − (7.2.7-4) 

式中: CLEin—— 内围护结构传热形成的冷负荷(W); K 、F 、 nt —— 同式(7.2.6-3); 

l s t ——邻室计算平均温度(℃)。 

7.2.8 空调区的夏季冷负荷应满足下列规定: 

1 舒适性空调区,夏季可不计算通过地面传热形成的冷负荷;工艺性空调区有外墙时,宜计算距外墙 2m范围内地面传热形成的冷负荷; 

2 计算人体、照明和设备等冷负荷时,应考虑人员的群集系数、同时使用系数、设备功率系数和通风保温系数等; 

3 高大空间采用分层空调时,可按全室空调逐时冷负荷的综合最大值乘以小于1的经验系数,作为空调区的冷负荷。 

【条文说明】7.2.8 空调区的夏季冷负荷。地面传热形成的冷负荷:对于工艺性空气调节区,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。对于舒适性空气调节区,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气调节区的热工状况,按照负荷计算理论,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”,系指人员的年龄构成、性别构成以及密集程度等情况的不同而考虑的折减系教。年龄不同和性别不同,人员的小时散热量就不同。例如成年女子的散热量约为成年男子散热量的 85%,儿童散热量相当于成年男子散热量的 75%。 设备的“功率系数”,系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”,系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。高大空间空调负荷:公共建筑高大空间一般利用合理的气流组织,仅对下部空间(空气调节区)进行空气调节,其上部较大空间则采取通风排热,该空气调节方式称为分层空气调节。分层空气调节都具有较好的节能效果,一般可达 30%左右,其空调负荷可按全室空调逐时冷负荷的综合最大值乘以小于 1的经验系数进行计算。 

7.2.9 空调区的夏季计算散湿量应根据散湿源的种类,分别选用适宜的人员群集系数、同时使用系数以及通风系数等,并根据下列各项确定: 

1,人体散湿量;2,渗透空气带入的湿量;3,化学反应过程的散湿量;4,各种潮湿表面、液面或液流的散湿量;5,食品或气体物料的散湿量;6,设备的散湿量;7,地下建筑围护结构的散湿量。 

【条文说明】7.2.9 空气调节区的散湿量确定。散湿量直接关系到空气处理过程和空气调节系统的冷负荷。把散湿量的各个项目一一列出,单独形成一条,是为了把湿量问题提得更加明确,并且与本规范 7.2.2条 8款相呼应,强调了与显热得热量性质不同的各项有关的潜热得热量。 

 本条所说的人员“群集系数”,指的是集中在空气调节区内的各类人员的年龄构成、性别构成和密集程度不同而使人均小时散湿量发生变化的折减系数。例如儿童和成年女子的散湿量约为成年男子相应散湿量的 75%和 85%。考虑人员群集的实际情况,将会把以往计算偏大的湿负荷减低下来。 

“通风系数”,系指考虑散湿设备有无排风设施而采用的散湿量折减系数。当按照本规范第 7.2.6条从有关工具书中查找通风保湿系数时,“设备无保温”情况下的通风保温系数值,即为本条文的通风系数值。 

7.2.10 空调系统的夏季冷负荷应满足下列规定: 

1 设有温度自控时,空调系统夏季总冷负荷按所有空调区作为一个整体空间进行逐时冷负荷计算所得的综合最大小时冷负荷确定;无温度自控时,空调系统夏季总冷负荷按所有空调区逐时冷负荷的累计值确定; 

空调系统夏季总冷负荷应计入各项有关的附加负荷。 

3 应考虑各空调区在使用时间上的不同,采用小于 1 的同时使用系数。 

【条文说明】7.2.10 空气调节系统的夏季冷负荷。强制条文。根据空气调节区的同时使用情况、空气调节系统类型及控制方式等各种情况的不同.在确定空气调节系统夏季冷负荷时,主要有两种不同算法:一个是取同时使用的各空气诵节区逐时冷负荷的综合最大值,即从各空气调节区逐时冷负荷相加之后得出的数列中找出的最大值;一个是取同时使用的各空气调节区夏季冷负荷的累计值,即找出各空气调节区逐时冷负荷的最大值并将它们相加在一起,而不考虑它们是否同时发生。后一种方法的计算结果显然比前一种方法的结果要大。

例如:当采用变风量集中式空气调节系统时,由于系统本身具有适应各空气调节区冷负荷变化的调节能力,此时即应采用各空气调节区逐时冷负荷的综合最大值;当末端设备没有室温控制装置时,由于系统本身不能适应各空气调节区冷负荷的变化,为了保证最不利情况下达到空气调节区的温湿度要求,即应采用各空气调节区夏季冷负荷的累计值。  

首页 电话 邮箱 关于