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热负荷范文10篇

时间：2023-03-21 20:48:01

热负荷范文篇1

关键词超市陈列柜风幕CFD热负荷分析湿度场

1引言

陈列冷柜已经在各类超市中已得到认可和普及，内外侧的隔热一般采用风幕。但是风幕对周围空气有较强的卷吸作用；另一方面，冬季陈列框风幕的冷泄漏又形成超市空调系统的一个重要冷负荷。因此，研究陈列柜风幕系统形成的影响因素是设计节能、性能优良的陈列柜的关键，也是设计超市空调系统的依据。

国内外对风幕的研究主要集中于温度场和速度场，如DavidStribling仿真了简化的冷柜，将他的误差主要归结于对湿度场的研究[1]。

南加州Edison制冷实验室（SCERTTC）定量测试的典型陈列柜的冷负荷分布情况，提出陈列柜73%的能耗来自风幕的耗

散[2]。

本文采用CFD方法对立式陈列柜的风幕系统进行仿真，以期为陈列柜风幕系统设计提供设计思路。

2CFD模型和边界条件

2．1计算模型

立式陈列柜通常成排放置，其长度方向尺寸远大于高度和深度方向，故可简化为二维模型。卧式陈列柜的结构如图1所示。计算时忽略外部辐射和绝热层的传导换热。回风空气在流道内经过蒸发器，温度、湿度降低后，经过喷射口水平射出，形成卧式陈列柜的风幕。与立式陈列柜相比较，卧式陈列柜的出风速度较低，在浮升力的影响下，风幕有较大的变型。因此本文中紊流模型选用带浮升力项的雷诺应力模型（ReynoldsStressModel）。

湿度场的采用简化的组分平衡方程：

m1表示组分1的质量分数；J1是扩散通量；R1是反应生成率，本案例中为0。我们把水蒸气在陈列柜中生成小液滴的反应，简化为水蒸汽低于当地露点温度就产生小液滴，且在固体壁面不凝结。

2．2边界条件的处理

1）为使求解过程稳定，所有边界均采用速度为零，绝热的第一类边界条件，外部空间为大空间，温度为27℃，绝对湿度为10g/kg。

2）进风口按实验值设定速度、温度边界条件；回风口边界条件按进风口设定为-10Pa的压力边界条件。进风口的绝对湿度为0.2g/kg，温度为-30℃，送风速度0.6m/s。

3）壁面函数采用Spalding方法处理，该方法比较适合于Pr<1气体。

4）为了加快收敛速度，动量方程采用QUICK算法，压力方程采用标准SIMPLE算法。

2．3实验装置与误差分析

计算所用的陈列柜原型被放在一个独立的房间内进行测试，该房间温度波动小于1℃，湿度波动小于0.2k/kg。温度的测量采用T型热电偶，速度测量采用热球风速仪，湿度的测量采用电阻型高分子湿度传感器，并用TESTO-400型测量仪进行校准。实验过程中，数据采集使用KEITHLEY-2700数据采集仪，测试前将热电偶放在冰水混合物中进行校准。

实验值与计算值比较如图2、3、4所示。结果显示：说明本文建立的模型基本能反应其速度场与温度场的实际分布。

分析实验值与计算值之间存在的误差，认为主要来源于以下4点：

（1）由于采用直接测量法，测量所采用的湿度传感器和热球风速仪对风幕有一定的干扰作用，因此存在一定误差。

（2）计算模型中仅考虑对流换热的影响，并对模型进行了简化。实际工况下，辐射传热和由风道外侧保温层进入的传导热对温度场也有一定影响。

（3）在数值计算中，湿度场并未完全耦合。尽管在风幕上方的湿度测量结果显示有一层湿空气饱和区，形成的小液滴必定会在重力的影响下对湿度场有一定的作用，但是在CFD计算的每个网格中，仅在扩散方程中处理湿空气，所以会产生一定的误差。

（4）另外，陈列柜外侧存在一定的乱流干扰。所以，实际情况下陈列柜风幕的隔热效果比CFD计算稍差。

3CFD分析

3．1流场分析

CFD计算的优点在于能比较方便地改变边界条件及其参数，分析各参数的影响并对其优化，减少实验试制的次数，以节约研制费用并缩短周期。从风幕的流场图（图5）可以看出风幕按其结构可分为三个不同的区域：

第一个区是出口区，由于风口仅仅采用两片薄板作为气流喷射方向的引导。所以出风口的速度分布不理想，主要表现在：1.出风口的横截面没有均匀的速度梯度，导致风幕的脉动速度较强，不利于隔热和隔湿。如果采用塑料孔板整流，风幕的水平方向性会更强，脉动速度较弱，隔热隔湿的效果会更好。

第二个区是发展区，在这一区域，风幕在浮升力的作用下有较大的变形，风幕的主流与方向与陈列柜底板板呈45度角。在这一区域，风幕的中心速度进一步降低，它的两侧面受到黏性力的作用，而逐渐耗散。同时在其下方形成一个涡流。当风幕的主流遇到陈列柜底板后，风幕的主流再次改变方向，顺着底板流动，并在其上方形成一个较长的涡流。该涡流的底部与温度较低的风幕接触，顶部与陈列柜上方的热湿空气接触，所以这个涡流循环是陈列柜热湿负荷的主要来源之一。

第三个区是回风区，在该区域，风幕在回风口的抽吸作用下重新汇合。但是其上方有一定的空气涡流，风幕的底部又受到陈列柜壁面的影响，气流的方向不一致，导致风幕的温湿度进一步升高（见图6）。

3．2湿度场分布

从绝对湿度场图（图7）来看，从蒸发器排出冷空气的相对湿度一般为85%，由于送风通道有一定的漏热，使得出风口的相对湿度降低至70%左右。在风幕与环境热湿空气交换的过程中，第一区域上方的绝对湿度与相对湿度最大，极有可能在该处形成小液滴。在回风口附近，温度梯度比绝对温度梯度大，所以应该产生回风口上方的相对湿度回风口下方的相对湿度小的现象。这一现象在实际测量中得到了证实（见表1）。

利用CFD计算，陈列柜热负荷的分布如表2所示。在试验工况下陈列柜的主要热负荷来自风幕的显热负荷见图8。

现在的研究还存在一些问题。首先，如何准确测量风幕的速度场是困扰实论证的一个难题。由于陈列柜的速度场直接影响其温度场与湿度场的分布。用一系列详细的温度场分布图来论证CFD计算的合理性也不失为一种方法。其次，CFD模型还不能精确的计算风幕的各个场分布情况，如何使计算值与测试值相吻合可以从调整紊流模型和避免过多的结构简化入手。最后，蒸发器的结霜与融霜过程对风幕隔热性能有较大的影响，考查风幕的隔热性能还缺少一个比较权威的指标，这些问题还有待进一步的研究。

4总结

本文采用雷诺应力模型建立了超市陈列柜双层风幕的数学模型并进行了实验验证，研究表明风幕的发展可以分为三个不锈钢的区域。本文同时利用CFD方法的灵活性，对风幕的温湿度场进行模拟，分析了风幕各个阶段的热负荷分布，证明了解决风幕变形与耗散是设计高效节能陈列柜的关键。最后，提出了一些有待进一步研究的问题与解决思路。

参考文献

1DavidStribling,Savvas,A.Tassou,DouglasMarriott.Atwo-dimensionalCFDmodelofarefrigerateddisplaycase.ASHRAETrans,1996.

热负荷范文篇2

关键词超市陈列柜风幕CFD热负荷分析湿度场

1引言

国内外对风幕的研究主要集中于温度场和速度场，如DavidStribling仿真了简化的冷柜，将他的误差主要归结于对湿度场的研究[1]。

南加州Edison制冷实验室（SCERTTC）定量测试的典型陈列柜的冷负荷分布情况，提出陈列柜73%的能耗来自风幕的耗

散[2]。

本文采用CFD方法对立式陈列柜的风幕系统进行仿真，以期为陈列柜风幕系统设计提供设计思路。

2CFD模型和边界条件

2．1计算模型

湿度场的采用简化的组分平衡方程：

图1卧式陈列柜结构示意与实验点分布图

2．2边界条件的处理

1）为使求解过程稳定，所有边界均采用速度为零，绝热的第一类边界条件，外部空间为大空间，温度为27℃，绝对湿度为10g/kg。

3）壁面函数采用Spalding方法处理，该方法比较适合于Pr<1气体。

4）为了加快收敛速度，动量方程采用QUICK算法，压力方程采用标准SIMPLE算法。

2．3实验装置与误差分析

实验值与计算值比较如图2、3、4所示。结果显示：说明本文建立的模型基本能反应其速度场与温度场的实际分布。

图2测试点温度比较图

图3测试点绝对湿度比较图

图4测试点速度比较图

分析实验值与计算值之间存在的误差，认为主要来源于以下4点：

（1）由于采用直接测量法，测量所采用的湿度传感器和热球风速仪对风幕有一定的干扰作用，因此存在一定误差。

（2）计算模型中仅考虑对流换热的影响，并对模型进行了简化。实际工况下，辐射传热和由风道外侧保温层进入的传导热对温度场也有一定影响。

（4）另外，陈列柜外侧存在一定的乱流干扰。所以，实际情况下陈列柜风幕的隔热效果比CFD计算稍差。

3CFD分析

3．1流场分析

图5陈列柜流函数分布图

图6陈列柜温度场分布图

3．2湿度场分布

图7陈列柜绝对湿度分布图

利用CFD计算，陈列柜热负荷的分布如表2所示。在试验工况下陈列柜的主要热负荷来自风幕的显热负荷见图8。

图8陈列柜热负荷分布图

陈列柜温湿参数表表1温度(K)绝对温度（g/kg）

蒸发器出口2430.2

出风口244.980.2

回风隔筛252.980.74

回风通道入口253.350.74

总增量10.350.54

陈列柜的热负荷分布表表2

显热负荷潜热负荷

总热负荷（J/m）488.7

出风口通道（%）16.9-

风幕（%）68.4811.4

回风口通道（%）3.17-

所占比例（%）88.611.4

4总结

参考文献

1DavidStribling,Savvas,A.Tassou,DouglasMarriott.Atwo-dimensionalCFDmodelofarefrigerateddisplaycase.ASHRAETrans,1996.

热负荷范文篇3

关键词：热负荷程序计算流程

1、引言

最近几年，由于受节能问题的推动，计算机技术应用于暖通空调工程领域中的首要问题是建筑物冷热负荷计算和建筑物能量分析。社会需求的驱使，要求把粗糙的稳态或准稳态计算方法向精确的动态计算方法过渡。在这个新兴的领域里，算法理论研究主要是对建筑热过程电算方法的研究，包括经典的稳定传热计算方法，有限差分法，谐波分析法，以及新出现的传递函数法等。其中古老的经典方法由于有了计算机做为工具，又产生了新的研究和应用动力。

在暖通空调专业所从事的设计工作中，要进行大量的重复的，繁杂的计算工作。特别是在最基本的冷热负荷计算中，需要查看大量的参数，处理大量的数据，而在不同的计算单元中又存在大量的重复性计算内容，这样就大大的降低了工作效率，同时由于计算工作的枯燥乏味，因而许多设计人员不愿详细进行计算，而采用了估算或简化计算的方法，这样就造成了负荷计算数据的不精确与不合理性。

2、开发工具的选择

随着计算机技术的普及，在各大高校计算机语言已成为我们暖通空调专业学生的必修课程，这样就为我们专业的电算化提供了契机。在这里，我以如今比较流行的计算机开发语言，微软公司的VisualBasic6.0为例（目前已成为大多数院校暖通空调专业的必修课程），来讲一下暖通专业中，有关计算程序设计的问题。MicrosoftVisualBasic开发语言是以BASIC语言为基础，可视化的、面向对象的、采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言，是一套完全独立的开发系统，它提供了开发MicrosoftWindows®应用程序的最迅速、最简捷的方法。VisualBasic最引入注目的特点就是它访问数据库的强大功能，而在我们的专业计算中这一点显得很重要，因为我们在计算中要进行大量的数据处理，并且在完整的系统计算中，数据结果能否充分共享是程序自动化程度、功能是否完善的重要因素。VisualBasic6.0不仅引入了功能强大的ADO作为存取数据的新标准，还提供了新的数据环境设计器，使得数据库编程更为灵活、简便。数据库表的索引是比表搜索更快的排序列表。每个索引输入项指向其相关的数据库行。

3、程序的实现流程

3.1控制中心设计

在进行程序设计之前，首先我们先要明确一下，我们要求程序能给我们提供什么样的功能，这样我们才能通过开发工具来实现我们的目的。我们知道程序的关键是计算的准确性问题，但同时也要保证她的易用性，在进行专业的计算之前，我们需要对整个程序作一个整体设计，如下图所示，我们对控制中心作以下功能设计：

能够进入各计算模块，并方便返回控制中心；

完成对用户参数的设置修改；

提供各计算模块的输出

软件系统流程图3-1

这样设计的目的在于各计算模块之间是相互独立的，设计是通过控制中心对各模块起到协调组织的作用，而同时，各个模块又是独立的，这样方便我们对各个模块分开设计。完成了计算中心的设计我们就可以分开进入各个计算模块的设计过程了，由于篇幅的限制，在这里我谨以供暖热负荷计算模块为例，向大家介绍一下程序的实现过程，希望能给同仁们共享。

3.2热负荷计算模块

供暖系统设计热负荷是供暖设计中最基本的数据。它直接影响供暖系统方案的选择、供暖管道管径和散热器等设备的确定、关系到供暖系统的使用和经济效果。与控制中心的设计思路相同，我们首先需要明确我们想要达到的目的，考虑热负荷计算的特点及程序使用的方便，我们对程序作以下功能设计：

为每一工程设置独立的存储空间；

能够对将要进行的工程计算项目进行管理，如新建、删除等；

能够重复进入已建立但未完成工程项目地继续计算过程；

计算用气象参数的自动调入；

各种规范规定的修正系数的自动选择或输入；

能够根据不同的已知条件选择正确的计算公式；

能够完成所有工程所需项目的计算；

能够对计算数据进行保存，修改，删除等操作；

完成计算最终数据的输出，打印等。

以上问题的解决，需要对软件进行整体的规划，才能满足各部分协调一致地为系统设计热负荷的计算顺利工作。采用如下计算流程，如图示：

热负荷计算模块流程图3-2

因为本系统可以进行工程的断点计算，所以需要对工程计算过程中的数据进行存储，故采用数据库系统来完成此项工作，首先在系统控制中心建立热负荷计算用数据库系统，而后以工程名称建立不同的数据表，每一个数据表代表一个独立计算单位，从而达到对数据随时保存的目的。

本过程为系统设计热负荷计算的核心部分，它需要完成房间9个部分的耗热量的计算过程，同时能随时存储每一部分的计算数据，对这一部分的计算程序需完成以下工作：

为每一房间建立独立的存储空间；

完成房间公用变量的存储过程；

计算包括所有可能引起房间耗热量的部分，每一部分互不影响，并能相应的存储到该房间的存储空间里；

能对各部分的计算数据进行汇总，最终得到该房间的设计热负荷；

能够对计算数据进行处理，如修改、删除、查找、打印等。对本计算部分的程序设计如下面的流程所示：

热负荷计算模块流程图3-3

以上各部分的计算原理大同小异，现以外墙耗热量计算为例，对软件的计算原理作一阐述：

a.点击外墙耗热量计算选项卡，进入外墙耗热量计算过程；

b.作为一个房间，可能不止有一面外墙，而对各面外墙来说，所使用的计算过程是相同的，这样就需要软件能重复地调用这一计算过程；

c.在计算的过程中需要对计算数据进行存储，并查看其范围是否合适，所以软件需要提供计算数据的查看功能；

d.计算过程中在调用外部计算工具时，需能提供传值功能，并对外门参数进行选择处理。

其计算原理流程图如下：

热负荷计算模块流程图3-4

软件需作如下处理：

外墙传热面积的自动计算；

外墙传热系数的计算或选择；

外墙朝向的选择；

计算数据的对应处理；

与计算模块的调用接口；

计算的连续性进行处理。

对于以上问题进行如下解决，输入外墙尺寸，软件自动计算其面积；传热系数通过选择窗口进行选择输入，对于不同的朝向分别进行计算；每一方向的外墙计算调用同一计算模块，最后对各方向计算结果进行叠加处理，得到外墙部分的总耗热量；将外墙部分耗热量添加到数据库中进行存储。其软件流程如下：

热负荷计算模块流程图3-5

其余各部分的计算原理与外墙耗热量计算原理基本相同，这里就不一一说明了，至此，供暖系统设计热负荷软件的计算流程已经全部完成。

4、结论

本文只是通过对程序流程的介绍来阐述一下专业程序开发的思路，其中的热负荷计算模块采用的是稳定传热计算方法，参见《供热工程》（（第三版）中国建筑工业出版社贺平孙刚编著）本文不再作详细介绍。作为具有专业特点的应用程序开发，每个人都可能有其独特的设计思路，无论采用何种设计流程，最终的目的都是一样的，提供精确的计算数据，满足专业设计的要求，同时能把设计人员从枯燥繁杂的计算中解脱出来，提高我们的工作效率。如今计算机技术的飞速发展也我们专业的计算机化程度提高提供了条件，作为开发工具而言，我们可以根据自身特点选用自己比较上手的语言。我们的专业知识如果能很好乘上计算机这个工具，一定会对我们专业的发展有极大的促进。在这里，希望大家多探讨，多交流，为我们专业的发展添砖加瓦。

参考资料：

1.《供热工程》（第三版）中国建筑工业出版社贺平孙刚编著

2.《实用供热空调设计手册》中国建筑工业出版社陆耀庆主编

3.《空调负荷实用计算法》中国建筑工业出版社单寄平主编

热负荷范文篇4

关键词住宅建筑分户热计量供暖系统热负荷计算

随着我国的国民经济的飞速发展，人们对生活的舒适要求越来越高。人们对冬季的供暖要求不仅要舒适，而且要节能，要为国家省能，为居民自己省钱。现在国家对建筑节能政策也正在进一步地贯彻执行，居住建筑采用分户热计量和分室温控的供暖系统，就是这样一种为适应节能形式而发展起来的全新的供暖形式。我国建设部2000年第76号部长令要求从2000年10月1日起正式实施《民用建筑节能管理规定》，其中第五条就明确地规定："新建居住建筑的集中供暖系统应当使用双管系统，推行温度调节和户用热计量装置，实行供热计量收费。"因而，这种供暖系统已成为今后的居住供暖设计中必须采用的供暖形式。由于这种系统与以往的供暖系统的方式有很大的不同，其供暖热负荷的计算

供暖系统型式、供暖系统阻力计算、供暖设备的选用等方面也与以往有所不同。因此，居住建筑分户热计量和分室温控的供暖系统设计中的技术问题急待解决。

为保证我国的用热量制度的顺利进行，为满足住宅居民对用热质量要求，我们必须认真地去解决好与之相关的问题。首先要研究的是这种供暖系统与常规的供暖系统在设计中的热负荷计算的区别。其中，最大的区别应当考虑的是邻户的传热问题。但是，如何考虑？这个问题不仅与建筑物的入住率有关，而且与居住者的生活习惯有关，还与居住者的收入等客观条件有关。对于这个问题，专家们提出了两个种设计计算方法：一种是采用在常规供暖系统设计计算热负荷的基础上进行附加修正的方法，采用此方法时，有的专家提出来用1.2～1.5作为其修正系数，但是，什么位置的户型采用1.2进行修正？而什么时候又通采用1.5呢？专家们并没有给出一个明确的说法；另一种是对邻户的传热进行计算的方法，这个问题也比较麻烦，而且其计算模型也比较复杂，人为影响因素也比较多。

为了了解和分析这种供暖系统的热负荷，我们应依据现行有关法规和计算方法，对不同户型、不同供暖户数和不同楼层位置的户供暖热负荷计算。由于本课题刚开始不久，只进行了第一步，即：研究、分析和探讨在一栋住宅楼里只有一户居住户供暖时的状况，并将其结果与在同样条件下的常规供暖系统的热负荷做了比较，试图找出有关问题的所在。以下，就整个计算和分析的过程向大家汇报如下：

一、计算依据

由于我国新的适合于《民用建筑节能管理规定》的《供暖通风与空气调节设计规范》及与之配套的设计技术措施还没有出台，本文中的供暖热负荷设计计算所使用的主要计算依据仍然采用老规范《采暖通风与空气调节设计规范》和老版本的《民用建筑暖通空调设计技术措施》，并根据新颁布《民用建筑节能管理规定》、《住宅设计规范》和《供暖通风与空气设计规范》（征求意见稿）的要求，做了适当的修改。

1、冬季供暖室外设计计算参数：（略）

2、冬季供暖室内设计计算参数：（略）

3、建筑室内护结构的设定：

（1）建筑模型

为了进一步了解和掌握居住建筑分户热计量和分户温控供暖系统的热负荷计算规律，我们选择了两个有代表性的住宅户型和四个常用的户面积指标作为热负荷计算的基本条件，组合了分别为五层和六层的四个单元、两个楼座（一号楼和二号楼）的建筑模型。

（2）一、二号楼的概况综述：（略）

（3）围护结构传热系数的设定：（略）

二、实行分户热计量供暖建筑的传热分析

分户热计量供热住宅建筑的传热过程的计算方法与以前的集中供热的计算方法基本一样，所不同之处就在于，它是以户为单位实施供热。当整个住宅楼的所有居住户均供暖时，其热负荷计算与以前的常规供热的计算完全一样；当部分居住户供暖而另一部分不供暖时，计算就不一样，它除了要计算正常的热负荷外还需要计算向不供暖的邻户的传热热负荷；当整个住宅楼只有一户供暖而其他户均不供暖时，该居住户的分户计量供热热负荷最大，也就是分户计量供热住宅每户供热的最不利情况。

因此，分户计量供热住宅每户供热热负荷要比以前的常规供热大，那么，在设计分户热计量供暖系统时所选用散热器的数量也要多。当然，整个住宅楼的供暖总热负荷并不是在当整个住宅楼只有一户供暖而其他户均不供暖时每户供热热负荷的叠加，而是在整个住宅楼所有居住记均供暖时每户供暖热负荷的叠加。但分户计量供热住宅每户传热过程究竟如何？它的热负荷要比以前常规供热的每户热负荷大多少？我们做了以下分析：

1、建筑传热过程：

我们讨论任何建筑物的传热过程时都必须在稳定状态下进行的，即室内的得热量与耗热量相等，室内供热量与热负荷平衡。我们把分户计量供热住宅每户的热负荷分为：护结构的耗热量Qw和向不供暖的邻户的传热耗热量Q，即：Q=Qw+Qn(2.1)

与以前的常规供热住宅的传热一样其传热过程计算包括：护结构的基本耗热量、护结构的附加耗热量和加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量等。计算方式略。

护结构的耗热量：

（2.2）

由以上各式，我们可以看出：一旦某栋住宅楼定型后，分户计量供热住宅每户的护结构热负荷只与室内外温差有关。

现在我们来讨论分户计量供热住宅与以前的常规供热住宅的传热不同之处，即增加了向不供暖的邻户的传热耗热量Qn。为了便于研究这种耗热量，首先，我们在分析、计算和统计时是以住户为单位的，而且户内温度是相对均匀的：其次，我们在计算热负荷时假设：整个住宅楼只有一户供暖而其他户均不供暖的情况下。假设这栋住宅楼有M层、每层I户，当我们要计算第m层第I户的耗热量时（参见图三，略），其护结构的耗热量为：Qw(m,i)，而其向不供暖的邻户的传热耗热量为：Qn(m,i)，该户的供热热负荷为：

供热热负荷：Q(m,i)=Qw(m,i)+Qn(m,i)（2.3）

如果我们称由供暖户通过内墙或内楼板传向邻户的热为一级传热的话，那么邻户得到一级传热量除了抵消其护结构的耗热量外，也通过其内墙或内楼板向其它不供暖且室内温度低于该室内温度邻户传热，我们称之一二级供热量。依次类推事例要室内温度与其邻户的室内温度有温差，就有向下一级传热的过程，就且级供热量，当（最终一级的）邻户室内温度与其邻户的室内温度的温差很小时，视为通过内墙或内楼板传向邻户的传热终止。因此，由供暖户通过内墙或内楼板传向邻户的耗热量（一级供热量）Qn(m,i)：

一级供热量：

其中，为供暖户通过内墙或内楼板传向基上下左右邻户的热量为一级供热量。

对于某一邻户（如：第m-1，i户）来讲，所得到的一级供热量就得它的传热量，而由公式（2.1.7）得：Q(m-1,i)=Qw(m-1,i)+Qn(m-1,i)；

依次类推，供暖户的热负荷（2.4）

由此可见，某一分户计量供热住宅在整个住宅中仍一户供暖而其他户均不供暖的情况下该户的热负荷就等于在传热稳定后，整个住宅楼各户在其各自室内温度与室外温度的差值下的护结构耗热量的总和。

2．传热温差的确定：

由以上的结论可知，分户热计量住宅的传热过程比较复杂，要计算其供暖热负荷也是比较困难的，因为要计算其供暖热负荷，就必须要计算出整个住宅楼各户的室内温度值或各户的室内外传热温差。而随着通风内墙或内楼板传向邻户的传热一级一级地传下去，邻户的定内外传热温差和一级室内与下一级室内传热温差直来越小，供热量直来越少，以至于可以忽略不计。那么传热温差小到多少可以忽略不计呢？有关规范和资料的供暖部分中规定"与相邻房间的温差大于或等于5℃时，应计算通过隔墙或楼板等的供热量"。这个要求太低，由此引起的耗热量比较大，不应忽略。而上述文件中的空调部分冷负荷计算要求中规定为：当传热温差大于或等于3℃时，应计算通过隔墙或楼板等的供热量。我们认为这个数值还是可以采用的。

3．计算方法的确定：

根据分户热计量供热过程的分析，可以看出，要解决某一供暖热负荷的计算问题，就必须首先要掌握该住户所在住宅楼的各住户在传热稳定后的传热方向，然后再计算出其所在住宅楼的中住户所在住宅楼的各住户传热稳定后的传热方向，然后再计算出其所在住宅楼的各住户在传热稳定后的室内温度，最后算出各住户在其各自室内温度与室外温度的差值下的护结构耗热量。因此，光凭上述传热公式和了解该住户所在住宅楼的各住户住户在传热稳定后的传热方向，要计算该住户所在住宅楼的各住户在传热稳定后的室内温度是非常复杂的和困难的，必须了解和掌握在热传递稳定后的热平衡以及该住户在所在住宅楼的几种特殊的边界情况下的传热计算方法，而且为了简便计算方法，我们也必须做一些假设以忽略一些影响不大的计算因素。

（1）稳定传热的热平衡：

由于是稳定传热，对于某一分住宅的户热计量供热住户来说，要使该住户保持较舒适的热环境所需的供热量应等于其护结构耗热量与通过内墙或内楼板传向邻户的耗热量（一级供热量）之和；而对于某一分户热计量住宅的非供热住户来讲，该住户从上一级传热得到的供热量就等于其（在该住户的室内温度下的）护结构耗热量与通过内墙或内楼板传向下一级邻户的耗热量（二级供热量或若干级供热量）之和。

设：通过内墙传热至所计算的住户的上级邻户为：(m,i-1)户、通过楼板传热至所计算的住户的上级邻户为：户(m-1,i)户、所计算住户内的室内温度为：t(m,i)时，该非供热住户的热平衡式为：

即：(5)

(2)对几个问题的讨论：（略）

三、分户热计量供暖系统热负荷计算程序方法：

为了了解、掌握和比较分户热计量住宅的供暖热负荷的计算方法和变化规律，我们选择了四种相关计算方法对两栋实例进行供热负荷计算。这四种方法分别是：一、整个住宅楼所有的住户均供暖（方法一）；二、整个住宅楼只有一户供暖而其他住户均不供暖，但只计算通过内墙或楼板向不供暖的邻户传热的一级供热量（方法二）；三、整个住宅楼只有一户供暖而其他住户均不供暖，但计算通过内墙或楼板向不供暖的邻户传热到二级供热量（方法三）；四、整个住宅楼只有一户供暖而其他住户均不供暖，但计算通过内墙或楼板向不供暖的邻户传热到三级供热量（方法四）。由于方法一是常规集中供热情况下的护结构耗热量计算，在这里不再讨论，下面我们讨论一下方法二～四（略）。

四、实行分户热计量供热建筑模型计算结果

根据上述计算方法和所对应的建筑模型，我们采用FORTRAN语言对分户热计量供暖系统在整个住宅楼只有一户供暖而其他住户均不供暖的状况下，各住户的各级传热的多元一次方程进行了编程求解。任何住宅建筑物只要其内护结构的布置与尺寸一旦确定，整个住宅建筑的各个住户在所有住户都供暖的状态下的热负荷即可求出，将这些有关参数以及住宅的有关热工参数输入计算程序并运行，最终计算出该供暖系统在整个住宅楼只有一户供暖而其他住户均不供暖的状况下，各住户的各级传热负荷。所计算的热负荷结果（略）。

五、结论

通过上述分户计量供热热负荷的计算分析和对分户热计量供暖系统在整个住宅楼只有一户供暖而其他住户均不供暖的状况下，各住户的各级室内温度和传热热负荷的最终结果的分析和研究，可以得到以下初步结论：

1．对住宅分户计量供热系统的热负荷计算方法的分析、传热分析以及为计算分户计量供热系统的热负荷所建立的多元一次方程是基本合理的，所编制计算程序是正确的，对所建立的建筑模型的计算结果是基本可信的。

2．当计算到三级传热时，室内温度与室外温度或下一级室内温度差已经小于3℃，第三级通过建筑物的内部围护结构传向第四级的热负荷可以忽略不计。所计算的级数越多分户计量供热热负荷越大，一级传热的温度差就越大，计算就越精确。

3．由于一级传热温度差值比较大，通过建筑物内部围护结构传热损失就较大，对供暖热负荷的影响较大。因此，采用分户计量供热系统的住宅的内墙和内部楼板作保温势在必行。

4．从上述计算结果可以看出：当不考虑其他住户供热时，住户的护结构越多且内围护结构越少其总热负荷与常规集中供热状况下的热负荷差距越小，住户的护结构越多且内围护结构越多其总热负荷与常规集中供热状况下的热负荷差距越大。也就是说，顶层和底层的外端户所需在常规集中供热状况下的热负荷基础上修正系数最小（1.55～1.65）中间层外端户的修正系数较小（1.90～2.05）；顶层和底层中间户的修正系数比较大（1.99～2.30）：中间层中间户的修正系数最大（2.65～2.94）。

六、问题

在实际住宅建筑中，在一栋住宅楼内只有一户居住户供暖的供暖状况的概率几乎为零。本课题从一户供暖着手，逐步、逐级地研究和分析分户热计量供暖系统的热负荷计算规律是可行的。由于研究时间较为仓促，以下方面还需要进一步的分析、研究和探讨；

热负荷范文篇5

关键词：热电冷联产负荷模拟计算写字楼负荷预测模型

1.前言

在热电冷联产系统的方案设计中，热电冷负荷的模拟计算是热电冷联产系统优化设计的基础，负荷计算结果的准确性对联产系统优化设计的成败起着至为关键的作用。然而，在建筑的规划阶段，一般只能确定该建筑最基本的信息：如使用功能和相应面积等，它反映的只是该建筑类型的共性。如何从这些基本信息来模拟不同建筑类型的热电冷负荷呢？

目前，在热电冷联产系统方案设计中，热电冷负荷计算常采用建筑物的设计负荷来进行，即根据每平方米的设计热负荷、冷负荷与电负荷来计算建筑物的总热电冷负荷。楼宇热电冷联产系统机组的选取，常采取以电基本负荷定机组容量、电力并网不上网的设计原则，经济性的评价也采取规定运行小时数的方法来进行。这种传统的设计方法可以初步确定机组的容量，但由于设计负荷不能反映出不同建筑类型负荷的逐时变化特点，不能反映热电冷负荷间的相互作用与联系，方案也就难以在分时电价模式下进行模拟，也就不能给出各个不同时段机组具体的运行策略，不能对系统进行全年逐时的技术经济模拟分析[1-2]，因而，基于传统设计负荷方法的联产方案，也就难以做到真正的优化设计。

本文在对不同建筑类型负荷的基本构成及变化特点进行分析的基础上，提出利用“负荷因子”来反映不同建筑类型负荷的逐时变化特点，进而得出了负荷模拟计算的基本原理；并以写字楼为例，提出了写字楼的负荷预测模型，

2.负荷模拟计算原理

在建筑的规划阶段，一般只能确定该建筑最基本的信息，如建筑的使用功能和相应面积等，每种建筑类型负荷的基本构成及变化特点是不一样的。负荷的构成及大小由建筑的使用功能、建筑级别等决定，它反映了设计负荷的概念；而负荷的逐时变化特点主要由建筑的使用功能、作息模式等因素决定，它主要反映了不同建筑类型之间差别。因而，对同种类型建筑来说，负荷的逐时变化特点可以利用一个反映该建筑类型属性的无因次因子来表述，在这里，我们把这无因次因子称为“负荷因子”，它反映的是负荷的逐时变化信息，是一个介于0～1之间逐时变化的无纲量数。各不同建筑类型的“负荷因子”，是在对该建筑类型的负荷变化机理进行分析的基础上，模拟计算而获得的。在不知道建筑更深入信息的情况下，其可根据该建筑类型的典型设置条件来相应求取。

2.1冷热负荷的计算

建筑的冷热负荷主要包括：围护结构传热负荷、新风负荷、人员设备负荷等，这三种负荷基本上各占总负荷的三分之一左右。围护结构传热负荷主要与建筑的围护结构及地理位置有关，而对于同地同种类型同档次的建筑而言，围护结构一般相差不大。新风负荷主要与人员的作息时间及密度等相关，人员设备负荷的大小主要与建筑类型及作息时间有关。当建筑类型确定时，人员设备及新风负荷的相对逐时变化信息就可基本确定了。因而，冷热负荷逐时的变化信息主要与建筑类型有关，即“负荷因子”主要由建筑类型来决定。

另外，由于同种类型建筑的级别和服务对象的差别，其冷热负荷相对大小也会相差较大，因而，可将每种类型建筑的冷热负荷分高、中、低三个等级来处理。这样就可通过设计负荷或在调研分析的基础上，确定不同等级负荷的相对大小，结合“负荷因子”的概念，就可最终确定规划阶段不同建筑类型的逐时冷热负荷，其建模计算流程如图1

2.2电负荷的模拟计算

电力负荷主要由不同建筑功能房间内各种用电设备所造成。电力负荷的大小及逐时变化

特征与建筑物内各种用电设备的安装功率、设备的耗电使用性能及作息时间直接相关。

根据常见的用电设备，电力负荷主要由如下几种类型构成：

（1）照明：包括各种功能房间照明（如办公室、客房、商店等）、楼梯过道照明、立面照明、安全和疏散诱导照明等；其安装功率主要取决于建筑类型和房间功能，不同的建筑类型和房间功能有不同的照明安装功率指标；而各设备耗电使用性能主要与使用的照明设备性能相关，作息时间由功能房间所决定；

（2）空调：包括冷冻泵、冷却泵、冷却塔、采暖泵、风机盘管、空调箱、新风机组等；不同空调形式的电耗特点也不相同；

（3）动力运输：主要指电梯，如客梯、货梯、消防电梯、观景电梯、自动扶梯等。电梯功耗受到楼层高度、上下电梯人数、运行时间等因素的影响。

（4）常用电器：主要指各功能房间内所使用的电器设备；如办公室内的电脑、打印机等，电器设备种类及其安装功率可由房间功能决定，对应不同的功能房间，各设备种类及相应的安装功率不同。

（5）其它：包括各种生活水泵、消防、排烟、安全监控、损耗等；

通过上述对各用电构成的分析，可以发现：建筑类型或房间功能决定影响着其用电设备的种类、相应设备的安装功率及作息时间等，因而，也可利用“负荷因子”的概念，反映不同建筑类型电负荷的逐时变化特点，电负荷的相对大小可由建筑负荷的构成、各用电设备类型的典型耗电性能等来确定。电力负荷预测模型的计算流程如图2。

逐时电负荷的计算公式如下：

（1）

其中，为逐时总电负荷，n代表各建筑类型中各功能房间类型，j为各功能类型房间内所分担的设备类型，如照明、空调、电梯、电脑等，为各功能区面积比，，为各设备投入使用系数，它主要反映各时刻设备投入的相对量，为各设备的实际功耗性能。为与的乘积，它反映的是各设备逐时耗电系数，为“负荷因子”，为负荷设计指标。

图1冷热负荷计算模型流程图

图2电力负荷计算模型流程图

3.写字楼热电冷负荷计算模型

根据以上计算原理，在对北京典型中高层（7层～20层）写字楼进行大量的实地调研分析的基础上，可得出应用于写字楼热电冷负荷预测的计算模型，下节为某典型写字楼热电冷负荷计算模型的设置条件。

3.1典型设置条件

3.1.1各功能区面积比

对于典型的写字楼而言，功能房间除了办公间外，还应有一些保证办公正常运转的辅助房间，如冷站、机房、职工餐厅、卫生间、楼道及大厅等，另外，由于停车场有地上地下之分，故将其单独列出，其不作为写字楼的辅助功能区。各功能区的对应面积比如表1

表1写字楼各功能区对应面积比建筑分区

办公区

公共区

辅助功能区

总计

房间功能

办公间

过道＋电/楼梯间

卫生间

冷站＋地下室

大厅＋门厅

职工餐厅

空调机房

面积比

73%

100%

另外，对人员密度而言，办公区可取为0.1人/m2，辅助功能区可取为0.03人/m2

3.1.2各时段人数相对百分比

由于写字楼具有较强的作息规律，根据调研结果，典型写字楼的作息时间可设置如表2

表2各时段人数相对百分比

各时段人数相对百分比

时间段

22:00-6:00

7:00

8:00-17:00

18:00-19:00

20:00-21:00

工作日

10%

100%

30%

10%

节假日

25%

10%

3.1.3各用电设备额定功率指标

(1)照明根据建筑照明标准及实地调查结果，写字楼各功能区照明安装功率指标见表2；

(2)办公设备办公间电脑安装功率取为25W/m2，打印机、复印机等可取为5W/m2；

(3)电梯对于建筑层数在7～20间的写字楼，根据调研结果，其单位面积电梯安装功率基本满足y=12.1-0.27×n其中n为楼层数，y为电梯安装功率(W/m2)，现取中间值8*W/m2；

(4)空调根据理论计算及调查结果，可得出各种空调设备的输送系数范围，其中冷站部分各设备的输送系数见表4；

(5)其它设备其他用电主要包括各种生活水泵用电、安全监控、地下车场照明及送排气用电等；由于生活水泵主要是满足人员的用水要求，根据这类生活水泵的性能特点及人均日用水的标准，可以确定各种生活水泵消耗每单位电功供水所能满足的人数。安全监控、地下车场照明及送排气用电等可根据调研结果概算。

表3写字楼各功能区照明安装功率指标房间功能

办公间

冷站＋地下室

大厅＋门厅

内部餐厅

过道＋电/楼梯间

卫生间

一般照明

非常照明

单位面积功率(W/m2)

表4冷站部分各设备的输送系数冷站部分各设备

冷却水泵

二次泵系统

一次泵系统

冷却塔

冷冻水一次泵

冷冻水二次泵

冷冻水泵

输送系数范围

35~45

32~42

30~45

150~200

缺省输送系数

160

3.2冷热负荷计算模型

根据上述设置参数，利用DeST对典型的写字楼进行冷热负荷计算，得到写字楼全年的冷热负荷逐时变化无因次因子，即负荷因子，如图3、图4。根据负荷因子及写字楼的典型设计负荷，就可以计算写字楼的冷热负荷。

图3(中高档)写字楼冷负荷“负荷因子”

图4(中高档)写字楼热负荷“负荷因子”

3.3电负荷计算模型

3.3.1耗电系数

耗电系数是用电设备逐时电耗与其额定功率的比值，它集中反映了各用电设备的实际耗电性能、同时使用系数等因素。正由于写字楼作息的规律性，导致了多种用电设备的耗电系数一般也只呈现工作日与节假日的差别，因而在下列部分用电设备的耗电系数图中，也只列出工作日、节假日的逐时耗电系数，其中前24小时为工作日，后24小时为节假日。

由于冷冻泵、冷却泵、冷却塔、采暖泵、风机盘管等空调相关设备的电耗与冷热负荷有关，因而这部分用电设备的耗电系数不能简单的采用上述工作日、节假日的区别来进行描述，其需根据冷热负荷及设备的性能来进行计算。当给定典型写字楼的冷热负荷时，就可得出空调相关设备全年逐时的耗电系数。

图5办公间照明设备耗电系数

图6办公间办公设备耗电系数

图7办公间风机盘管耗电系数

图8公共区电梯耗电系数

3.3.2电负荷计算模型

在求得各用电设备的额定选型功率和耗电系数后，就可以根据公式（1）得出写字楼建筑电负荷的逐时电力负荷。图9～图12即为不同空调系统中高档写字楼的电负荷的“负荷因子”及该设置条件下写字楼的单位面积电负荷。

图9电“负荷因子”(风机盘管＋新风)

图10电负荷“负荷因子”(全空气系统)

图11写字楼单位面积电负荷(风机盘管＋新风)

图12写字楼单位面积电负荷(全空气系统)

4.应用实例

为对负荷模型的准确性进行检验，利用北京某一具有代表性的中高档写字楼实际调研数据与负荷预测值进行比较。由于该写字楼冷热负荷尚无实测数据，在此只对电负荷模型进行校验。在应用负荷模型时，考虑了该楼的一些实际情况，对电负荷模型进行了充实修正。如图13~16所示，在全年逐时模拟的大多数时段内，逐时电力负荷预测值的大小及变化趋势与实际值几乎一致，该预测结果已可满足设计要求。另外，从电力负荷延时曲线的比较中，还可以看出：对于腰谷段电力负荷，负荷构成较为稳定，模型预测值与实际测量值非常吻合，而对于尖峰段电力负荷，由于制冷耗电不定因素的增多，预测难度加大，因而，尚有必要对冷热负荷到电力负荷的转变关系进行更深入的研究。

图13北京某写字楼2002年实际耗电曲线

图14北京某写字楼2002年计算耗电曲线

图1512月20日-12月21日实测值与模拟值比较

图162002年实测与预测电负荷延时曲线比较

5.小结

本章主要分析讨论了热电冷联产系统中负荷的预测模型研究，提出了利用“负荷因子”来反映不同建筑类型的逐时负荷变化特征，进而提出了针对不同建筑类型的特征分别构建热电冷负荷计算模型的建模思路。并以写字楼为例，建立了热电冷负荷预测模型，并对其电力负荷模型进行了初步的验证，实测值与预测值吻合较好，其可用于写字楼联产系统中负荷的模拟预测，为热电冷联产系统的优化设计奠定了基础。

参考文献

热负荷范文篇6

研，对此采暖方式进行了评价。通过对不同户型的比较测试，找到了影响房间热负荷的两方面因素：客观上，建筑结构对房间热负荷的影响因素，包括房间朝向、房间面积比、房间采光条件、所在楼层的位置；主观上，由于住户居住情况对房间负荷造成的影响因素，包括邻室入主率、采暖模式（连续采暖或间歇采暖）、以及开关窗情况。另外对住户的主观感受进行了统计调查。对燃气炉是否对小区环境造成污染进行了测试评价。

关键字采暖模式独立式燃气炉采暖房间热负荷围护结构

一、引言

随着即将的供热改革通知的出炉，采暖将变福利为商品，计量方式将改为按热量收费，所以单户锅炉采暖方式已成为主要采暖方式这一。对单户锅炉采暖的实际运行情况一直众说纷纭[1][2]，特别是针对节能和运行费用问题。由于各户的实际耗热量不同导致采暖费用的不同，使得房价的高低需要考虑其建筑特点对房间热负荷的影响[3][4]。而住户实际居住情况也会对房间热负荷造成影响。另外，燃气锅炉对小区环境是否造成直接污染也是实行单户采暖所面临的一个重要问题。为了解采用单户采暖的实际运行效果和找出影响房间实际耗热量的因素以便于对能耗和运行费进行合理分析，清华大学建筑技术科学系生态住宅研究小组于2001年2月22日3月～6日以及3月10日～3月16日对首次采用单户燃气采暖方式的北京某经济实用房小区进行了房间温度和住户燃气耗量的实测研究，以期对独立式燃气炉采暖方式给出客观的评价。

二、测试与调研方法

1．房间温度与住户燃气耗量的测试

通过对室内外空气温度和住户燃气耗量的测试，研究影响房间热负荷的因素及其影响程度。测试选取14户典型户型进行测试，其中底层3户、顶层5户、标准层6户；其中1户为西北朝向，2户为东北朝向，其他户型都是南北朝向按护结构面积与围护结构总面积之比（简称面积比）分类，有6户的面积比约为2/6（考虑在标准层中间单元的户型，除南北外墙以外，都为内墙和楼板）；另外有6户的面积比约为3/6（考虑在顶层和底层的户型），还有2户的面积比约为4/6（指在顶层边单元和底层边单元的户型）。

2．对小区环境空气品质的测试

为确定使用独立式燃气炉采暖是否会对造成环境污染及其造成污染的程度，包括空气污染和噪声污染，本次调研对小区空气品质和房间内噪声进行了测试评价。燃气废气中主要有一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫和烟尘。二氧化碳并非污染物，但仍是空气品质的重要测量指标，噪声污染的测试选取某座住宅中反映噪声中了大的住户进行测试。

3．调查问题的设计

为了调查与采暖相关问题，在第一个采暖季即将结束时，157户小区住户接受了问卷调查。这些住户包括不同户型、不同朝向，不同位置以及不同生活方式的住户。调查问卷的主旨是通过了解住房使用独立式燃气炉采暖方式的实际情况对这种采暖方式进行评价并为进一步改进这种采暖方式提供一些依据和建议。内容包括住户对采暖方式的满意程度、在采暖期间的热舒适感觉、房间的采暖条件，以及采暖期间住户对采暖方式反映的问题。另外为配合测试研究还调查了住户的月平均燃气耗量、运行调节操作情况、开窗换气情况、四邻入住情况和其它采暖期间遇到的相关问题。

三、测试结果

3.H为西北朝向身的户型，其他为南北朝向的户型，

4.A~G的燃气耗量是取3月10日～3月16日的平均量，H的燃气耗量是2月22日～3月6日的平均量。

2．小区环境空气品质和噪声测试结果

除粉尘浓度只达到三级标准以外，其他污染物（二氧化碳，二氧化硫，二氧化硫、臭氧）的浓度都达到了一级标准。客厅的噪音可达到一级标准，卧室要求比较高，也可达到二级标准。

3．调查问卷主观评价统计结果

61%的住户在冬季采暖期间感觉舒适，接近60%的住户对这种新的采暖方式总体上感觉满意。其余感觉不舒适的住户的反映都是房间大部分时间偏冷。另外，77%的住户感觉独立式燃气炉采暖方式的调节和操作是方便的。总体上住户对独立式燃气炉采暖方式是持认同的态度。

问卷中，反映供明管道接头漏水问题的人数最多，超过了调查总人数的五分之一。其他问题：包括费钱，温度阀调节无法达到要求，燃气炉有时出现故障，燃气炉噪音大和用电暖气采暖代替锅炉采暖也有一部分人反应。

四、分析与评价

1．建筑物结构对房间热负荷的影响

（1）建筑物朝向对热负荷的影响

同样采暖量时，朝南房间（客厅和南卧）的温度最高，东北朝向的房间（书房次之），而朝北房间（北卧）比朝南的房间低1.5℃左右。同样，在其他同一住户的不同南北朝向房间的温度比较中出现了较为一致的规律，由此可见房间的朝向对房间热负荷的影响是明显的。

（2）面积比对房间热负荷的影响

在同一住户，楼下房间的平均温度为18.8℃，而楼上房间（即顶层）的平均温度为17.7℃，这是因为随着房间的面积比增大，房间的热负荷也增大。以带跃层的顶层住户为例，因为跃层住户楼上房间的屋顶是楼房房顶，而楼下房间的房顶是楼板，而其他围护结构相同，所以楼上房间的面积比大于楼下房间的面积比，从而使得楼上房间的热负荷大于楼下房间热负荷。底层住户也同样因为地面是楼地，导致房间的面积比增大，进而使得房间的热负荷也增大。

（3）南向房间采暖对燃气耗量的影响

根据统计结果，房间的采光越差，采暖燃气耗量越高。这说明采暖良好的房间除了采光的优点，还能有效地减少房间的采暖能耗。

（4）楼层对房间燃气耗量的影响

在房间设定温度同为16～18℃的情况下，五、六层住户的平均燃气耗量最多（样本中五层住户既有顶层的也有中间层）；作为中间层的三、四层住户的平均燃气耗量最少，而四层由于采光比三层好，故燃气耗量相对更少。一层和二层住户的平均燃气耗量居中。这与前面提到的受面积比影响和采光状况；影响的情况是相符的。说明不同楼层的采暖费用是必然不同的。

2．住户居住情况对房间燃气耗量的影响

（1）邻室入住率对室温的影响

所谓邻室入住率，即与所测住户有共同内围护结构的住户是否有人居住以及居住者设定的采暖温度。从表4看，在建筑结构基本相同的住户中，相同设定温度时，D户的耗气量明显比A户大；虽然同为三邻采暖，由于E户的三邻的平均室温都比它高，所以E户的耗气量明显低于B户。说明如果某房间温度高于邻室温度，则会向邻室传热，从而增加了房间的热负荷；反之，则邻室向此房间传热，进而减少了房间热负荷。

（2）冷风渗透对室温的影响

由于窗户的密封程度都一样，所以这里的冷风渗透量就是指住户每天的开窗面积和频率。以某跃层式住户为例，二楼卧室室外比一楼其他房间的温度低了3℃左右。根据前面对面积比影响的分析可知，仅仅因为面积比增大，不足以使温度下降3℃之多。调查发现，由于住户白天开窗时间为8小时以上，开窗面积有0.8m×0.04m，相当于约有5次/小时左右的换气次数，因而导致了室温的急剧下降。说明冷风渗透量对房间热负荷影响可能是很大的。这在月平均燃气耗量的统计调查中得到了验证：不常开窗与不开窗的住户，其平均燃气耗量为3.12m3/m2.月；常开窗户的平均燃气耗量为3.51m3/m2.月。

（3）采暖模式对燃气耗量的影响

采暖模式主要分为连续采暖（白天和晚上都有人在家的住户常采用的模式）和分时采暖（白天没有人在家的住户常采用的模式）两种情况。连续采暖的住户其平均燃气耗量为3.54m3/m2.月，分时采暖的住户其平均燃气耗量为2.89m3/m2.月。明显比连续采暖的耗气量大很多，这也是应该提醒住户在使用这种采暖方式时注意的一个问题。

3．经济性分析

通过对157户用户平均燃气耗量的调查（去掉特殊用户：燃气耗量过高和燃气耗量过低的用户，再取算术平均），约75%的住户的费用小于25元/m2·年，基本与北京市集中供热热价20元/m2·年相当。集中供热的平均采暖热负荷为34.6元/m2，将此作为基准比较三种采暖方式在相同热负荷下的经济性（表7），可知，要达到相同的采暖舒适水平，集中供热和独立式燃气炉采暖两种方式的经济性相当，电采暖是最不经济的。

2002年的实际燃气耗量为9.9525元/m2·年，比2001年统计值少将近一倍。分析其原因有二：一，2002年室外气温比2001年同时期的室外气温高出许多；2001年采暖季的平均外温为-0.26℃，2002年采暖季的平均外外温为2.5℃。二，2001年的数据是用户所填的数据，大部分是其最冷月的燃气耗量值，而2002年的采暖季实测值的平均值。

五．结论

通过测试研究对采暖方式产生的实际效果做了一个客观分析与评价：由于其独立性，具有不同建筑结构的户型会有不同的热负荷，从而有不同的采暖费用；另外，住户的居住情况也同样会影响房间的热负荷而导致不同的采暖费用。同时计算发现，独立式燃气炉和集中采暖的经济性相当。

希望以上这些结论能改善独立式燃气炉采暖方式提供一些参考和指导意见。

参考文献

[1]付林，江亿，张寅平，采暖供热系统的应用浅析，热能动力工程，V01.15No.89Sep.2000

[2]王建军，京津地区燃气采暖可行性分析，天津城市建筑学院学报，V01.4No.1Mar.1998

热负荷范文篇7

关键词:恒温室;孔板送风;热惰性指标;冷负荷;空调隔间

近年来，随着国家产业结构的升级、更新，市场对机械工业产品的加工水平有了更高的要求。在一般的室温环境下进行产品的研发、加工、装配和测量，已经不能满足一些产品的生产或检测要求，这就产生了建设高精度工艺性空调检测、装配车间的需要，而设置满足工艺要求的恒温恒湿空调系统是该类恒温室建设中的重点环节，也是难点环节。下面以一个新建恒温测量室的空调系统设计为例进行介绍。

1工程概况

该工程为厦门市某机械工业厂房轴承清洗区的一间恒温室设计，具体设计参数要求如下：房间吊顶完成面净高为3．5m，房间净尺寸为4m×4m；房间要求温度为20℃，波动幅度为±0．3℃；相对湿度为40％～60％，波动幅度为±5％；0．1～2．0m高度内同一水平面温度变化率不超过0．3℃／h，竖直方向温度梯度无要求。

2常规要求

由于恒温室要求温度波动幅度为±0．3℃，不可设置外墙，虽然大车间内有舒适性空调，但与该恒温室的温差大于3℃，因此恒温室的隔墙应设保温层。围护结构传热系数及最小热惰性指标要求如表1所示。设计时应重点关注热惰性指标D，恒温室围护结构的热惰性指标D是体现围护结构温度衰减倍数和延迟时间的量纲一量，D＝热阻×蓄热系数。D越大，围护结构的热稳定性就越好，越有利于减少恒温室的温度波动。

3冷负荷的影响

3．1空调负荷的计算。空调房间的全年负荷及显热负荷由负荷计算软件计算所得，在此不展开叙述。3．2送风温差及气流组织基于恒温室的基准温度及室内热湿比情况，将送风温差设定为3℃，气流组织按全面孔板上送风、下回风设计，工作区风速为0．20～0．25m／s。设计时需要进行全面孔板的设计计算，具体的计算步骤如下：1）确定孔板送风风速vs；2）根据房间的显热冷负荷Q和送风温差，计算送风量Ls；3）根据送风风速vs和送风量Ls，计算孔口总面积fk及净孔面积比r；4）确定孔口中心距l和孔口数目n；5）校核工作区的最大风速vx，并使其不大于工作区的允许风速；6）校核工作区最大轴心温差Δtx，并使该值不大于室温允许波动范围；7）确定稳压层高度hw［2］。以上设计步骤看上去一目了然，清晰明确，但该工程在进行全面孔板的设计计算时恰恰出现了问题，问题出现在第5）步，无论如何按常规规格调整孔口直径（4～10mm），都无法得到合适的工作区风速，计算所得的工作区风速始终超过允许风速（0．20～0．25m／s）。这表明计算的工作区最大轴心温差Δtx的结果会大于室温允许波动范围，无法满足设计要求。那么问题究竟出在哪里呢？为了得到合适的工作区最大轴心温差Δtx，笔者按上述步骤进行了逆向校核计算，具体做法如下：1）假设工作区的最大风速vx满足设计要求，vx＝0．25m／s；2）选取合适的孔口直径ds＝8mm，确定孔板送风出口风速vs；3）根据vx和vs计算出净孔面积比r及孔口总面积fk；4）根据孔口总面积fk计算出送风量Ls；5）根据送风量Ls和送风温差计算出房间的显热负荷Q′。将计算得到的显热负荷Q′与原来由软件计算所得的显热负荷Q进行比较，发现Q′比Q小了许多，由此可见对于温度波动要求高的空调区域，空调负荷是受限的。为了得到合适的温度场及速度场，要根据工作区的允许风速调整空调冷负荷，改进围护结构的构造方式，使得空调冷负荷满足校核计算所需要得到的结果。为了将房间的显热负荷调整到需要的数值，需要先分析该房间显热负荷的组成，该工程的房间显热负荷Q主要由以下几部分组成：1）通过围护结构传入室内的热量Q1；2）工艺设备的散热量Q2；3）照明散热量Q3；4）人体散热量（显热）Q4；5）室内没有正压时，渗透空气带入室内的显热量Q5。以上各项中，第2）～4）项的值基本不可调整，第5）项可以通过设置新风系统和缓冲间来消除其影响，所以可以减少显热负荷的途径只有第1）项。该项目逆向校核计算得到的显热负荷Q′＝727W，其中业主提供的工艺设备散热数据Q2＝75W，照明负荷计算值Q3＝71W，人体散热计算值Q4＝188W，渗透空气带入室内的显热量计算值Q5＝0。由此可以推断出围护结构传入室内的热量最大限值Q1＝393W。而围护结构负荷由楼板负荷Q1－1、内墙负荷Q1－2、顶棚负荷Q1－3组成。其中，楼板如不采用保温措施，按钢筋混凝土楼面计算，传热系数取K＝2．72W／（m2•℃），其负荷已经高达300W。因此按保温楼板重新试算，K值降低至表1中的限值之下（K＝0．69W／（m2•℃）），负荷Q1－1＝77W。计算内墙负荷时，传热系数K按表1的限值K＝0．7W／（m2•℃）计算，得到内墙负荷Q1－2＝332W；计算顶棚负荷时，传热系数按表1的限值K＝0．5W／（m2•℃），D＝4计算，得到顶棚负荷Q1－3＝118W。三者相加得到的Q1＝77W＋332W＋118W＝527W＞393W，不能满足要求，围护结构还需进行改进。由此提出设置空调隔间的方案，空调隔间设计温度取20℃，与恒温间无温差传热，恒温间内墙无传热。这样处理之后Q1＝77W＋118W＝195W＜393W，显热负荷满足要求，工作区的最大风速及工作区最大轴心温差均满足要求。具体做法如图1～3所示。

4结论

1）高精度空调恒温室（波动幅度为±0．5℃以下）设计计算冷负荷时应重点考虑围护结构的传热系数K及热惰性指标D。可采用逆向校核计算法先算出冷负荷的最大限值，进而采取措施减少冷负荷。该工程中设置的空调隔间及缓冲前室就是为了减少进入恒温室的传热量而采取的有效措施，空调隔间及缓冲前室的存在隔绝了周边环境对恒温间的影响，形式简单、施工方便、效果明显。2）高精度空调恒温室建立合理气流组织是保证温度波动幅度的重要措施，不可以简单地认为一味地增大房间换气次数就可以保证恒温状态。恰恰相反，盲目地增加换气次数，导致工作区风速过大，温度波动幅度无法保证，只有尽量减少恒温室的空调冷负荷，减少恒温室的送风量，形成合理的速度场和温度场，才是减小温度波动幅度的有效途径。3）高精度空调恒温室是精细化的工程，需要设计师在设计过程中对各项指标进行详细计算和反复推敲，同时也要关注建筑、电气等相关专业的参数对空调系统的影响，兼顾施工过程可能遇到的难点，方能使项目达到预期的效果。

参考文献：

［1］许居鵷．机械工业采暖通风与空调用设计手册［M］．上海：同济大学出版社，2007：683687，731-733

热负荷范文篇8

关键词计量供热邻室传热邻室传热温差邻室传热负荷

1问题的提出

与以往不具备分室温度可调的传统采暖系统不同，计量供热系统为热消费者提供了独立控制室温和热消费量的可能性。然而热不同于电，亦不同于水，各户独立的控制对它户基本无影响，热是可以传递的，某户处身的独立行为调节势必对他人产生影响，这种影响具体体现在：由于行为调节，某户可能将其室内温度保持在某个较低水平，而引起它户与之相邻的房间采暖设计热负荷加大，我们将这种现象称为邻室传热。邻室传热是通过分户隔墙及楼板发生的，本文将就邻室传热负荷的确定及对户内采暖管道系统的影响进行讨论。

2邻室传热负荷的计算方法

2．1邻室传热温差Δt1的分析计算：

我们知道邻室传热发生在户间相邻的楼板与分户隔墙，其传热量可表达为：

（1）

式中：Ki、Fi----第i个传热面的传热系数，W/（m2·℃）和传热面积，m2；

n----邻室传热面的总个数；

Δt1----邻室传热温差，℃；

tn----室内设定温度，℃；

tnx----不采暖房间的平衡温度，℃；

式（1）中，Δt1的确定是求解的Qt关键，以下就Δt1的取值进行分析：

2．1．1分析依据的条件

2．1．1．1建筑物围护结构的传热系数取值按"二步节能"[1]要求。

2．1．1．2分析选取的"不采暖"房间被采暖房间相邻，且"不采暖"房间除邻室传热外无热量来源。

2．1．1．3采暖房间的室内设计温度tn=18℃，计算用室外温度tw=-9℃，冬季采暖室外平均温度tw=-1.5℃。

2．1．2"不采暖"房间在建筑物中的位置描述

2．1．2．1北向中间层、中间位置，特点是：仅有一面北向护结构，与之相邻的邻户房间也仅且面北向护结构，且护结构特征完全一致。（邻室传热面：楼板+楼板+分户墙）。

2．1．2．2南向中间层、中间位置，特点与①相同。（邻室传热面：楼板+楼板+分户墙）。

2．1．2．3北向角房间，中间位置，特点：有两面护结构（北、西），与之相邻的邻户房间也具有两面护结构（北、西），且护结构特征完全一致。（邻室传热面：楼板+楼板）。

2．1．2．4北向角房间，位于顶层，其余同③，但传热面只有一个楼板。

2．1．3典型房间的综合热特性β：

图1a、b、c为南、北及角部三个典型房间平面，其中围护结构传热系数分别为：外墙KW=1.06W/(m2·K)，外窗（双层）KS=2.7W/(m2·K)，外窗（单层Kd=4.7W/(m2·K)，屋顶KR=0.7W/(m2·K)。根据以上数据，分别计算北向中间层、南向中间层、北向顶层、南向顶层、角房间中间层及角房间顶层各房间的实际热负荷（基准热负荷，不计邻室传热），计算过程略，计算结果见表1。根据表中计算结果，利用公式Q=β·（tn-tW），求β。β值即为典型房间的综合热属性，同样列于表1。其物理意义是，计算房间在室内外温差为1℃时的热负荷值，单位为W/℃。

图1

表1

位置北向中间层北向顶层南向中间层南向顶层角房间中间层角房间顶层

Q870.91172.4642.1943.61277.61579.1

β30.0340.4322.1432.5444.0654.45

2．1．4计算tnx、Δt1

由房间热平衡关系可知，当"不采暖"房间从邻室获得的热量与该房间耗热量相等时，该房间达到温度稳定，故有：

（2）

由公式（2）并代入相关数据后，可计算出对应于（2）中4种房间不同座落位置时的值tnx。计算过程略，计算结果见表2。

表2

位置①②③④

tnx11.6613.0210.362.1

13.4214.410.896.53

Δt6.344.987.6415.9

4.583.67.1111.47

上行tW=-9℃，下行tW=-1.5℃，楼板K值为2.56W/(m2·K)，分户墙K值为1.74W/(m2·K)。

2．1．5实测结果的对比：上表所列的第①种情况与天津市龙潭小区节能示范工程中的2单元501室相近。1999.12.17～2000.2.1市房产研究所对2单元501室进行了测试，测试是在锁闭阀全关、无人居住的情况下进行的。测试结果如表3所示。

室温实际测试结果表3[3]

建筑名称龙潭西里的1号楼2单元501室（非端头锁闭阀全关）

室内空气温度℃室外空气温度℃

最高最低平均最高最低平均

15.913.214.351.60-11.20-4.53

将表中tW=-1.60℃，下行tW=-11.2℃,tW=-4.5℃，代入式（2）计算并与实测结果对比，见表4。

2．1．6实际情况下的邻室传热温差Δt1、tnx：

2．1．6．1由表4可知，理论计算与实测结果存在一定偏差，平均为15%，而且均为实测室温高于理论计算值，产生这一现象的原因是理论计算是按稳定传热模型进行的，而实际热过程是非稳态，建筑砌体的蓄放热水作用（南向房间尤为明显）使室内平衡温度tnx向高于按稳态传热理论计算的tnx值的方向漂移。

室温理论计算值与实测值比较表4最高最低平均

1.60℃-11.2℃-4.5℃

计算值14.1511.1512.71

实测值15.913.214.35

相差百分数12.37%18.39%12.90%

2．1．6．2前述对室内温度的计算与实测均地在极端情况下进行的，即：户内散热器流量为零，室内无家具，无人居住。但在实际计量供热的情况下，产生这种情况的概率很小，一般情况是：存在行为调节，但最大幅度莫过于早上上班前，将散热器恒温阀设置在较低水平，晚上下班后将其恢复至正常水平，是一种周期行为。而且相对于某个房间温度而言，建筑砌体、家具处于周期性的蓄放热过程中，而且在室内维持正常温度时间，房间的家具、砌体均处于蓄热状态。考虑以上因素的计算tnx的热平衡方程为式（3），而不是式（2）。

（3）

上式中，除Q′S、Qf外，其余符号意义均同前，Q′S-散热器在温控阀低档设定值的散热量，据文献[2]中表2-18的实测数据，当散热器的相对流量为10%时，其相对散热量最低为36%，此处取Q′S=30%·QS，QS为同一组散热器在相对流量100%时的散热量，其数值应等于室内为室温tn时的房间热负荷，即：

Q′S=0.3QS=0.3β(tn-tw)W（4）

式（3）中的Qf表示家具散热量，其含义是：当室温低于设计状态值tn时，室内家具必然产生向房间的散热，而且这种散热过程是非稳态的。有关Qf值的计算既无理论方法，亦为实测数据。这里尝试做一简单讨论，首先引用家具充满系数α，α=Vf/VR。Vf为家具体积，VR为房间体积，在讨论中家具的概念为"当量家具"即，所有真正含义上的家具，如桌、椅、床、柜等，以及纸制品、纺织品均视为家具。家具的体积，也不是通常意义上的空间体积，而将其视为单质实体（实心体），具有某个密度和某个比热，本分析中，取"当量家具"的密度为300kg/m3，比热为2000J/（kg·K）。在上述条件下，有：

Qf=αVRCρ(tn-tnx)/10×3600W（5）

将α=0.1,VR=3.3×4.5×2.8=41.58m3，C=2000J/（kg·K），ρ=300kg/m3代入式（5）得：

Qf=69.3(tn-tnx)W（6）

Q′S、Qf代入式（3）有下式：

（7）

同（4），计算Δt1、tnx，并将结果列于表5。

考虑散热器最低散热量时的Δt1与tnx表5

位置①②③④

tnx15.1215.7913.611.63

15.9216.414.813.406

Δt12.882.214.46.37

2.081.63.24.59

上行tW=-9℃，下行tW=-1.5℃。

对表5进行分析，不难发现以下几点：①室外计算温度tW的变化对Δt1的影响较有规律，为38%～40%之间，考虑tW=-9℃发生的频率较低，Δt1可取以应于tW=-1.5℃和tW=-9℃的中间值。②以南向房间为基准，朝向对Δt1的影响达30%。③以中间层为基准，房间位置对Δt1的影响达45%。④以非角房间为基准，同一层、非角房间与角房间的Δt1差别可达50%。

综上，可以有这样的认识：邻室传热温差Δt1不应取一个固定数值，而应是一个取值范围，Δt1的具体取值必须考虑计算房间在建筑中的具体位置。

2．2邻室传热负荷的计算及分析

以下根据表4与表5中的Δt1值（Δt1取对应于tW=-9℃和tW=-1.5℃时的算术平均值）分别计算"（2）"中的列四种位置时典型房间的邻室传热负荷以及所占基准热负荷的比例，负荷计算依据式（1）进行，所采用的各基础数据同前述，在此不再一一列出，计算结果见表6。

邻室传热量及其占基准热负荷的比例表6

①②③④

Δt1（1）℃5.464.297.387.38

Q1（1）（W）534.84420.23560.74280.56

Q（W）870.9642.11277.61579.1

Q1（1）/Q（%）61.4165.4543.8917.77

Δt1（2）℃2.481.913.85.48

Q1（2）（W）242.93187.1288.73208.33

Q（W）870.9642.11277.61579.1

Q1（2）/Q（%）27.8929.1222.6013.19

热负荷范文篇9

城市化产生热岛效应。利用CTTC（建筑群热常数）模型对城市化后的建筑群温度进行模拟计算，把计算结果作为室外计算温度，对一普通住宅建筑空调负荷进行了计算，并与根据气象台提供的室外温度计算出来的冷热负荷进行比较。结果表明，夏季冷负荷受城市化影响较大，当无室内发热量时，采用气象台提供的气象数计算出的夏季冷负荷比按小区温度计算的低10%～35%；而冬季热负荷受城市化影响不大，二者差别不到10%。

关键词：城市化空调负荷住宅建筑热岛效应

Abstract

Urbanizationcausestemperaturedifferencebetweenurbanandruralareas.UsingtheCTTCmodeltosimulatetemperatureofanurbanbuildinggroup.Thetemperaturewasusedtocalculatethecoolingheatingloadinsteadoftemperaturemeasuredatthelocalmeteorologicalstationasoutdoordesigntemperature.Itisshownforanordinaryresidentialbuildingthatthecalculatedcoolingloadisabout10to35percentwiththetemperatureofanurbanbuildinggroupthanthatwiththeoutdoortemperaturefromthelocalmeteorologicalstation.Butthedifferenceofheatingloadbetweenthemislessthan10percent.

Keywords：urbanizationcoolingloadresidentialbuildingheatislandeffect

0引言

早在公元前4世纪，人们就注意到了城市和乡村的气候是有差别的。19世纪，英国的贺华德（LakeHoward）对伦敦市内和郊区的气象记录进行对比分析，从大量资料中总结出伦敦城市气候的特点，其中有一个著名的发现：伦敦城市中心的温度比四周郊区高[1]。后来各国学者对不同纬度、不同类型、不同规模的城市陆续做了大量对比测试，发现了类似现象。人们把这种现象称为"城市热岛"。

然而，我们在计算某栋建筑物的室内冷热负荷时，使用的室外参数都是来源于建筑所在地区的一个大范围内的气象资料，而这些气象资料又是由气象人员在空旷的城市远近郊监测而得。既然许多研究资料都已证明城区气温与郊区气温确实存在着较大的差别，那么如果在对建筑物室内冷热负荷进行各种分析计算中把这些由气象台站测出的气象数据作为城区内建筑的室外计算参数，其结果就很可能会出现偏差，并由此得出不准确甚至错误的结论。澳大利亚的M.M.Elnahls等对这个问题曾做过实验和模拟，在阿德莱德地区建造了一个典型的建筑群，结果表明，冬、夏两季建筑群内的空气温度都高于气象温度。对空调系统而言，在对室内加热时减少10%的能耗，在供冷时增加15%的能耗。两种算法的能耗总和（加热+供冷）相差不多。但"这并不意味着因为相互抵消就可以忽略对空气温度的修正。忽略了修正温度的影响就意味着对冷负荷估计不足，对热负荷估计过高"[2]。因此，建筑群的"热岛效应"的确会对负荷计算造成不可忽视的影响，需要我们进一步关注和研究。

1建筑群室外温度的模拟计算

关于建筑群内空气温度的模型，前人已经做了不少的研究工作。笔者在比较前人对城市气候和建筑局部微气候的研究方面和研究模型之后，选择了简明实用的CTTC模型及其系列改进模型作为研究开发的切入点。

CTTC模型把特定的地点的湿度视为几个独立过程温度效应的叠加，用公式表示如下[3]：

ΔTa(t)=To+ΔTa,solar(t)-ΔTNLWR(t)

式中Ta(t)为需计算的t时刻的大气温度：To为基准（背景）温度；ΔTa,solar(t)为因城市覆盖层表面吸收太阳辐射而导致的大气温升；ΔTNLWR(t)为净长波辐射吸收失热而导致的温度变化。正是在计算ΔTNLWR(t)时使用了CTTC模型数，可由下式进行计算：

（2）

式中t是计算时刻，m是下垫面对太阳辐射的吸收率，h是综合换热系数，Ipen（t）是建筑群在t时刻接受到单位面积上的平均太阳辐射照度，CTTC是建筑群热时间常数。

斯沃德（HannaSwaid）和霍夫曼（MiloE.Hoffman）按理论公式计算出ΔTa,solar(t)和ΔTNLWR(t)，并经实验测出当ΔTa,solar(t)为昼夜最小值时的空气温度Ta(t)，则由式（1）可计算出To。他们发现同一个城市不同建筑群的基准温度值很接近，误差不超过0.5℃，且与乡村日平均空气温度相等。

1997年，艾那汉斯（M.M.Elnahls）和威利斯姆森（T.J.Willismoson）在CTTC模型基础上提出了改进的CTTC模型，其计算空气温度的思路与CTTC模型完全一致。改进模型将通常位于市郊的气象站测量的逐时气温作为输入温度，而不是把乡村的日平均气温和为输入温度计。通过比较气象站和待计算建筑群的建筑几何特征、规划、热量排放等因素造成的热量收支差异，计算这些差异给这两种下垫面上方空气温度带来的差别，通过气象站的实测温度以及计算的温度差别就可以得到待计算建筑群处的空气温度。用公式表示如下[2]：

Ta（t）urb=Tb+ΔTsol(t)urb-ΔTlw（t）urb(3)

Ta（t）net=Tb+ΔTsol(t)met-ΔTlw（t）met(4)

则有

ΔTa（t）urb=Ta（t）net+[ΔTsol(t)urb-ΔTsol(t)met]-[ΔTlw（t）urb-ΔTlw（t）met](5)

式中：Ta（t）urb是建筑群处在t时刻的空气温度；Ta（t）net是气象站在t时刻测量的空气温度；Tb是基准温度；ΔTsol(t)urb是建筑群因吸收太阳；而导致的空气温度变化；ΔTsol(t)met是气象站因吸收太阳辐射而导致的空气温度变化；ΔTlw（t）urb是建筑群因天空长波辐射而导致的空气温度变化；ΔTlw（t）met是气象站因天空长波辐射而导致的空气温度变化。

基于改进的CTTC算法模型，笔者编制了CTE（clusterthermalenvironment）计算程序，考虑了太阳辐射、风、小区规划和单体建筑等对小区室外热环境的影响，从整体的、动态的角度来预测和分析实际建筑群的温度环境[4]。

2.负荷计算

选取一个典型的住宅小区建筑群来进行负荷计算，该建筑群由9栋（3排3列）5层的建筑组成，绿化率为0.3。

模拟计算结果见图1,2。从图中可以看出，利用CTE程序计算得到的小区室外空气温度和气象站空气温度存在明显的差别。

图1夏季小区计算温度和气象站温度的比较

图2冬季小区计算温度和气象站温度的比较

选取该建筑群中的3个房间进行负荷计算，这3个房间分界位于建筑的南、东北角和东南角，且均在建筑的3层，如图3所示。

图3计算房间示意图

建造外墙为37砖墙，每个计算房间有一扇外窗，位于房间的南侧或北侧，双层钢窗，无内外遮阳。室内发热设备为计算机和灯光照明，人员为1人。夏季室内设定温度为27℃，冬季室内设定温度为18℃，换气次数为2h-1。按照常规的冷、热负荷计算方法，分别将气象站提供的计算温度和用CTE程度计算出来的小区空气温度作为室外计算温度来计算室内负荷。

图4是夏季逐时冷负荷计算结果。

图4夏季逐时冷负荷计算结果

从图4中可以看出，以小区计算温度和气象站提供的设计室外温度来计算室内负荷，不同方位的房间负荷都有差别。这种差别随时间的不同而不同，在本例中约占总负荷的10%～35%。

图5可以更清楚地反映因室外计算温度不同而带来的冷负荷的逐时差异。考察冷负荷的组成可以看出，室外温度对冷负荷的影响主要体现在三方面：通过窗玻璃的传热、通过外墙的传热和新风负荷。当室内外温度接近的时候，室外温度对这3项负荷会产生很大的影响。在本例中考虑热岛效应后围护结构的传热负荷是原来的1.2～1.5倍，而新风负荷受室外温度的影响更明显，甚至负荷正负都可能相反，在新风负荷最大的瞬时考虑热岛效应后新风负荷是原来的1.2倍。

图5室外计算温度不同而带来的冷负荷的差异

图6和图7是本例计算房间无内热源情况下的计算结果，它们反映了建筑群本身对室内负荷的影响。从计算结果来看，在不考虑房间内热源的情况下，由于室外计算温度不同而导致的室内冷负荷的差异一般在20%～50%之间，夜间最大时甚至能够达到70%。

图6计算房间无内热源时夏季逐时冷负荷计算结果

图7计算房间无内热源时不同朝向夏季冷负荷的差异

同理可能计算不同室外气温参数对冬季的室内热负荷造成的差别。计算结果表明，室外温度不同导致的热负荷差别不到10%。这是因为冬季室内外温差本来就比较大，建筑群和气象站之间的温差相比较而言仅占一小部分。

上述结果是针对一具体建筑得到的，对于不同城市、不同布局的住宅建筑会存在着差异，即夏季冷负荷和冬季热负荷的变化比例会有所有同。但总体而言，城市化的程度越高，热岛现象越显著，用气象站资料得到的夏季空调负荷值与实际的偏差越大。

3结论

从以上的计算结果和分析中可以看出，由于夏季室内外温差较小，城市热岛效应造成的温升可能对室内负荷计算造成较大的影响。这种影响在冷负荷主要以护结构传热和新风为主的民用建筑中是不可忽略的。冬季由于热岛效应带来的温差相对室内外温差而言较小，因此在计算热负荷时可以忽略。

以上的计算和分析是针对住宅建筑进行的，同样也适用于对商业建筑的分析。但由于商用建筑的空调负荷组成中围护结构和新风部分所占比例不大，所以城市化对室内负荷的影响不是太明显。

随着城市化进程的加快，城市的日益发展，热必会使城市热岛效应愈加显著。美国、日本和我国上海等城市连年的实测资料表明[5]：在郊区空气温度几乎不变甚至下降的情况下，城市内的气温却逐年升高。因此，在进行城市建筑的空调设计时应将气象资料进行修正。本文提出的修正的CTTC模型是一种简单、行之有效的修正方法，可以作为大中型城市建筑空调设计的一个参考。

参考文献

1HemutELandsberg.都市气候学，郑师中，译，台湾：世界图书出版公司，1990.

2ElnahlsMM,WilliamsonTJ.AnimprovementoftheCTTCmodelforpredictingurbanairtemperatures.EnergyandBuildings,1997,25(1):41-49.

3HannaSwaid,MiloEHoffman.PredictionofurbanairtemperaturevariationsusingtheanalyticalCTTCmodel.EnergyandBuildings,199014(4):313-324.

热负荷范文篇10

关键词：商业建筑负荷预测DeST

0引言

随着空调系统在商业建筑领域的广泛应用，如何做到合理预测全年负荷是商业建筑空调设计非常重视的一个问题。目前，商业建筑设计多数采用经验数据进行冷、热负荷估算,这种方法只提供冷热负荷的最大值，已经远远不能满足空调蓄冷蓄热系统设计、冷热源系统选择、BCHP系统设计和设备搭配以及城市能源规划对负荷全年动态变化的要求。因此,我们有必要用一种新的方法对商业建筑的全年负荷进行预测。

1商业建筑空调负荷特征

商业建筑空调负荷主要由下面几个因素组成：1)室内热扰,包括人员、灯光和设备2)围护结构传热3)新风负荷。在这几个因素中,室内热扰及其动态变化过程对负荷的影响很大。同时，由于在变风量系统中，新风随人员密度的变化而变化，因此新风负荷和室内热扰的变化过程密切相关。所以,合理地预测负荷应把重点放在室内热扰的参数设定及其动态变化设计上。

2典型商业建筑内扰的参数设计和全年作息时间的设计

2.1商业建筑的分类

商业建筑种类繁多，功能各异。本文依据不同的使用性质，选择了典型的几种商业建筑进行了建筑内扰和全年作息的设计，如下：1)客房：分为五星级客房、四星级客房、三星级客房以及三星级以下客房；2)办公室：分为高级办公室和一般办公室；3)美容院；4)保龄球馆；5)舞厅；6)健身房；7)商场；8)餐厅：分为中餐厅、西餐厅和火锅餐厅；9)门厅；10)会议室；11)展览馆；12)影剧院；13)游泳池；14)教室；15)医院:包括病房、手术室、候诊室、门诊办公室、婴儿室和药品储存室；16)走廊；17)档案库房；18)卫生间；19)电脑机房；20)室。

2.2室内参数设计

商业建筑的空调属于舒适性空调,即从人体的舒适感出发确定室内温度、湿度设计标准。

室内参数包括：1)夏季干球温度(℃)和相对湿度(%)2)冬季干球温度(℃)和相对湿度(%)。

2.3内扰的参数设计

内扰参数主要包括：1)人员热扰2)灯光热扰3)设备热扰

各参数的具体指标如下：

1)人员热扰：最大人员密度(人)，人均发热量(W)，人均产湿量(kg/hr)，新风量(﹒人)；

2)灯光热扰：最大功率()；

3)设备热扰：最大功率()；

2.4全年作息的设计

所谓全年作息是指室内热扰参数全年每一时刻的数量大小与设定的最大值的比值。由于在商业建筑中，作息基本是以一周为周期的，所以本文的设计也是以一周为基础，分开考虑工作日与休息日；同时，对于一些季节性变化比较强的商业建筑，如商场、教室等,就得考虑全年不同月份的变化。作息的设计参数主要包括：

1)人员密度的作息：是指某时刻的人员密度和设定最大人员密度的比值；

2)灯光的作息：是指某时刻的灯光功率和设定最大灯光功率的比值；

3)设备的作息：是指某时刻的设备功率和设定最大设备功率的比值；

2.5设计举例

由于篇幅原因，只选取几个典型的商业建筑举例说明设计过程。

2.5.1办公室

办公室是组成写字楼等商业建筑的基本元素，可分为高级办公室(如经理办公室)和一般办公室，在参数设计中要求也不同。

1)室内条件参数设定

房间使用性质

夏季

冬季

干球温度

相对湿度

干球温度

相对湿度

℃

高级办公室

23-25

50-60

21-23

35-40

一般办公室

24-26

50-60

20-22

35-40

2)内扰的参数设计

房间使用性质

新风量

(.人)

人员热扰

灯光热扰

设备热扰

最多人数

(人)

人均发热量()

人均产湿量()

最大功率()

高级办公室

0.05-0.1

0.084

一般办公室

0.1

0.084

3)全年作息的设计

办公室的作息基本上是以一周为周期的，有工作日和休息日的区别,而无季节性的变化。由于办公室中的设备主要是电脑，它和人的作息基本上是一致的，因此把办公室的人员和设备热扰一同考虑。对于灯光来说，它不但受到人员密度大小的限制，而且和一天中的阳光强度变化有密切的关系。白天,人们利用充沛的自然光，所以尽管白天人员密度大，但灯光的功率却不是最大。考虑到在休息日加班的情况，所以休息日的人员、设备和灯光的作息不为0。

图1办公室人员/设备作息(工作日)图2办公室灯光作息(工作日)

图3办公室人员/设备作息(休息日)图4办公室灯光作息(休息日)

2.5.2商场

商场也是一类典型的商业建筑。在商场空调负荷中,人体冷负荷占有主导地位。人员密度取值的少许增减都会对空调能耗和投资有明显影响。

1)室内条件参数设定

房间使用性质

夏季

冬季

干球温度

相对湿度

干球温度

相对湿度

℃

商场

25-27

55-65

20-22

40-50

2)内扰的参数设计

房间使用性质

新风量

(.人)

人员热扰

灯光热扰

设备热扰

最多人数

(人)

人均发热量()

人均产湿量()

最大功率()

商场

15-25

1.0

0.1

3)全年作息的设计

商场的室内热扰作息随季节的变化很大。一般来说,夏季是销售淡季，人员密度小；春节期间是销售旺季，人员密度大。所以，商场人员密度作息的周期为一年，要考虑不同季节的影响。

而灯光作息随季节的变化和人员密度变化很小，并且商场的内部空间很大，只靠自然采光是无法满足室内要求的，所以灯光的作息在一天内的变化几乎是不变的，其周期也是以一天为设计标准，不需考虑工作日和休息日的变化，如图10。如图6至图9，作者把一年分为四组来设计人员密度作息:1)12月初－2月末；2)3月初－5月末；3)6月初－8月末；4)9月初－11月末。同时，对于五一、十一、春节等人员密度极大的节假日单独设计作息，如图5

图5商场人员作息(五一、十一、春节等节假日)图6商场人员作息(12月初－2月末

图7商场人员作息(3月初－5月末)图8商场人员作息(6月初－8月末)

图9商场人员作息(9月初－11月末)图10商场灯光作息

3全年负荷预测

3.1全年负荷预测方法

通过对各典型商业建筑的内扰的参数设计和全年作息时间的设计,作者利用建筑能耗模拟软件DeST计算各典型商业建筑的全年逐时冷(热)负荷，并由此得到建筑全年冷(热)负荷逐时变化无因次曲线和单位体积新风冷(热)负荷逐时变化曲线。

所谓建筑全年冷(热)负荷逐时变化无因次曲线，是指每一时刻建筑冷(热)负荷与全年最大冷(热)负荷的比值组成的一条曲线。

所谓单位体积新风冷(热)负荷逐时变化曲线，是指每一时刻单位体积的新风所产生的冷(热)负荷变化曲线。

在负荷预测过程中，只需估计单位建筑面积的最大冷(热)负荷，便可以通过建筑全年冷(热)负荷逐时变化无因次曲线，获得全年逐时单位建筑面积的冷(热)负荷；同理，如果确定了该建筑的设计新风量，便可以通过单位体积新风冷(热)负荷逐时变化曲线得到全年的新风负荷。从而为估计商业建筑的全年逐时负荷提供了一种简单的估计方法。

3.2办公类建筑全年负荷预测举例

下面以办公类建筑这一典型商业建筑为例说明。本次模拟的地点是北京,图11是办公楼的模型图,这是一个以办公室为主的建筑。

3.2.1办公楼冬(夏)季典型日负荷变化无因次曲线

图12是办公楼冬季典型日负荷变化无因次曲线；图13是办公楼夏季典型日负荷变化无因次曲线。从图中可以看到，冬季全天的建筑负荷最大值出现在刚开启空调的时刻，即所谓的尖峰负荷，这是由于夜间建筑内温度下降，冷量积蓄的缘故；夏季全天的建筑负荷最大值出现在下午，由于北京夜间比较凉爽，建筑内的蓄热得以散出,因此在空调开启时刻并没有出现尖峰负荷。

3.2.2建筑全年冷(热)负荷逐时变化无因次曲线

图14是建筑全年冷(热)负荷逐时变化无因次曲线，横轴表示全年8760个小时。从图中可以看到，热负荷出现在11月中旬至第二年的3月中旬，并在1月初达到最大值；冷负荷全年都存在,并在7月中旬达到最大值。对比这两条曲线，可以看到冬季办公楼一天中同时存在冷热负荷，这是由于外区受气候影响需要供热，而内区几乎没有围护结构传热，只存在着内部发热，所以需要供冷的原因。

3.2.3单位体积新风冷(热)负荷逐时变化曲线

图15是单位体积新风冷(热)负荷逐时变化曲线。新风负荷与外界环境密切相关。从图14我们可以确定在3月中旬至11月中旬建筑只有冷负荷，从图15我们可以确定在4月下旬至9月下旬这段时间内,以新风冷负荷为主，所以，在3月中旬至4月下旬，九月下旬至11月中旬期间，可以利用通入新风直接除去建筑的热负荷，避免了空调带来的能源浪费。

3.2.4负荷预测

使用者只需估计单位建筑面积的最大负荷，便可以通过办公类建筑负荷的无因次曲线，获得全年逐时单位建筑面积的负荷，并可根据自己的需要得到全年累计，冬夏季累计等数值；同理，如果确定了该建筑的设计新风量，便可以通过单位体积新风冷热负荷逐时变化曲线得到全年的新风负荷逐时变化量。

4结语

4.1在商业建筑中，室内热扰(人员、灯光和设备)及其动态变化过程对负荷的影响很大。所以，合理地预测负荷应把重点放在室内热扰的参数设定及其动态变化设计上。

4.2利用建筑能耗模拟软件DeST可得到建筑全年冷(热)负荷逐时变化无因次曲线和单位体积新风冷(热)负荷逐时变化曲线，大大简化了负荷的计算过程，为估计商业建筑的负荷估算提供了一种简单可靠的方法。

4.3商业建筑的外形千变万化，内部结构也千差万别，但功能类型相同的商业建筑必然在负荷趋势上有着共同点，本文的预测方法重点不在于单个建筑之间的差异性，而是着眼于作为某类商业建筑的共同特性,从而为空调蓄冷蓄热系统设计、冷热源系统选择、BCHP系统设计和设备搭配以及城市能源规划等提供设计参考和依据。

4.4最大冷热负荷的预测方法不是本文的主要论述对象。

4.5由于气象条件不同，其它城市的商业建筑也可利用这种方法得到一系列的不同商业建筑的负荷变化曲线，这必然会给设计者带来极大的便利。

参考文献：

(1)四机械工业部第十设计研究院.空气调节设计手册.1983

(2)上海节能建筑设计标准

(3)邹建忠.商场空调设计中客流量和新风量取值的探讨，长春工程学院学报，2001（2）

(4)郑万兵.医院空调设计中几个问题探讨，制冷空调与电力机械，2002(3)

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