091办公建筑间歇冷负荷系数的简化计算方法
091办公建筑间歇冷负荷系数的简化计算方法
办公建筑间歇冷负荷系数的简化计算方法北京市建筑设计研究院林坤平徐宏庆摘要：越来越多的办公建筑使用冰蓄冷系统，其设计和运行策略的制定需准确计算全天逐时负荷，而现有负荷计算方法中缺少楼板、内墙、家具蓄热造成的间歇冷负荷的计算。
因此，本文探讨了这部分负荷的产生过程，通过模拟板状结构的传热过程，分析了各因素对其冷负荷的影响特点，给出了多种建筑材料楼板、内墙、家具的逐时冷负荷系数，将其加入冷负荷系数法计算表格，便于实际工程应用，最后通过一个典型办公建筑的计算演示了如何使用此计算结果。
本文的分析和计算结果对应用冰蓄冷系统的设计提供了参考，具有较强的实用意义。
关键词：冷负荷系数办公建筑冰蓄冷热容1. 前言为了充分利用峰谷电价差以节省运行费用，越来越多的办公建筑使用冰蓄冷系统[1~3]。
与常规空调不同，冰蓄冷空调系统的设计需要计算设计日全天的逐时冷负荷，从而在满足使用要求的前提下选用最经济有效的冰蓄冷设备和运行策略[4]。
因此，准确计算建筑的逐时冷负荷成为冰蓄冷系统设计的前提和基础。
“冷负荷系数法”是设计单位常用的建筑冷负荷计算方法，具有简便、快速、物理意义直观的特点，且经过多年的实践检验，在我国的工程设计中应用广泛。
然而，冷负荷系数法是基于连续空调的计算得到，对于间歇使用的办公建筑，其楼板、内墙和家具的热容会在早上开启空调后形成附加冷负荷。
文献[5]中用热平衡法计算了不同建筑的‘间歇负荷系数’（在最大负荷上乘以1.0～1.3的系数）以计算建筑的尖峰负荷，可满足一般办公建筑设计的需要。
但随着建筑形式的变化、节能的要求、冰蓄冷系统的广泛应用，实际设计中需要更精确的计算建筑逐时冷负荷；ASHRAE 手册[6, 7]中对建筑内热容引起的间歇负荷阐述很少，只给出某种情况下，间歇采暖的建筑其负荷应增加10％的建议。
在工程设计中，往往采用根据经验估计的方法计算预冷负荷。
因此，现有计算方法无法满足冰蓄冷系统的设计、选型和控制要求。
冷负荷的计算方法(冷负荷系数法)(精)
空调冷负荷的计算方法（冷负荷系数法）
1、通过外墙、屋面、外窗等围护结构传热形成的冷负荷 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012） 中规定：
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空调冷负荷的计算方法（冷负荷系数法）
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空调冷负荷的计算方法（冷负荷系数法）
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北京市8类屋面的逐时冷负荷计算温度
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空调冷负荷的计算方法（冷负荷系数法）
2、透过外窗日射得热形成的冷负荷
《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）中 规定：
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空调冷负荷的计算方法（冷负荷系数法）
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空调冷负荷的计算方法（冷负荷系数法） 3、人体、照明、设备等散热形成的冷负荷 《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 （GB50736-2012）中规定：
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空调冷负荷的计算方法（冷负荷系数法）
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空调冷负荷的计算方法（冷负荷系数法） 4、空调区和邻室的夏季温差大于3℃时，其通过隔墙、楼板 等内围护结构传热形成的冷负荷：
Q KF (t ls t n )
t ls t wp t ls
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— 相邻非空调房间的平均计算温度； — 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，如办公室、走廊等邻室 散热量很少，可取0-2℃。
办公建筑中庭空调冷负荷简化计算
2017年第8期（总第45卷第318期)建筑节能■暖通与空调doi：10.3969/j.issn.1673-7237.2017.08.005办公建筑中庭空调冷负荷简化计算李丹(北京市建筑设计研究院有限公司，北京100045)摘要：以北京地区某实际工程为例，在一定简化计算的前提下，基于工程中常用的冷负荷系数法，根 据太阳能的入射能量分析热平衡，介绍了具有高大中庭的办公建筑的空调冷负荷计算简化方法。
并与中庭实测温度梯度进行对比，得出可应用于工程中的高大中庭及周边办公环境的负荷计算方法。
关键词：办公建筑；中庭；周边办公环境；空调冷负荷；冷负荷系数法中图分类号：TU831 文献标志码：A文章编号：1673-7237(2017)08-0021-04A Simplified Calculation of Air Conditioning Cooling Load inAtrium of the Office BuildingL I Dan(Beijing Institute of Architectural Design,Beijing 100045, China)AbsXYrcX:Based on a practical project in B e ijing，on the premise o f a certain sim plified calculation，according to the cooling load c oefficient method commonly used in engineering and the solar energy heat balance analysis，this paper introduces the a ir cooditiooing cooling lood calcclatioo sim plified m ethof o f ta ll atrium in the office building.And c m p a rd w i t e m e s r d tm p e a tre g ra d in i t e a r/um，t e method〇o load calculation i the office building is 〇otained.Keywords ：office building；atrium；neaby aea of the office building；air conditioning cooling load；cooling load coefficient method0引言随着现代化进程的加快，伴随出现了越来越多的 大型办公建筑，为了提升办公建筑的品质，改善人们 的工作环境，保持办公建筑的良好使用性，中庭在设 计中得以广泛的应用。
冷负荷计算方法
冷负荷计算方法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=K·F·Δtτ-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τ ξ=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=K·F·Δtpj(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=a·K·F·Δtτ(2.1)式中：Δtτ—计算时刻下的负荷温差，℃；K—传热系数；a—窗框修正系数。
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=F·Xg·Jwτ(3.1)式中：Xg—窗的构造修正系数；Jwτ—计算时刻下，透过无遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度,W/㎡。
[2].当外窗只有内遮阳设施时Qτ=F·Xg·Xz·Jnτ (3.2)式中：Xz—内遮阳系数；Jnτ—计算时刻下，透过有内遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度,W/㎡。
[3].当外窗只有外遮阳板时Qτ=[F1·Jwτ+(F-F1) ·Jwτ0] ·Xg (3.3)式中：F1—窗口受到太阳照射时的直射面积，㎡。
冷热负荷简化计算方法
冷热负荷简化计算方法一、空调系统夏季冷负荷简化计算以外维护结构和室内人员两部分为基础，把整个建筑物看成一个大空间，按各朝向计算冷负荷，再加上每位在室人员按116W 计算的人体散热，然后将计算结果乘以新风负荷系数1.5，极为建筑物的冷负荷。
5.1)116(⨯+=∑n Q Q w式中，Q —建筑物空调系统总冷负荷（W ）ΣQw —整个建筑物维护结构引起的总冷负荷(W)n —建筑物内总人数建筑物维护结构包括的朝向的屋顶的外墙，可用下列公式计算整个维护结构引起的总冷负荷：])[(N d lfii wt t tF K Q -+=∑∑式中，Ki —外墙或屋顶的传热系数[W/(㎡·℃)]，见附录6Fi —外墙或屋顶的传热面积(㎡) t lf —冷负荷计算温度(℃)，见附录7t d —冷负荷计算温度t lf 关于地区的修正值(℃)，见附录8 t N —室内空气设计温度(℃)，见附录3考虑到系统的漏冷损失，所配空调器或制冷机的容量应由下式确定：max 0)15.1~1.1(Q Q =式中，Q 0—所选配空调器或制冷机的容量（kW ）如果为了预先估计空调工程的设备费用，则可根据实际工作中积累的空调负荷概算指标作粗略估算。
所谓空调负荷概算指标，是指折算到建筑物中每平方米空调面积所需制冷机或空调器提供的冷负荷制。
冷负荷指标估算法是以旅馆为基础，对其他建筑物则乘以修正系数β： 旅 馆 81~93W/㎡(中外合资旅游旅馆目前一般提高到105~116 W/㎡) 办公楼 β=1.2图书馆 β=0.5（按总面积） 商 店 β=0.8（只营业厅空调）； β=1.5（全部空调） 体育馆 β=3.0（按比赛馆面积）； β=1.5（按总建筑面积） 大会堂 β=2~2.5影剧院 β=1.2(电影厅空调)； β=1.5~1.6(大剧院空调) 医 院 β=0.8~1.0建筑物总建筑面积小于5000㎡时，宜取上限制；大于10000㎡时，宜取下限制。
冷负荷系数法
冷负荷系数法1）冷负荷系数法计算公式 基本概念 冷负荷温度对于墙体：KFCLQ t l ττ=,对于玻璃：G 2=k外墙屋顶：])[(,N d l t k k t t KF CLQ-+=ραττw a Z I t t αρτ+=⋅CLQ Z ：逐时冷负荷，W:,τl t 冷负荷计算温度℃T d ：地点修正温度℃ k α：外表面对流换热修正系数18.6W/(M 2*℃) K p ：吸收系数修正，0.92) 外墙屋顶 ])[(,N d l t k k t t KF CLQ-+=ρατταw ：=18.6/(M 2*℃) αn ：=8.7/(M 2*℃)内表面换热系数不修正:ρk 查表3-7ρ=0.9是不修正 K α：查表3-63)外玻璃窗a.瞬变传热引起的冷负荷——导热引起的冷负荷)(,N d c w w w t t t F K c CLQ -+=ττ:w c 玻璃窗传热系数修正值 :d t 地点修正温度，℃ :w K 单层窗查表3-8 ，双层窗3-9:w c 查表3-10:τ⋅c t 查表3-11:d t 查表3-12b ：辐射得热引起的冷负荷LQj i s w a C D C C F C CLQ max =τ 标准玻璃：3mm 厚，)/(7.82C m W i ⋅=α)/(6.182C m W o ⋅=α:m a x j D 最大得热因数；得热因数D j)(D D N N D D N N j J J N J J D ααττ+++=:N τ玻璃直射日射透过率； N ：玻璃吸收日射 后传向室内的部分 :D τ玻璃散射日射透过率；:N J 直射日射强度在玻璃法向分量 J D：散射日散强度 :N α 玻璃直射日射的吸收率:D α玻璃散射日射的吸收率太阳辐射在玻 璃中传递过程)max (max j j D D =C .辐射得热引起的冷负荷LQj i s w a C D C C F C CLQ max =τ:s C 玻璃窗的遮挡系数表2-2。
冷热负荷简化计算方法
冷热负荷简化计算方法首先，需要确定建筑物的体积。
建筑物体积是计算冷热负荷的重要参数，可以通过测量建筑物外部尺寸来得到。
通常，建筑物的体积是建筑物的长、宽和高的乘积。
但在实际计算中，通常会对建筑物的体积进行修正，考虑到建筑物内部墙壁、柱子、楼梯等构建在内部体积上的影响。
其次，需要确定建筑物的外墙面积和外窗面积。
外墙面积和外窗面积也是计算冷热负荷的重要参数。
外墙面积是指建筑物的外墙与室外空气接触的表面积，可以通过测量外墙的长度和高度来得到。
外窗面积是指建筑物的窗户与室外空气接触的表面积，可以通过测量窗户的长度和高度来得到。
接下来，需要确定建筑物的朝向。
建筑物的朝向会影响到建筑物的日照和太阳辐射的程度，从而影响到冷热负荷的计算。
一般来说，北向和南向是建筑物的两个主要朝向，根据建筑物所在地的经纬度和季节，可以确定建筑物每天的太阳辐射量。
然后，需要确定建筑物的材料和隔热性能。
建筑物的材料和隔热性能也会影响到冷热负荷的计算。
隔热性能是指建筑物材料对热量的阻碍程度，通常以热阻（R值）来表示。
具有较高隔热性能的建筑材料可以减少建筑物与室外环境之间的热交换。
最后，需要确定建筑物的使用方式。
建筑物的使用方式是指建筑物的功能和使用活动，不同的使用方式会对室内温度和湿度有不同的要求，从而影响到冷热负荷的计算。
例如，办公室通常具有较高的内部热负荷，而住宅通常具有较低的内部热负荷。
根据以上参数，可以使用简化的计算方法来估计建筑物的冷热负荷。
这种方法通常是基于一系列经验公式和表格来进行计算，从而得到建筑物的冷却和供热能力。
在实际计算中，还需要考虑到室内设备、人员活动、太阳能影响等其他因素，以使计算结果更加准确。
总之，冷热负荷简化计算方法是一种基于建筑物尺寸、朝向、材料和使用方式等因素来估计冷却和供热负荷的方法。
通过确定建筑物的体积、外墙面积、外窗面积、朝向、材料和使用方式等参数，结合经验公式和表格，可以得到建筑物的冷却和供热能力。
冷负荷的计算方法
冷负荷的计算方法冷负荷是指建筑物或空调系统需要排除室内的热量或冷量，以维持室内舒适温度的能力。
冷负荷的计算对于设计和选择合适的冷却设备、空调系统以及确定合理的建筑设计方案非常重要。
在计算冷负荷时，冷负荷系数法是一种常见且精确的方法。
冷负荷系数法是将建筑物的冷负荷按照不同的部位划分，并根据室内外环境的条件、建筑物的特点和使用功能来确定系数，最后将每个部位的负荷与系数相乘得到最终的冷负荷值。
下面是冷负荷系数法的具体计算步骤：1.确定建筑物的使用功能：根据建筑物的用途（例如住宅、办公、商业等），确定建筑物的使用功能，以便进一步确定系数。
2.划分冷负荷部位：将建筑物划分为不同的部位，例如外墙、屋顶、地板、窗户、门等。
每个部位的冷负荷会有所不同，因此需要进行单独计算。
3.确定冷负荷系数：根据各个部位的特点和使用功能，确定冷负荷系数。
常见的冷负荷系数包括外墙的日射热系数、窗户的透光系数、屋顶和地板的导热系数等。
4.计算每个部位的冷负荷：根据部位的特点和系数，计算每个部位的冷负荷。
例如，对于一个外墙部位，可以通过测量外墙的面积、材料的导热系数和环境条件（例如太阳辐射的强度）来计算日射热量。
5.汇总冷负荷：将每个部位的冷负荷相加得到总的冷负荷值。
根据建筑物的大小和复杂程度，可能需要进行多次计算和调整才能得到准确的结果。
需要注意的是，冷负荷系数法是一种近似计算方法，其结果可能与实际情况存在一定的差异。
因此，在进行冷负荷计算时，建议根据实际情况和经验进行适当的调整。
总之，冷负荷系数法是一种常用且精确的计算方法，可以帮助设计师和工程师确定合适的冷却设备和空调系统，并为建筑物的舒适性和能效提供支持。
通过合理的冷负荷计算，可以提高建筑物的热效应和能源利用效率，减少能源浪费，为可持续发展做出贡献。
冷热负荷简化计算方法
冷热负荷简化计算方法一、空调系统夏季冷负荷简化计算以外维护结构和室内人员两部分为基础，把整个建筑物看成一个大空间，按各朝向计算冷负荷，再加上每位在室人员按116W计算的人体散热，然后将计算结果乘以新风负荷系数1.5，极为建筑物的冷负荷。
式中，Q—建筑物空调系统总冷负荷（W）ΣQw—整个建筑物维护结构引起的总冷负荷(W)n—建筑物内总人数建筑物维护结构包括的朝向的屋顶的外墙，可用下列公式计算整个维护结构引起的总冷负荷：式中，Ki—外墙或屋顶的传热系数[W/(㎡·℃)]，见附录6Fi—外墙或屋顶的传热面积(㎡)tlf—冷负荷计算温度(℃)，见附录7t d —冷负荷计算温度tlf关于地区的修正值(℃)，见附录8tN—室内空气设计温度(℃)，见附录3考虑到系统的漏冷损失，所配空调器或制冷机的容量应由下式确定：式中，Q—所选配空调器或制冷机的容量（kW）如果为了预先估计空调工程的设备费用，则可根据实际工作中积累的空调负荷概算指标作粗略估算。
所谓空调负荷概算指标，是指折算到建筑物中每平方米空调面积所需制冷机或空调器提供的冷负荷制。
冷负荷指标估算法是以旅馆为基础，对其他建筑物则乘以修正系数β：旅馆 81~93W/㎡(中外合资旅游旅馆目前一般提高到105~116 W/㎡)办公楼β=1.2图书馆β=0.5（按总面积）商店β=0.8（只营业厅空调）；β=1.5（全部空调）体育馆β=3.0（按比赛馆面积）；β=1.5（按总建筑面积）大会堂β=2~2.5影剧院β=1.2(电影厅空调)；β=1.5~1.6(大剧院空调)医院β=0.8~1.0建筑物总建筑面积小于5000㎡时，宜取上限制；大于10000㎡时，宜取下限制。
对于单层住宅或楼房局部居室空调，冷负荷指标宜取150~180kcal/(㎡·h)，即174~209W/㎡。
（1kcal/h=1.163W）按上述概算指标确定的冷负荷，即是空调器或制冷机的容量，不必加系数。
冷负荷计算公式
1、冷负荷计算（一）外墙的冷负荷计算通过墙体、天棚的得热量形成的冷负荷，可按下式计算：CLQτ=KF⊿tτ-ε W式中K——围护结构传热系数，W/m2•K；F——墙体的面积，m2；β——衰减系数；ν——围护结构外侧综合温度的波幅与内表面温度波幅的比值为该墙体的传热衰减度；τ——计算时间，h；ε——围护结构表面受到周期为24小时谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h；τ-ε——温度波的作用时间，即温度波作用于围护结构内表面的时间，h；⊿tε-τ——作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差。
（二）窗户的冷负荷计算通过窗户进入室内的得热量有瞬变传热得热和日射得热量两部分，日射得热量又分成两部分：直接透射到室内的太阳辐射热qt和被玻璃吸收的太阳辐射热传向室内的热量qα。
（a）窗户瞬变传热得形成的冷负荷本次工程窗户为一个框二层3.0mm厚玻璃，主要计算参数K=3.5 W/m2•K。
工程中用下式计算：CLQτ=KF⊿tτ W式中K——窗户传热系数，W/m2•K；F——窗户的面积，m2；⊿tτ——计算时刻的负荷温差，℃。
（b）窗户日射得热形成的冷负荷日射得热取决于很多因素，从太阳辐射方面来说，辐射强度、入射角均依纬度、月份、日期、时间的不同而不同。
从窗户本身来说，它随玻璃的光学性能，是否有遮阳装置以及窗户结构（钢、木窗，单、双层玻璃）而异。
此外，还与内外放热系数有关。
工程中用下式计算：CLQj•τ= xg xd Cs Cn Jj•τ W式中xg——窗户的有效面积系数；xd——地点修正系数；Jj•τ——计算时刻时，透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷，简称负荷，W/m2；Cs——窗玻璃的遮挡系数；Cn——窗内遮阳设施的遮阳系数。
（三）外门的冷负荷计算当房间送风两大于回风量而保持相当的正压时，如形成正压的风量大于无正压时渗入室内的空气量，则可不计算由于门、窗缝隙渗入空气的热、湿量。
如正压风量较小，则应计算一部分渗入空气带来的热、湿量或提高正压风量的数值。
负荷计算方法及公式——负荷计算软件Bulidload资料文档
式中：
φ—群体系数；
n—计算时刻空调房间内的总人数；
q1—名成年男子小时显热散热量，W；
τ—计算时刻，h；
τ—人员进入空调区的时刻，h；
τ-τ—从人员进入空调区的时刻算起到计算时刻的持续时间，h；
Xτ-τ—τ-τ时刻人体显热散热的冷负荷系数。
5.灯光冷负荷
照明设备散热形成的计算时刻冷负荷Qτ，应根据灯具的种类和安装情况分别按下列各式计算：
K——围护结构的传热系数[W/(m2·℃)]；
twn——采暖室外计算温度（℃），当计算通过隔墙和楼板的耗热量，且已知邻室温度时，a=1.0且twn取邻室温度；
tn——冬季室内计算温度（℃），一般情况下采用采暖室内计算温度，但当某房间属于层高大于4m的工业建筑时，应符合下列规定：
a)地面，应采用工作地点的温度tg（℃），通常为采暖室内计算温度；
1.3.围护结构的耗热量Q1
Q1=Qj(1+βch+βf+βm)(1+βfg)（2）
2.加热由门窗缝隙渗入室内的冷空气的耗热量Q2（W）
Q2=0.28cpρwnL(tn-twn)（3）
其中，cp——空气的定压比热容，1.01kJ/kg℃；
ρwn——采暖室外计算温度下的空气密度，kg/m3，可按下式计算：
i)热物料的散热量；
j)通过其他途径散失或获得的热量。
1.围护结构的耗热量Q1（应包括基本耗热量和附加耗热量）
1.1.围护结构的基本耗热量
Qj=aFK(tn-twn)(1)
式中，Qj——围护结构的基本耗热量（W）；
a——围护结构温差修正系数，见采暖设计规范表3.1.8-1；
F——围护结构的面积（m2）；
冷热负荷简化计算方法
冷热负荷简化计算方法一、空调系统夏季冷负荷简化计算以外维护结构和室内人员两部分为基础，把整个建筑物看成一个大空间，按各朝向计算冷负荷，再加上每位在室人员按116W 计算的人体散热，然后将计算结果乘以新风负荷系数1.5，极为建筑物的冷负荷。
5.1)116(⨯+=∑n Q Q w式中，Q —建筑物空调系统总冷负荷（W ）ΣQw —整个建筑物维护结构引起的总冷负荷(W)n —建筑物内总人数建筑物维护结构包括的朝向的屋顶的外墙，可用下列公式计算整个维护结构引起的总冷负荷：])[(N d lf i i wt t t F K Q-+=∑∑式中，Ki —外墙或屋顶的传热系数[W/(㎡·℃)]，见附录6Fi —外墙或屋顶的传热面积(㎡) t lf —冷负荷计算温度(℃)，见附录7t d —冷负荷计算温度t lf 关于地区的修正值(℃)，见附录8 t N —室内空气设计温度(℃)，见附录3考虑到系统的漏冷损失，所配空调器或制冷机的容量应由下式确定：max 0)15.1~1.1(Q Q =式中，Q 0—所选配空调器或制冷机的容量（kW ）如果为了预先估计空调工程的设备费用，则可根据实际工作中积累的空调负荷概算指标作粗略估算。
所谓空调负荷概算指标，是指折算到建筑物中每平方米空调面积所需制冷机或空调器提供的冷负荷制。
冷负荷指标估算法是以旅馆为基础，对其他建筑物则乘以修正系数β： 旅 馆 81~93W/㎡(中外合资旅游旅馆目前一般提高到105~116 W/㎡) 办公楼 β=1.2图书馆 β=0.5（按总面积） 商 店 β=0.8（只营业厅空调）； β=1.5（全部空调） 体育馆 β=3.0（按比赛馆面积）； β=1.5（按总建筑面积） 大会堂 β=2~2.5影剧院 β=1.2(电影厅空调)； β=1.5~1.6(大剧院空调) 医 院 β=0.8~1.0建筑物总建筑面积小于5000㎡时，宜取上限制；大于10000㎡时，宜取下限制。
冷负荷计算公式
1、冷负荷计算（一）外墙的冷负荷计算通过墙体、天棚的得热量形成的冷负荷，可按下式计算：CLQτ=KF⊿tτ-ε W式中K——围护结构传热系数，W/m2•K；F——墙体的面积，m2；β——衰减系数；ν——围护结构外侧综合温度的波幅与内表面温度波幅的比值为该墙体的传热衰减度；τ——计算时间，h；ε——围护结构表面受到周期为24小时谐性温度波作用，温度波传到内表面的时间延迟，h；τ-ε——温度波的作用时间，即温度波作用于围护结构内表面的时间，h；⊿tε-τ——作用时刻下，围护结构的冷负荷计算温差，简称负荷温差。
（二）窗户的冷负荷计算通过窗户进入室内的得热量有瞬变传热得热和日射得热量两部分，日射得热量又分成两部分：直接透射到室内的太阳辐射热qt和被玻璃吸收的太阳辐射热传向室内的热量qα。
（a）窗户瞬变传热得形成的冷负荷本次工程窗户为一个框二层3.0mm厚玻璃，主要计算参数K=3.5 W/m2•K。
工程中用下式计算：CLQτ=KF⊿tτ W式中K——窗户传热系数，W/m2•K；F——窗户的面积，m2；⊿tτ——计算时刻的负荷温差，℃。
（b）窗户日射得热形成的冷负荷日射得热取决于很多因素，从太阳辐射方面来说，辐射强度、入射角均依纬度、月份、日期、时间的不同而不同。
从窗户本身来说，它随玻璃的光学性能，是否有遮阳装置以及窗户结构（钢、木窗，单、双层玻璃）而异。
此外，还与内外放热系数有关。
工程中用下式计算：CLQj•τ= xg xd Cs Cn Jj•τ W式中xg——窗户的有效面积系数；xd——地点修正系数；Jj•τ——计算时刻时，透过单位窗口面积的太阳总辐射热形成的冷负荷，简称负荷，W/m2；Cs——窗玻璃的遮挡系数；Cn——窗内遮阳设施的遮阳系数。
（三）外门的冷负荷计算当房间送风两大于回风量而保持相当的正压时，如形成正压的风量大于无正压时渗入室内的空气量，则可不计算由于门、窗缝隙渗入空气的热、湿量。
如正压风量较小，则应计算一部分渗入空气带来的热、湿量或提高正压风量的数值。
基于冷负荷系数法的办公建筑高大中庭的空调负荷简化算法
北京市建筑设计研究院
马晓钧徐宏庆李丹陈盛秦鹏华
摘要：本文以一北京地区实际工程为例，介绍了具有高大中庭的办公建筑的空调冷负荷计算简化方 法，对其中庭和与中庭相邻的办公室进行了较详细的算法介绍。本文对同类建筑的空调负计算具有 参考借鉴作用。 关键词：办公建筑中庭冷负荷冷负荷系数法
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１ ０１，１
２１
３１
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图８北庭温度垂直分布图
经过对中庭温度场的数值模拟，得出中庭空气在不同高度的温度值，用于计算相对应楼层的办
总
７５．５
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表４南庭不同时刻空调负荷分项统计表（单位：ｋｗ）
时刻 顶面 地面 ＋人
６：００ ４２．９ ７：００ ６１．７ ８：００ ８３．１ ６ ９：００ １０４． １２６．０ １４２．１ １５２．８ １８５．０ １８２．３ １４７．５ １３１．４ １０：００ １１：００ １２：００ １３：００ １４：００ １５：００ １６：００ １７：００ １１２．６ １８：００ ９１．２
度做为办公室负荷的计算条件，将比用估算办公室室外温度的方法更加合理。从主中庭垂直温度分
７４
布计算结果可以看出，
２Ｐ“。“ｉ＂
ｊ６一
沿高度的温度梯度变化，为随高度的增加呈加大的趋势。
２
３
４
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９１１１ｌ；１＋ｌ¨川Ｉ．１ｆ１口１２ｔ２２・２
１２口２口１３ａ
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图６主中庭温度垂直分布图
３中庭负荷计算实例
３．１中庭冷负荷计算 以下将以某工程为例，介绍办公建筑高大中庭的空调负荷简化算法的计算过程。该工程中庭分 为主中庭、南庭和北庭三部分，其中主中庭面积１７００平米，高度５２米；北庭面积８８０平米，高度 ３３米；南庭面积８８０平米，高度３３米。 根据北京地区气象资料，得出不同时刻的太阳位置角，如表１所示。 表１ 北京地区夏季计算日的不同时刻的太阳位置角
冷负荷计算方法
冷负荷计算方法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=K·F·Δtτ-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=K·F·Δtpj(1.2)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=a·K·F·Δtτ(2.1) 式中：Δtτ—计算时刻下的负荷温差，℃；K—传热系数；a—窗框修正系数。
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=F·Xg·Jwτ(3.1) 式中：Xg—窗的构造修正系数；Jwτ—计算时刻下，透过无遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度,W/㎡。
[2].当外窗只有内遮阳设施时Qτ=F·Xg·Xz·Jnτ (3.2)Xz—内遮阳系数；Jnτ—计算时刻下，透过有内遮阳设施玻璃太阳辐射的冷负荷强度,W/㎡。
[3].当外窗只有外遮阳板时Qτ=[F1·Jwτ+(F-F1) ·Jwτ0] ·Xg(3.3)式中：F1—窗口受到太阳照射时的直射面积，㎡。
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办公建筑间歇冷负荷系数的简化计算方法北京市建筑设计研究院林坤平徐宏庆摘要：越来越多的办公建筑使用冰蓄冷系统，其设计和运行策略的制定需准确计算全天逐时负荷，而现有负荷计算方法中缺少楼板、内墙、家具蓄热造成的间歇冷负荷的计算。
因此，本文探讨了这部分负荷的产生过程，通过模拟板状结构的传热过程，分析了各因素对其冷负荷的影响特点，给出了多种建筑材料楼板、内墙、家具的逐时冷负荷系数，将其加入冷负荷系数法计算表格，便于实际工程应用，最后通过一个典型办公建筑的计算演示了如何使用此计算结果。
本文的分析和计算结果对应用冰蓄冷系统的设计提供了参考，具有较强的实用意义。
关键词：冷负荷系数办公建筑冰蓄冷热容1. 前言为了充分利用峰谷电价差以节省运行费用，越来越多的办公建筑使用冰蓄冷系统[1~3]。
与常规空调不同，冰蓄冷空调系统的设计需要计算设计日全天的逐时冷负荷，从而在满足使用要求的前提下选用最经济有效的冰蓄冷设备和运行策略[4]。
因此，准确计算建筑的逐时冷负荷成为冰蓄冷系统设计的前提和基础。
“冷负荷系数法”是设计单位常用的建筑冷负荷计算方法，具有简便、快速、物理意义直观的特点，且经过多年的实践检验，在我国的工程设计中应用广泛。
然而，冷负荷系数法是基于连续空调的计算得到，对于间歇使用的办公建筑，其楼板、内墙和家具的热容会在早上开启空调后形成附加冷负荷。
文献[5]中用热平衡法计算了不同建筑的‘间歇负荷系数’（在最大负荷上乘以1.0～1.3的系数）以计算建筑的尖峰负荷，可满足一般办公建筑设计的需要。
但随着建筑形式的变化、节能的要求、冰蓄冷系统的广泛应用，实际设计中需要更精确的计算建筑逐时冷负荷；ASHRAE 手册[6, 7]中对建筑内热容引起的间歇负荷阐述很少，只给出某种情况下，间歇采暖的建筑其负荷应增加10％的建议。
在工程设计中，往往采用根据经验估计的方法计算预冷负荷。
因此，现有计算方法无法满足冰蓄冷系统的设计、选型和控制要求。
商业逐时负荷模拟软件一般包括楼板和内墙的负荷计算，有些还包括了家具的逐时负荷计算，如清华大学的Dest建筑能耗逐时模拟软件[8, 9]，但其计算与整个建筑围护结构耦合求解，无法得知其所占比例，且因其计算较复杂在空调设计中应用较少。
把楼板、内墙、家具的间歇逐时附加冷负荷计算与冷负荷系数法结合，使用更加方便。
本文从板状围护结构的传热特性和负荷产生的物理过程入手，研究办公建筑中各种蓄热建筑构件（楼板、内墙、家具）逐时负荷的计算方法，并以实际工程设计为例，给出典型办公建筑中楼板、内墙、家具对应的冷负荷系数，完善冷负荷系数法，从而提高办公建筑冷负荷计算的准确性，为冰蓄冷空调系统的设计与运行提供准确的依据。
-----------------------------------------------------------* 林坤平，女，1978.8，博士，工程师；单位：北京市建筑设计研究院，邮编：100045，地址：北京市西城区南礼士路62号，电话：88042596，email ：linkp@2. 平板传热模型2.1 楼板、内墙、家具传热分析图1分别为楼板、内墙、家具的表面传热示意图。
可见，它们都可以等效成水平或竖直的平板传热。
空调开启后先冷却室内空气，再由对流换热使围护结构内表面同时降温，各表面温差相对较小，因此本文忽略各内表面辐射的影响。
当平板温度高于周围空气温度时，根据Dest 提供的经验数据，各表面的对流换热系数分别为：垂直表面 3.5W/(m 2 .o C)，热面朝上水平面上表面4.0 W/(m 2 .o C)、下表面1.0 W/(m 2 .o C)，并根据其辐射换热情况进行一定修正。
图1 楼板、内墙、家具的表面传热示意图要计算空调开启后楼板、内墙、家具的逐时冷负荷，即在已知其导热系数k 、热容p c ρ、对流换热系数h 、等效厚度L 、等效面积S 、开空调前温度T 0、设计室温T s ，预冷时间τ0的情况下，计算其逐时散热速率Q (τ)。
2.2 数学模型一维平板传热控制方程为：22xTk T c p ∂∂=∂∂τρ (1) 边界条件为：Lx xT kT T h q =∂∂=-+)(in s,in in in r, (2)out s,outout out r,)(=∂∂-=-+x xTk T T h q (3)初始条件为：init 0|),(T x T ==ττ(4)楼板内墙家具外侧辐射q r,out 外侧对流T out 图2 墙表面传热状况示意图其中，ρ为密度（kg m -3），p c 为定压比热容（J kg -1 o C -1），T 为温度（o C ），τ为时间（s ），k 为导热系数（W m -1 o C -1），q 为热流密度（W m -2），h 为对流换热系数（W m -2 o C -1），L 为厚度（m ）。
下标in 为内侧，out 为外侧，s 为表面，init 为初始时刻。
以上方程用全隐式差分格式求解，可通过多次循环计算消除初始值引起的误差。
模型的求解、验证过程和更多分析详见文献[10]。
3. 影响因素分析影响平板表面散热速率的因素较多，通过研究不同因素的影响特点，可以抓住主要因素，简化分析和计算。
计算的影响因素包括材料导热系数k 、热容p c ρ、等效厚度L 、等效面积S 、空调室温与开空调前楼板、内墙、家具之间的温度差ΔT ，太阳辐射强度Q r 。
这些因素对附加冷负荷的影响特点不同，根据产生影响的程度不同，可分为主要因素和次要因素。
因此，需要分析不同因素的影响特点。
其中k 和p c ρ为材料热物理特性，只要建筑材料确定便可得到确定的值； L 会对建筑的蓄热量产生影响，在实际应用中会在一定的范围内；S 与附加负荷可认为是正比例关系；ΔT 是传热产生的动力，对不同的建筑其取值可能不同；Q r 会影响开空调前楼板、家具的温度，在部分朝东的房间中应根据需要适当考虑。
假设空调开启时，室温、楼板、内墙、家具的温度皆为29℃，室内温度在一个小时内降低到24℃并保持稳定，见图3。
楼板、内墙、家具由不同材料构成，有不同的热容和导热系数，计算办公建筑使用材料的厚度和热物性参数见表1。
表1 某办公建筑楼板、内墙、家具热物性参数等效厚度L （mm ） 热容pc ρ（MJ/m 3℃） 导热系数k （W/m ℃）楼板 120 2.09 1.70 内墙 100 1.32 0.55 家具250.730.11图4（a ）（b ）（c ）分别为楼板、内墙、家具逐时散热速率Q (τ)随不同热容p c ρ、导热系数k 、室内昼夜温差ΔT 、厚度L 、太阳辐射的变化曲线。
图3 空调办公建筑昼夜室温变化10203040612182430时间（小时）室温（o C ）-40-200200612182430时间（小时）表面热流（W /m 2）热流（ρcp＝1.5MJ/m3℃）热流（ρcp＝2.1MJ/m3℃）热流（ρcp＝2.5MJ/m3℃）-40-200200612182430时间（小时）表面热流（W /m 2）热流（k＝1.0W/m2℃）热流（k＝1.5W/m2℃）热流（k＝2.0W/m2℃）-40-2020612182430时间（小时）表面热流（W /m 2）热流（ΔT＝2℃）热流（ΔT＝3℃）热流（ΔT＝4℃）-2020面热流（W /m 2）热流（L＝100mm）-20020面热流（W /m 2）热流（有太阳辐射）（a ）楼 板（b ）内 墙-50-30-101030612182430时间（小时）表面热流（W /m 2）热流（ρcp＝0.80MJ/m3℃）热流（ρcp＝1.26MJ/m3℃）热流（ρcp＝1.80MJ/m3℃）-50-30-101030612182430时间（小时）表面热流（W /m 2）热流（k＝0.2W/m2℃）热流（k＝0.4W/m2℃）热流（k＝1.0W/m2℃）-40-200200612182430时间（小时）表面热流（W /m 2）热流（ρcp＝0.8MJ/m3℃）热流（ρcp＝1.15MJ/m3℃）热流（ρcp＝1.4MJ/m3℃）-40-200200612182430时间（小时）表面热流（W /m 2）热流（k＝0.14W/m2℃）热流（k＝0.5W/m2℃）热流（k＝1.0W/m2℃）-50-30-1010300612182430时间（小时）表面热流（W /m 2）热流（ΔT＝2℃）热流（ΔT＝3℃）热流（ΔT＝4℃）-40-2020612182430时间（小时）表面热流（W /m 2）热流（ΔT＝2℃）热流（ΔT＝3℃）热流（ΔT＝4℃）-50-30-101030612182430时间（小时）表面热流（W /m 2）热流（L＝50mm）热流（L＝100mm）热流（L＝150mm）-40-20020612182430表面热流（W /m 2）热流（L＝20mm）热流（L＝30mm）热流（L＝40mm）-40-20200612182430时间（小时）表面热流（W /m 2）热流（有太阳辐射）热流（无太阳辐射）-40-20200612182430表面热流(W /m 2)热流（有太阳辐射）热流（无太阳辐射）（c ）家 具图4 逐时散热速率Q (τ)随不同影响因素变化的曲线由图4可知，影响平板表面散热速率的因素较多，但可简化为以下几个因素：材料热特性（尤其是热容）、厚度、面积、昼夜温差。
其中，等效面积S 和温差ΔT 的变化对结果（尤其对热流最大值）影响较大，且可近似认为是正比例关系。
因此可定义冷负荷系数：ST Q f ⋅∆=，其中f 与材料和厚度有关。
有太阳辐射的东向房间其冷负荷通过增大ΔT 进行修正。
4. 办公建筑昼夜温差的确定4.1 测试与模拟验证由上文分析可知，办公建筑的全天温度变化对楼板、内墙和家具的影响较大，弄清其室内温度的变化规律才能得到较精确的逐时负荷。
下面通过实验测试和软件逐时模拟的方法得到普通办公建筑的逐时室温，从而得到其变化规律。
我们在2007年7月初对一典型的轻质办公建筑（凯辰广场，见图5（a ））进行了测试，分别得到供冷房间与东向无供冷房间的室温变化。
由图5（b ）可见，空调房间室温的昼夜平均温差约2.8o C ，但因其玻璃幕墙的热物性参数大大好于一般办公建筑，且测试期间建筑尚无使用，无灯光设备等热扰，与实际使用状况会有一定差别。
并且单个建筑的测试不足以得到空调室温的变化规律。
因此，由于受客观条件的限制，本文将应用清华大学的逐时能耗模拟软件Dest 计算典型办公建筑的空调室温。
图5（c ）为无空调房间的测试室温，且用Dest 模拟其室温，并与测试结果进行了比较，可见Dest 计算的自然室温与所测室温变化趋势基本符合。