精品工程类本科大三课件《建筑环境学》03第三章第5 节 典型负荷计算方法原理介绍III
精品工程类本科大三课件《建筑环境学》03第三章第12节 太阳辐射热作用和热湿传递III
• 只有长波红外线（也称长波 辐射）会被玻璃反射和吸收
可见光 近红外线 长波红外线
0.8
普通玻璃的光谱透过率
一般高温工业热源的辐射为 波长为5μm以上长波辐射
lLowow-e-e玻mi璃ssivity
• Low-e 玻璃：将具有低 发射率、高红外反射 率的金属（铝、铜、 银、锡等），使用真 空沉积技术，在玻璃 表面沉积一层极薄的 金属涂层。
• 半透明薄层的总透过率τ：
glass
(1
a0
)(1
r)2
r 2n(1
n0
a0 )2n
(1 a0 )(1 r)2 1 r 2(1 a0 )2
半透明薄层的a、 ρ、 τ
ρ
a
a0(1 r) r n(1 a0 )n
n0
a0(1 r) 1 r(1 a0 )
aτ
r
r(1
a0 )2 (1
第三章第二节
建筑围护结构的 热湿传递与得热
基本内容
• 通过围护结构的显热得热
• 通过非透明围护结构的热传导 • 通过非透明围护结构的得热
t a( x) t
x x
Qwa•ll,通co•n过d通玻 璃过窗玻(的x得璃) 热xt板x壁 的in 传t(热,量) ta,in ( )
m
r, j
第三章
建筑热湿环境
热湿环境的影响因素
热湿环境是建筑环 境中最主要的内容
外扰：
• 室外气候参数：室外空气温 湿度、太阳辐射、风
• 邻室的空气温湿度
内扰：
• 主要包括室内设备、照明、 人员等室内热湿源
内外扰影响室 内的基本形式： 对流、导热和 辐射
第三章 负荷计算..
第三章 负荷计算答 案3-1 什么叫日负荷曲线和年负荷曲线？可分别从上面得到哪些参数？各参数之间的关系是什么？答：负荷曲线是指用于表达负荷功率随时间变化的函数曲线 P=f （t ）或Q=f （t ）。
在直角坐标系中，用纵坐标表示功率值，横坐标表示时间值。
日负荷曲线是以一昼夜24h 为时间范围绘制的负荷曲线。
通过日负荷曲线，我们可以得到以下一些参数以及它们之间的相互关系：（1）日电能耗量Wd （kw ·h ）：表示一天中所消耗的电能，即日负荷曲线所包含的面积：Wd=240dt t P ）（式中 P ——目负荷曲线上的瞬时功率，单位为kw ；t ——时间单位为h 。
（2）最大功率Pmax （kw ）：表示负荷曲线上功率最大的一点的功率值。
（3）平均功率Pav （kw ）：表示日负荷曲线上日电能耗量与时间（24h ）的比值，即： Pav=24Wd （4）有功负荷系数a 为：a=Pmax Pav 通常 a ＝0.7～0.75。
（5）无功负荷系数β为：β=maxQ Q av 通常β=0．76～0．82。
年负荷曲线的绘制年负荷曲线有两种。
（1）运行年负荷曲线，即根据每天最大负荷变动情况，按一年12个月365天逐天绘制， 绘制方法与日负荷曲线相同。
（2）电力负荷全年持续曲线，它的绘制方法是不分日月的时间界限，而是以全年8760h 为直角坐标系的横轴，以负荷为纵轴技大小依次排列绘成。
通过年负荷曲线，我们可以得到以下一些参数以及它们之间的相互关系：（1）年电能耗量Wa （kw ·h ）：表示年负荷曲线所包含的面积：Wd=⎰8760dt t P ）（（2）最大负荷Pmax （kw ）：表示年负荷曲线上出现的最大的负荷值。
也即典型日负荷曲线上的最大负荷。
（3）年平均负荷Pav （kw ）：即全年消耗电能与全年时间8760h 的比值：Pav=Wa ／8760（4）年最大负荷利用小时数Tmax （h ）：若用户以年最大负荷Pmax 持续运行Tmax 小时即可消耗掉全年实际消耗的电能，则Tmax 称为年最大负荷利用小时数。
《建筑环境学》课程教学大纲(本科)
建筑环境学Built Environment课程代码：02410010学分：2学时：32 （其中：课堂教学学时：28实验学时：4上机学时：0课程实践学时：0 ）先修课程：《传热学》适用专业：建筑环境与能源应用工程教材：朱颖心.建筑环境学.北京：中国建筑工业出版社，2016一、课程性质与课程目标.（-）课程性质（需说明课程对人才培养方面的贡献）本课程是高等学校建筑环境与能源应用工程专业的一门重要的必修课和专业基础课，是一门跨学科的边缘科学，是建筑环境与能源应用工程专业的研究对象由单纯的机械设备系统向综合的建筑环境系统转化的产物。
本课程是研究建筑的基本规律、建筑技术的原理和方法，使学生掌握建筑环境的基本理论、基本知识、基本技能，讲求经济效益，培养学生具有初步的科学管理能力。
（二）课程目标（根据课程特点和对毕业要求的贡献，确定课程目标。
应包括知识目标和能力目标。
）课程目标1:使学生了解和掌握人和生产过程需要的室内物理环境；课程目标2：使学生了解和掌握各种外部和内部的因素如何影响建筑环境；课程目标3：使学生了解和掌握改变或控制建筑环境的基本方法及原理；课程目标4：通过本课程的学习，为今后学习各门专业课程以及研究生课程打下理论基础。
注：工程类专业通识课程的课程目标应覆盖相应的工程教育认证毕业要求通用标准；（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（认证专业必修课程填写）本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点『1……m-n1.毕业要求1-1:2.毕业要求……注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入“「'，也可标注“H、M、L”。
第一章绪论（一）课程内容1.建筑与环境的关系（1）建筑的演变历史（2）营造法式（适合自己需要），图式理论（追求艺术），建筑空间理论（功能），建筑环境学（舒适性）（3）建筑与环境关系的发展中存在的问题（4）如何协调室内环境舒适性要求与节能、环保之间的矛盾（5）空调系统的使用使得在室内空气品质方面比较差，易造成病态建筑综合症SBS2.建筑环境学的主要内容与研究方法（1）建筑环境学的主要研究内容（2）建筑外环境，建筑热湿环境，人体对热湿环境的反应，室内空气品质，通风与气流组织，建筑声环境，建筑光环境（3）建筑环境学的主要研究方法（二）教学要求让学生从宏观上了解建筑与环境的关系，了解建筑环境学的主要内容与研究方法。
精品工程类本科大三课件《建筑环境学》03第三章第34节 其他热湿量与负荷III
呼和浩特 0.9 0.45 0.35 0.l 0.2 0.3 0.7 1.0
常温湿表面
• 水分吸收空气中的显热量蒸发，无热源
——蒸发过程是一个绝热过程，室内得热 无增加，部分显热转化为潜热
蒸汽源
• 加入蒸汽的热量是设备的潜热散热量
人体散热散湿 • 与人体代谢率有关，第四章详细介绍
热湿源的散湿量
W
( Pb
Pa )F
B0 B
Pb——水表面温度下饱和空气的水蒸气分压力，Pa； Pa——空气中的水蒸气分压力，Pa； F——水表面蒸发面积，m2；
Fcrack——门窗缝隙面积，m2； Fd——当量孔口面积，m3／(h·Pa1/1.5)，Fd＝al； l——门窗缝隙长度，m； a——实验系数，取决于门窗的气密性，见下表。
气密性 缝宽（mm）
系数a
好 ～0.2 0.87
一般 ～0.5 3.28
不好 1～1.5 13.10
夏 季
冬季
室内外压力差ΔP的求解
设备与照明的散热
• 室内设备：
• 加热设备：散入室内的热量 • 电动设备：
• 热能：散入室内成为得热 • 机械能：看消耗于室内/外
• 注意问题：
• 设备一般不是在最大功率（小于额定功率）下运行 • 各种设备并不一定同时使用 • 设备散热是否被带走
室内湿源
热湿表面
• 水分被热源加热而蒸发 ——发生显热交换、潜热交换及湿量交换
WH WH,i
室内的总得热量包括显 热得热和潜热得热
潜热得热
HGH,L (2500 1.84ta,in )WH
2500为0 ℃水蒸气的气化潜热，kJ/kg 1.84为水蒸气的定压比热，kJ/(kg·℃)
负荷计算的方法.pptx
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5、北京地区的住宅，在方案设计阶段，根据不同的户型， 可按4-8kW/户估算用电容量（设备容量）。
例7：一住宅小区8幢高层住宅楼，每个楼224户。在方案设计 阶段，如何确定本工程选择变压器的容量和台数？
解：本工程总装机容量：
Pe总=4kW/户×8×224户=7168kW
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二、设备容量的计算：
1、单台设备的容量为设备名牌上的额定容量和额定功率。 2、多台设备的容量为总设备容量之和，再乘以需要系数。 3、季节性负荷，如：空调制冷设备和采暖设备，取其大者计入总 设备容量。 4、成组用电设备的设备容量计算时，不包括备用设备。 5、消防设备遇火灾时，必须切除的设备取其大者，计入总设备容 量。
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注：1、同类设备的计算容量，将设设备的算数和乘以需用系数。 2、不同类型设备的视在功率，应该为不同类型设备有功负荷
之和的平方和无功负荷之和的平方相加后，求其平方根。
Sc Pc2 Qc2
3、一般动力设备为3台或以下时，需用系数取值为： Kx =1
例5：某工程：景观喷水池，有3台水泵，其中两台额定容量 为2.2kW，另一台额定容量为5.5kW，该工程的动力设备的设备容
n
Pc Kp Kd PNi i 1
Qc KQ Pctg
Sc Pc2 Qc2
Ic
Sc 3U t
式中：K —有功功率同时系数。对于配电干线所共范围的计算负荷， K取值范 围一般在0.8.~0.9；对于变电站总计算负荷，K取值范围一般
在0.85~1。
K Q—无功功率同时系数。对于配电干线计算负荷，K取值范围一般在 0.93.~0.97；对于变电站总计算负荷，K取值范围一般在0.95~1。
负荷计算的需要系数法课件
计算无功功率
根据用电设备的功率因数和有 功功率，计算出用电设备的无 功功率。
收集相关资料
收集用电设备的技术参数、运 行数据以及电力系统运行方式 等资料。
计算有功功率
根据需要系数和用电设备的额 定功率，计算出用电设备的有 功功率。
计算视在功率
根据有功功率和无功功率，计 算出用电设备的视在功率。
03
需要系数法的实施步骤
案例二：办公室负荷计算
总结词
复杂、专业、大型
详细描述
办公室负荷计算相对复杂，需要考虑的电器设备包括电脑、打印机、空调、照明等。在计算时，需要考虑不同类 型设备的功率和使用时间，通过需要系数法计算总功率需求。办公室负荷计算对于写字楼、大型企业等建筑物的 电力规划和设备配置具有重要意义。
案例三：工厂负荷计算
注意导线截面的选择和安全载流量
导线截面
在确定供电线路的负荷时，需要考虑导线的截面。导线的截 面大小直接影响到线路的电阻和电抗，从而影响负荷的计算 结果。因此，在选择导线截面时，需要综合考虑导线的材料 、截面尺寸等因素。
安全载流量
导线的安全载流量是指导线在正常工作时所能承受的最大电 流。在选择导线截面时，需要确保所选导线的安全载流量能 够满足实际用电需求，以避免导线过热或发生其他安全问题 。
需要系数是指某一用电设备对电源所提出的需要功率与该用电设备组的 总设备容量之比值。
需要系数的计算公式为：K=P/Pe
其中，K为需要系数，P为用电设备组的总功率（kW），Pe为用电设备 组的总设备容量（kVA）。
负荷计算的基本步骤
确定需要系数
根据用电设备的类型、规格和 运行工况，确定相应的需要系 数。
需要系数法的准确性受设备工作特性的影响较大，对于一些特殊设备或复杂系 统，需要系数可能难以准确获取。同时，需要系数法无法考虑到设备的故障和 维修情况，对于设备的可靠性分析存在局限性。
建筑环境学第五版第三章课件
建筑热湿环境
1
建筑热湿环境是如何形成的? 建筑热湿环境是如何形成的?
是建筑环境中最重要的内容 主要成因是外扰 内扰的影响和建筑本 主要成因是外扰和内扰的影响和建筑本 外扰和 身的热工性能 外扰：室外气候参数，邻室的空气温湿 外扰：室外气候参数， 度 内扰：室内设备、照明、 内扰：室内设备、照明、人员等室内 热湿源
遮阳方式
现有遮阳方式
内遮阳：普通窗帘、百页窗帘 内遮阳：普通窗帘、 外遮阳：挑檐、可调控百页、遮阳蓬 外遮阳：挑檐、可调控百页、 窗玻璃间遮阳： 窗玻璃间遮阳：夹在双层玻璃间的百页窗 帘，百页可调控
我国目前常见遮阳方式
内遮阳：窗帘 内遮阳： 外遮阳：屋檐、遮雨檐、 外遮阳：屋檐、遮雨檐、遮阳蓬
29
问题难以求解难以求解对函数解进行对函数解进行积分逆变换积分逆变换获得解获得解64拉普拉斯变换的应用条件拉普拉斯变换的应用条件时间变化范围为半无穷区间时间变化范围为半无穷区间00必须是线性定常系统必须是线性定常系统拉普拉斯变换的特点拉普拉斯变换的特点复杂函数变为简单函数复杂函数变为简单函数偏微分方程变换为常微分方程偏微分方程变换为常微分方程常微分方程变换为代数方程常微分方程变换为代数方程拉普拉斯变换的解拉普拉斯变换的解传递矩阵传递矩阵或或ss传递函数传递函数的解的形式的解的形式65inputsoutputs传递函数与输入量输出量的关系传递函数与输入量输出量的关系传递函数传递函数gsgs仅由系统本身的特性决定而与仅由系统本身的特性决定而与输入量输出量无关因此建筑的材料和形式输入量输出量无关因此建筑的材料和形式一旦确定就可求得其围护结构的传递函数
导热和 自然对 流换热
对流换热
室内表面 对玻璃的 长波辐射
27
通过标准玻璃的太阳辐射得热
第三章第一节负荷计算PPT学习教案
暂载率JC%= 工作时间tg ×100% 工作周期(tg+tT)
第2页/共15页
2）用电设备的设备容量
由于各用电设备的额定工作方式不同，在运算前 ， 必须将铭牌上的额定功率换算成同一工作制下的 额定功率。经过换算至统一规定的工作制下的“ 额 定功率”称为“设备容量”。用Pe表示。铭牌上 的额 定功率用Pe´表示。
D
D
D
D
D
D
D
7.5 1
5× 3.5×7 7.5×
22
3 21
5× 72
5× 2 1 3.5×4
2
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E3： 非联锁的连续运输机
查表：NI：KX1=0.15,tg1=1.73 N2:KX2=0.75,tg2=0.75 N3：KX3=0.6,tg3=0.88
解：
E1 : Pe1 1 7.5 2 5 7 3.5 42kw
第8页/共15页
3）例题
各组用电设备情况如图示
，
用需要系数法求出各点C、
D2
C
×
D1 D3
380/220
D4 65KW2、E3
21KW 20KVar
E1：供冷加工机床（机修 车间）（成组）
E2：供泵风机负荷（成组 ）
15KW 12KVar
N1
D
×
× E1
N2
×E2
N3
×E3
Pj2=kx·∑Pj1= kx·∑Pe kx—用电设备组的需要系数。 注: 用电设备台数多， kx小; 用电设备台数少， kx大
只有一台设备时， kx=1 配电箱供给多个设备时，一般视为同类组，按式计算
负荷计算优秀课件
如绘制南方某厂旳年负荷曲线:P1在年负荷曲线上所占旳时间T1=200(t1＋t´1)，P2在年负荷曲线上所占旳时间T2=200t2＋165t2，……其他类推。
2.年负荷曲线
⑵ 年每日最大负荷曲线：按整年每日旳最大负荷(一般取每日最大负荷旳半小时平均值)绘制。主要用于对拥有多台电力变压器旳顾客变电所进行经济运营分析。
有功负荷系数
无功负荷系数
多种电机拖动旳机械： 空压机、通风机、水泵、破碎机、球磨机、搅拌机、制氧机、润滑油泵以及提升机、吊车、起重机等
工业电炉：电弧炉、电阻炉、感应炉等
电解设备：电解槽等
电焊设备：交流电焊机、直流电焊机等
工业照明
第一节 用电设备旳工作制与设备容量
第一节 用电设备旳工作制与设备容量
(三)负荷系数 又称负荷率，它是用电负荷旳平均值与其最大值旳比值，即
对负荷曲线来说，负荷系数亦称负荷曲线填充系数，它表征负荷曲线不平坦旳程度，即表征负荷起伏变动旳程度。从充分发挥供电设备旳能力、提升供电效率来说，希望此系数越高越趋近于1越好。从发挥整个电力系统旳效能来说，应尽量对电力顾客不平坦旳负荷曲线进行“削峰填谷”，以提升负荷系数。
回忆： 负荷曲线
1.日负荷曲线
负荷曲线可经过测量运营中用电设备旳负荷值来绘制。电力顾客有功日负荷曲线可根据有功功率表每隔半小时旳读数而绘成。如图2－1所示，是一班制工厂旳日有功负荷曲线，其中图2－a是逐点描绘旳负荷曲线，图2－b是阶梯形旳负荷曲线。为便于计算，负荷曲线多绘成梯形，横坐标一般按半小时分格，以便拟定“半小时最大负荷”。
年最大负荷利用小时是反应电力负荷特征旳一种主要参数，它与电能顾客旳生产运营性质有明显旳关系。例如:一班制生产运营，Tmax≈1800～3000h；两班制生产运营，Tmax≈3500～4800h；三班制生产运营，Tmax≈5000～7000h。
精品工程类本科大三课件《建筑环境学》03第三章第5 节 典型负荷计算方法原理介绍III
• Bn——响应单元正弦波的振幅 • 板壁对该频率下扰量的衰减倍数
• 延迟时间为 n
vn
An Bn
• 各阶响应叠加
内表面的温度响应
负荷
冷负荷系数法
冷负荷系数法是房间反应系数法的一种形式。房间反应系数是一个百分数，它 代表某时刻房间的某种得热量，在其作用后诸时刻逐渐变成房间负荷的百分率。 因此房间反应系数也被称为冷负荷权系数。
仍是时间的连续函数，故只要将n阶谐波作用下的响应 直接叠加，就可得整个扰量作用下的结果。
冷负荷系数法
• 离散→Z变换→响应→逆变换→叠加积分 • 将扰量按时间序列进行离散，各时刻单元扰量作用的反
应要影响到作用后很长一段时间，所以必须用叠加积分 法求得整个扰量作用下产生的结果。
求解三个步骤
分解 输入扰量I(τ) 离散
Qhl=KwallFwall（ta,out - t a,in）
ta,out ——冬季室外设计温度
冬夏室内外温差比较
温度(℃)
35 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15
0
28.6℃ 18℃
夏季 t
26℃
夏季室内控制温度 冬季室内控制温度
夏季室外气温 冬季室外气温
冬季 t
－9℃ 时间
• 反应系数法 扰量→离散→Z变换→响应→逆变换→叠加积分
• 连续系统：拉普拉斯变换求解，获得s-传递函数。 • 离散系统：Z变换，求得Z传递函数。
• 冷负荷系数法把外扰通过围护结构形成的瞬时冷负荷表述成瞬时冷负 荷温差（CLTD）或瞬时冷负荷温度的函数。
• 通过板壁围护结构的冷负荷
• t通cl,w过all玻(τ)璃板窗壁的围Q日护cl ,射w结al冷构l (负的) 荷冷 K负w荷all计F w算all温 t度cl ,，w al传l (热) 量t折a ,in算 而来
建筑环境与设备工程负荷计算
建筑环境与设备工程负荷计算负荷计算方法及公式1外墙和屋面传热冷负荷计算公式外墙或屋面传热形成的计算时刻冷负荷Qτ(W)，按下式计算：Qτ=KFΔtτ-ξ (1.1)式中 F—计算面积，㎡；τ—计算时刻，点钟；τ-ξ—温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻，点钟；Δtτ-ξ—作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，℃。
注：例如对于延迟时间为5小时的外墙,在确定16点房间的传热冷负荷时,应取计算时刻τ=16,时间延迟为ξ=5,作用时刻为τξ=16-5=11。
这是因为计算16点钟外墙内表面由于温度波动形成的房间冷负荷是5小时之前作用于外墙外表面温度波动产生的结果。
当外墙或屋顶的衰减系数β<0.2时，可用日平均冷负荷Qpj代替各计算时刻的冷负荷Qτ：Qpj=KFΔtpj (1.2)式中Δtpj—负荷温差的日平均值，℃。
2外窗的温差传热冷负荷通过外窗温差传热形成的计算时刻冷负荷Qτ按下式计算：Qτ=KFΔtτ (2.1)式中Δtτ—计算时刻下的负荷温差，℃；K—传热系数。
3外窗太阳辐射冷负荷透过外窗的太阳辐射形成的计算时刻冷负荷Qτ，应根据不同情况分别按下列各式计算：1.当外窗无任何遮阳设施时Qτ=FCsCaJwτ (3.1)式中 Jwτ—计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/㎡；2.当外窗只有内遮阳设施时Qτ=FCsCaCnJwτ (3.2)式中 Jwτ—计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/㎡；3.当外窗只有外遮阳板时Qτ=[F1Jnτ+FJnnτ]CsCa (3.3)注：对于北纬27度以南地区的南窗，可不考虑外遮阳板的作用，直接按式(3.1)计算。
4.当窗口既有内遮阳设施又有外遮阳板时Qτ=[F1Jnτ+FJnnτ]CsCnCa (3.4)式中 Jnτ—计算时刻下，标准玻璃窗的直射辐射照度，W/㎡；Jnnτ—计算时刻下，标准玻璃窗的散热辐射照度，W/㎡；F1—窗上收太阳直射照射的面积；F—外窗面积（包括窗框、即窗的墙洞面积）㎡Ccl、CclN—冷负荷系数（CclN为北向冷负荷系数），无因次，按纬度取值；Ca—窗的有效面积系数；Cs—窗玻璃的遮挡系数；Cn—窗内遮阳设施的遮阳系数；注：对于北纬27度以南地区的南窗，可不考虑外遮阳板的作用，直接按式(3.2)计算。
负荷计算方法
负荷计算方法供电设计常采用的电力负荷计算方法有：需用系数法、二项系数法、利用系数法和单位产品电耗法等。
需用系数法计算简便，对于任何性质的企业负荷均适用，且计算结果基本上符合实际，尤其对各用电设备容量相差较小，且用电设备数量较多的用电设备组，因此，这种计算方法采用最广泛。
二项系数法主要适用于各用电设备容量相差大的场合，如机械加工企业、煤矿井下综合机械化采煤工作面等。
利用系数法以平均负荷作为计算的依据，利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系，这种计算方法目前积累的实用数据不多，且计算步骤较繁琐，故工程应用较少。
单位产品电耗法常用于方案设计。
一、设备容量的确定用电设备铭牌上标出的功率（或称容量）称为用电设备的额定功率P N ，该功率是指用电设备（如电动机）额定的输出功率。
各用电设备，按其工作制分，有长期连续工作制、短时工作制和断续周期工作制三类。
因而，在计算负荷时，不能将其额定功率简单地直接相加，而需将不同工作制的用电设备额定功率换算成统一规定的工作制条件下的功率，称之为用电设备功率P N μ。
（一）长期连续工作制这类工作制的用电设备长期连续运行，负荷比较稳定，如通风机、空气压缩机、水泵、电动发电机等。
机床电动机，虽一般变动较大，但多数也是长期连续运行的。
对长期工作制的用电设备有P N μ=P N （2－9）（二）短时工作制这类工作制的用电设备工作时间很短，而停歇时间相当长。
如煤矿井下的排水泵等。
对这类用电设备也同样有P N μ=P N （2－10）（三）短时连续工作制用电设备这类工作制的用电设备周期性地时而工作，时而停歇。
如此反复运行，而工作周期一般不超过10分钟。
如电焊机、吊车电动机等。
断续周期工作制设备，可用“负荷持续率”来表征其工作性质。
负荷持续率为一个工作周期内工作时间与工作周期的百分比值，用ε表示100%100%t t T t t ε=⨯=⨯+ （2－11）式中 T ——工作周期，s ；t ——工作周期内的工作时间，s ；t 0——工作周期内的停歇时间，s 。
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拉(傅)氏变换 复杂函数
函数的解
逆变换
简单函数 运算简单
解析解
傅氏（Fourier）变换
• 傅氏变换是将一个某自变量（τ）的函数，变换为对另一个自变 量（w）的函数，以便将积分运算变换为相除，把微分（求导） 变换为相乘。
原函数 f (τ)
G(w) 像函数
• 定义式：
iw
G (w ) f ( )e d F f ( )
s
F (s)e d
2i
其中：
β > 0，s是复数
s iw
求解基本思路
• 以外扰或内扰作为输入 I(τ)，系
统的输出量 O(τ) 为板壁表面热流
量或室内温度的变化
• 进行拉氏变换
G(s)
O( )e s d
0
I ( )e s d
O(s) I(s)
0
s
I ( s) I ( )e d
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
动态计算法
• 需解决两个主要问题，其一是求解围护结构的不稳定传热过程， 其二是求解得热与负荷的转换关系
• 拉普拉斯积分变换法 • 求解基本思路 • 求解三步骤 （1）边界条件的离散或分解； （2）求对单元扰量的响应； （3）把对单元扰量的响应进行叠加和叠加积分。
复域中的单 元扰量Σij(s)
传递函数G(s)
单元响应 拉氏 复域中的单 Σoj(τ) 逆变换 元响应Σoj(s)
• 变换法求解围护结构的不稳定传热过程，三个步骤： 1、边界条件的离散或分解； 2、求对单元扰量的响应； 3、把对单元扰量的响应进行叠加和叠加积分求和。
三步骤第一步1：边界条件的分解
第三章第五节
典型负荷计算方法原理介绍
冷热负荷的计算
• 在建筑础 。
• 但精确计算负荷有很大的难度
• 围护结构的传热描述至少是一维的，大量的参数之间存在很强的耦合关 系；
• 由于房间的热过程是时变的，在时间序列上，任何一个时刻的热状况都 与历史过程有关。
Qhl=KwallFwall（ta,out - t a,in）
ta,out ——冬季室外设计温度
冬夏室内外温差比较
温度(℃)
35 30 25 20 15 10 5 0 -5 -10 -15
0
28.6℃ 18℃
夏季 t
26℃
夏季室内控制温度 冬季室内控制温度
夏季室外气温 冬季室外气温
冬季 t
－9℃ 时间
• 3、采用计算机数值求解，开发出各种专用软件。
稳态计算法
• 不考虑建筑物以前时刻传热过程的影响
Q=KFΔT
• 室外温度用空气温度，或室外空气综合温度。
（1）蓄热性能不强的轻型、简易围护结构，缺乏参考数据——逐时室 内外温差× KF （2）室内外温差的平均值远大于室内外温差的波动值时——采暖负荷， 采用日平均温差
变换法
• “变换”——“技巧”——利用变换技巧简化运算 • 例如，可利用对数变换法去计算指数方程
求解问题 y=xn
运直 算接 复求 杂解
问题的解 y
取对数 变换
逆变换 查反对 数表
求解问题 lny=nlnx
查表、相乘， 运算简单
lny=A的结果
积分变换法
• 积分变换的概念：是把函数从一个域中移到另一个域中，在这个 新的域中，函数呈现较简单的形式，因此可以求出解析解，然后 再对求得的变换后的方程解进行逆变换，获得最终的解。
Qlw
xij
ij
[Ti4
(
)
T
4 j
(
)]
j1
发展历程
• 1946年，美国，当量温差法 • 20世纪50年代初，苏联，谐波分解法
——未区分得热量和冷负荷，冷负荷往往偏大 • 1967年，加拿大，反应系数法，推动负荷计算研究
的革新 • 1971年，Z传递函数改进的反应系数法，冷负荷系数
法 • 1975年，得出典型建筑的冷负荷温差（CLTD）和冷
• •
定 无仅义关O由系(系s统统) 传本递身函决数定OG，((s与) )Ie(s)、s dO(s)
线性定常系统
• 采用拉普拉斯变换求得的传递函数来求解建筑负荷，前提条件是系 统必须为线性定常系统。 系统 数学表达式（微分方程）
• 线性系统：描述系统的微分方程（数学模型）是线性方程 • 定常系统：系统中各参数不随时间改变
典型负荷计算方法原理介绍
非均匀板壁的不稳定传热:
t
a(
x)
2t x 2
a( x) t x x
太难求解了！
out
ta,out ( )
t(0, )
Qsol
Qlw ,out
(x) t
x
x0
in
t(
, )
ta,in ( ) Qlw ,in
Qshw
(x) t
x
x
其中内表面长波辐射：
m
负荷系数（SCLs），改进完善了冷负荷系数法。 • 1977年，ASHRAE 手册对冷负荷系数法正式予以采用 • 1992年，日射冷负荷系数（SCLs）
负荷求解方法分类
• 1、近似按稳态计算； • 2、动态计算法——变换法求解围护结构的不稳定传热过程；
（1）边界条件的离散或分解； （2）求对单元扰量的响应； （3）把对单元扰量的响应进行叠加和叠加积分求和。 谐波反应法 反应系数法
iw
其中：e-iwτf=(cos)w-isinw τG ( w )e dw
F
1
G(w)
• f (τ)满足条件：
• f (τ)在整个区间（‐∞, +∞ ）有定义（意义）
• f (τ)内绝对可积。
拉氏（Laplace）变换
• 定义式：
s
F ( s) L f ( ) f ( )e d
f ( ) L1F ( s) 1
建筑围护结构是否为线性定常系统
• 建筑围护结构导热过程的热平衡的微分方程：
• 对于普通材料的围护t 结构a的( x传) 热x过2t2程，在a(其xx一) 般xt温度变化线的性范系围统内，
材料的物性参数变化不大，可近似看作是常数。 • ——对于普通材料的围护结构的传热过程采用传递函数求解是可行的 • 对于物性参数随温度或时间有显著变化的围护结构的传热过程，就不
能采用拉普拉斯变换法来求解 定常系统
线性定常系统特性
• （1）可应用叠加原理对输入的扰量和输出的响应进行分解和叠 加；
• （2）当输入扰量作用的时间改变时，输出响应产生的时间在同 向、同量的变化，但输出响应的函数不会改变。
求解三个步骤
分解 输入扰量I(τ) 离散
叠加 输出响应O(τ) 积分
若干个单元 拉氏 扰量Σij(τ) 变换