重提“負荷計算問題”

重提“關于負荷計算問題”

摘要：負荷計算是空調工程設計的基礎，它決定設備容量的選用，管網系統的規模以及工程總造價等，這是技術人員熟知的事實。但是近幾年來用估算的方法替代了空調冷負荷計算，給制定方案、工程審核造成一定的困難。本文通過實例，重提“關于負荷計算問題”，借此引起設計者進一步的重視。

關鍵詞：瞬變傳熱 估算 計算程序 負荷計算

七十年代末空調工程負荷用瞬變傳熱計算代替了穩定傳熱計算，并且區分了得熱和負荷的概念。八十年代出版的所有空調書籍，如空氣調節工程、空氣調節設計手冊、暖通空調常用數據手冊、高層建筑空調與節能等皆引用了動態負荷計算。動態負荷在圍護結構方面的計算顯得比較繁瑣，即便是各種手冊采用了一些簡化手段，計算工作量也較大。計算軟件的產生似乎解決了這一問題，但是應用上也不普遍，只有估算最簡便，捷徑行路，人之通性，慢慢地被它取而代之了。但是估算的根基并不堅實，偏于保守是不可避免的，總是顧慮怕估算的小了，這也是可以理解的。?

1、第一個實例

圖1是位于蘇州地區旅館建筑客房的標準層平面簡圖，層高3米，共十層，24墻兩面抹灰，客房為單層塑鋼玻璃窗，面積6m2，掛淺色窗簾，屋頂的傳熱系數為1.19W/m2℃。客房要求設計干球溫度25℃，2人間，新鮮空氣量為30m3/人時，室內平均用電量150W。走道與樓梯間、電梯間等公用部分，送冷風保持27℃，客房與走道的溫差為2～3℃，可以忽略傳熱計算，因而客房的圍護結構負荷只有外墻、外窗、屋頂等部分。從圖1可看出，客房的圍護結構的大小和朝向共有6種型式，并編號如下：1.南向，2.北向，3.西南向，4.西北向，5.東南向，6.東北向。對于頂層多了一個屋面，編號為1-頂～6-頂。?

應用動態傳熱計算，其最大冷負荷與發生時刻列于表1。

表1 客房編號冷負荷(w)發生時刻(時)客房單位面積負荷值(w/m2)12064.31373.721890.91467.532468.51388.242451.21787.552734.21397.662585.41492.31-頂2813.014100.52-頂2743.81698.03-頂3421.316122.24-頂3430.817122.55-頂3507.514125.36-頂3457.516123.5

從計算結果可以看出動態計算的特點，西南向、西北向或者東南向、東北向的負荷差值不大，但發生時刻不同。這是因為動態計算是用加權或卷積的數學形式計算，計算任一時刻的傳熱必須包括其它時刻在該時刻的影響量，卷積而成。表1的數據是客房選擇末端設備的根據，客房2和客房5-頂負荷相差1616.6W，理所當然地要選取不同容量的末端設備才合理。

關于選取制冷設備的容量，有兩種方法：一是把整體客房建筑（底層是裙房不計）看成是一個孤立整體，用總的圍護結構、總的客人數和總的用電量等計算；二是把表1計算值逐層進行疊加，再把走道東、西兩側和頂層走道屋面的圍護結構的負荷算上即可。在計算機上計算的結果列于表2。

表2 計算方法總負荷(w)發生時刻(時)客房單位面積負荷值(w/m2)第一種方法650055.11362.7第二種方法725581.570.0

從理論上講第一種方法最正確，該樓的最大負荷發生在13時，由于13時并不是所有客房的最大負荷，自然要比第二種方法計算的數值小，但是應用第一種方法選取制冷設備的容量，空調系統應有良好的控制系統，在不同時刻應該能夠進行能量的調劑，當然這方面的要求很高。用第二種方法作為選取制冷設備的容量，保守一點，但易于保證客房效果。從單位面積負荷值看，表2的數值比表1數值（除2號客戶）都要小，這是由于表2在計算總建筑面積時包括了走道的面積，整體建筑的走道面積為1408m2，其圍護結構的負荷量在計算機上顯示只有43454.9W，走道的單位面積負荷值不足31W/m2的緣故引起。?

但是在審核圖紙時常看到這樣的情況，同樣面積和條件的空調房間的末端設備，不論朝向和圍護結構如何，皆選用同一型號的末端設備，這個原因多數是由于用估算來進行負荷計算的結果。目前估算的方法有兩種方式：一種是出版的各種書籍的推薦數據，對于客房一般的范圍是80-110W/m2，與上述實例計算的表1相比較，可見對大部分客房適用，但對部分客房就不能滿足，倘若對整體建筑的主機估算，按80W/m2計其主機容量要大出約14%，按110W/m2計主機容量要大出約57%；一種是各設計單位自行的作法，如將空調房間按150kcal/m2（174W/m2）估算，而整體建筑按其70%即109kcal/m2(122W/m2)估算，則整體建筑的制冷量將是122×1036.8×10=1264896W。?

估算的本身帶有很大的近似性，它與具體的建筑物的開間、進深、人數以及用電量等因素有關，既要滿足設計條件的要求

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