北京市某建筑空调冷负荷详细计算过程

1.2室内外设计的计算参数
本工程的室外设计参数见表1-1。

表1－1 室外气象参数表（北京市）
在设计计算中使用上表中的空调室外计算干球温度为计算温度，在计算中使用标准大气压为标准进行图表的查询。

本工程的室内主要房间的设计参数见表1－2。

表1－2 主要房间室内设计参数
从表中可知，各主要房间的温湿度相同，只有新风量是由于每个房间的功能
不同而不同。

2.1冷负荷计算
2.1.1首层文印（132室）
2.1.1.1西外墙瞬变传热引起的冷负荷
外墙和屋顶瞬变传热形成的逐时冷负荷可按照下列公式计算：
LQ1=F·K·（t l,n－t n）（W）（式2-1）式中：F——外墙和屋顶的计算面积，（㎡）；
K——外墙和屋顶的传热系数，（W/ ㎡·K），可由《中央空调设计实训教程》的
表1–6（a）或表1–6（b）查到；
t n——室内设计温度，（℃）；
t l,n——外墙和屋顶的冷负荷计算温度的逐时值，（℃），可由《中央空调设计实
训教程》的表1–7（a）～表1–7（g）查到。

其中：根据建筑图计算外墙面积F：
F=9.9×3.5－1.8×2×3=23.85（㎡）；
查《中央空调设计实训教程》表1–6（a）得此外墙为Ⅱ型，其传热系数K=1.19
（W/ ㎡·K）；
查《中央空调设计实训教程》表1–7（b）得此外墙冷负荷计算温度的逐时值t l,n。

据此计算，可得到西外墙瞬变传热形成的逐时冷负荷，将查得的结果和计算的结果综合列入下表2-1中。

表2-1南外墙瞬变传热冷负荷表
由上表可知，南外墙的最大冷负荷为244.1 W，出现在8:00。

2.1.1.2南外窗瞬变传热引起的冷负荷
玻璃窗瞬变传热形成的逐时冷负荷按照下面的公式计算：
LQ2=F·K·（t l－t n）（W）（式2-2）式中：F——外玻璃窗面积，（㎡）
K——玻璃窗的传热系数，（W/ ㎡·K）,可根据室内、外表面换热系数由《中央
空调设计实训教程》表1–11（a）或表1–11（b）查得，表1–11（a）及表1–11
（b）中的数值，应根据窗框的结构形式，按表1–12加以修正；
t n——室内设计温度，（℃）；
t l——玻璃窗的冷负荷温度的逐时值，（℃）,可由《中央空调设计实训教程》表1–13
查到。

其中：根据建筑图计算外窗面积：
F=1.8×2×3=10.8（㎡）；
玻璃窗内表面换热系数a n=8.7（W/ ㎡·K），外表面换热系数a w=20.2（W/ ㎡·K）。

查《中央空调设计实训教程》表1–11（a）得：单层玻璃窗的传热系数K=6.09
（W/ ㎡·K）。

根据《中央空调设计实训教程》表1–12查得：玻璃窗传热系数修正值为1.0。

根据《中央空调设计实训教程》表1–13查得：玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值
tl。

据此计算，可得到玻璃窗瞬变传热形成的逐时冷负荷，将查得的结果和计算结果列入下表2-2中。

表2-2 南外窗瞬变传热冷负荷
由上表可知，南外墙的最大冷负荷为407.8 W，出现在15:00和16:00。

2.1.1.3透过南外窗进入室内的日射得热引起的冷负荷
透过外窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷计算公式：
LQ3=F·C z·D j，max·C LQ（W）（式2-3）式中：F——玻璃窗的净面积，（㎡），是窗口面积乘以有效面积系数Ca。

Ca可由《中央空调设计实训教程》表1–15查得；
Cz——玻璃窗的综合遮挡系数，Cz=Cs·Cn，Cs和Cn可分别由《中央空调设
计实训教程》表1–16和1–17查得；
D j，max——日射得热因数的最大值，（W/ ㎡），可由《中央空调设计实训教程》
表1–18查得；
C LQ——冷负荷系数，可由《中央空调设计实训教程》表1–19（a）～表1–19
（d）查得。

表中是以北纬27.5º划线将全国分成南北两区的。

其中：根据《中央空调设计实训教程》表1–15查得单层钢窗有效面积系数Ca=0.85 窗的有效面积F=10.8×0.85=9.18（㎡）；
根据《中央空调设计实训教程》表1–16查得遮挡系数Cs=1。

根据《中央空调设计实训教程》表1–17查得遮阳系数Cn=0.6。

由上述公式Cz=Cs·Cn计算得综合遮阳系数Cz=1×0.6=0.6。

北京地区的纬度为北纬39º48′，查《中央空调设计实训教程》表1–18得北京地
区北向日射得热因数最大值，D j，max=260 W/ ㎡。

根据《中央空调设计实训教程》表1–19（b）查得该区有内遮阳的玻璃窗冷负
荷系数逐时值C LQ。

据此计算，可得到透过外窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷，将查得的结果和计算结果列入表2-3中。

表2-3南外窗瞬变传热冷负荷
由上表2-3可知，透过外窗进入室内的日射得热形成的最大冷负荷为1202.9 W，出现在12:00。

2.1.1.4北内墙的瞬变传热引起的冷负荷
内墙、楼板等室内结构瞬变传热形成的逐时冷负荷计算公式：
LQ4=F·K·（t ls－t n）（W）（式2-4）式中：F——内围护结构传热面积，（㎡）；
K——内围护结构的传热系数，（W/ ㎡·K），可由《中央空调设计实训教程》表
1–6（a）或表1–6（b）查到；
t n——室内设计温度，（℃）；
t ls——相邻非空调房间的平均计算温度，（℃），用下式计算：
t ls = t P + △t ls（℃）（式2-5）式中：t P——夏季空调室外计算日平均温度，（℃）；
△t ls——相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调室外计算日平均温度的差
值。

其中：查取北京地区夏季空调室外计算日平均温度t P=28.6℃。

根据说明选取相邻非空调房间的平均计算温度与夏季空调室外计算日平均温度
的差值△t ls=2℃。

由上述公式2-5计算得t ls =30.6℃
又根据建筑图计算内墙面积：
F=9.9×3.5－2=32.65（㎡）；
查《中央空调设计实训教程》表1–6（a）得：此内墙为Ⅲ型，其传热系数K=0.7
（W/ ㎡·K）
所以，由公式（2-4）计算的结果为：
LQ4=32.65×0.7×（30.6－26）=105.1（W）
2.1.1.5人体散热形成的冷负荷
人体散热形成的冷负荷计算公式：
LQ5= q s·n·n′·C LQ + q L·n·n′（W）（式2-6）
式中：C LQ——人体显热散热冷负荷系数，由《中央空调设计实训教程》表1–21查得；
q s——成年男子显热散热量，（W），由《中央空调设计实训教程》表1–22查得；
n——室内全部人数；
q L——成年男子潜热散热量，（W），由《中央空调设计实训教程》表1–22查得；
n′——群集系数，由《中央空调设计实训教程》表1–23查得。

其中：文印为极轻劳动，根据《中央空调设计实训教程》表1–22查得室温为26℃时，每人散发的显热和潜热量分别为60W和74W。

根据《中央空调设计实训教程》表1–23查得：群集系数n′=0.93。

根据室内人员由上午8时至晚上18时共停留11个小时，查《中央空调设计实
训教程》表1–21得人体显热散热冷负荷系数逐时值C LQ，见表1.4。

查《全国民用建筑工程设计技术措施》暖通空调·动力分册P11页表1.3.2—2得：
一般办公室室内人数为0.1—0.23人/㎡，所以人数n =0.2×（5.7×9.9）=11人。

据此计算，可得到人体散热形成的逐时冷负荷，将查得的结果和计算结果列入表2-4中。

表2-4 人体散热形成的瞬变传热冷负荷
由上表2-4可知，人体散热形成的最大冷负荷为1322 W，出现在12:00。

2.1.1.6照明散热引起的冷负荷
查《全国民用建筑工程设计技术措施》暖通空调·动力分册，办公室的照明负荷为18—23 W/ ㎡，这里取照明负荷为20 W/ ㎡。

所以，整个房间照明散热引起的冷负荷就用单位面积的照明负荷值与房间面积相乘，计算结果为：LQ6=20×（5.7×9.9）=1128.6（W）
2.1.1.7设备散热引起的冷负荷
设备散热引起的冷负荷计算公式：
LQ7= n1·n2·n3·N（1－η）/η（W）（式2-7）式中：n1——安装系数，通常取n1=0.7—0.9；
n2——负荷系数，由于计算的设备是计算机，所以取1.0；
n3——同时使用系数，通常取n3=0.5—0.8；
N——电动设备的安装功率，一台计算机的功率大约为300 W，由在人体散热形
成的冷负荷时人数计算结果为11人，按人手一台计算为N=300×11=3300（W）；
η——电机效率，查《中央空调设计实训教程》表1—26得η=63%。

所以，由公式（2-7）计算设备散热引起的冷负荷的结果为：
LQ7=0.8×1.0×0.5×3300（1－0.63）/0.63=775.2（W）
2.1.1.8文印室的空调冷负荷汇总
将上述计算的各项冷负荷结果汇总，具体如下表2-5所示。

表2-5 文印室空调系统冷负荷Q单位：
W
时间8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 LQ1244.1 232.7 224.2 212.9 204.3 195.8 193 195.8 201.5 210 224.2 LQ259.2 125 197.3 256.5 315.7 361.7 388.1 407.8 407.8 394.6 368.3 LQ3372.3 572.8 830.6 1031.1 1202.9 1145.7 887.9 644.4 458.3 343.7 229.1 LQ4105.1
LQ51285 1297 1303 1316 1322 1033 978 941 910 886 874 LQ61128.6
LQ7775.2
Q 3970 4236 4564 4825 5054 4745 4456 4198 3987 3843 3705 从表2-5中可以得到，文印室的最大冷负荷出现在12：00，其值为5054 W。

文
印的每平米最大冷负荷为：5054÷（5.7×9.9）=89.6（W/ ㎡）
2.1.1.9新风冷负荷
一般情况下，空调房间送入的空气是由新风和回风组成的。

由于也需要进行热湿处理，所以在房间的冷负荷计算中还要进行新风冷负荷的计算。

图2-1 新风直入式焓湿图
N—室内状态点W—室外状态点L—新风露点状态点L（M）—机器露点
C—室内混合状态点t w、t n—室内、外温度t w,s、t n,s—室内、外露点温度图2-1是整个风机盘管加新风的空气处理过程的焓湿图，在现在的新风冷负荷计算中只用到了从W点由新风箱处理到L点的过程图。

新风冷负荷计算公式：
CL W = 1.2·L W·（h W - h N）（式2-8）式中：L W——新风量，（m³/h）；
h W——新风状态点W的焓值，（kJ/kg）；
h N——回风状态点N的焓值，（kJ/kg）；
1.2——空气在20℃时的密度，（kg/ m³）；
其中：查《中央空调设计实训教程》表1–28得文印的新风量指标取35（m³/h·人），又由在人体散热形成的冷负荷时人数计算结果为11人，则新风量为：
L W= 11×35 = 385（m³/h）
根据室内外参数，查图2-1得h W=85kJ/kg, h N=59kJ/kg。

CL W = 1.2×385×(85-59)/3600 = 3.3（kw）
汇总以上计算结果得到文印室的总冷负荷（含新风）为8.4kW。