建筑环境学第3章热湿环境-2

建筑环境学第3章热湿环 境-2
2020年7月12日星期日
•内百页
•无通风
•有通风
•
通过玻璃窗的长波辐射???
夜间除了通过玻璃 窗的传热以外，还 有由于天空夜间辐 射导致的散热量
采用 low- 玻璃可 减少夜间辐射散热
通过玻璃窗的温
差传热量和天空长 波辐射的传热量可 通过各层玻璃的热 平衡求得
•房间的各种得热
•二者之和就是从壁 面实际获得的对流热
量 •
讨论：采用辐射板空调的负荷
在室内空气参数相同的情况下，采用辐射板空 调的负荷比送风空调负荷大还是小？
以夏季为例
外围护结构的内表面温度降低 ——导致室外向室内传热增加
室内表面（家具、墙面）温度降低 —— 空调系统需要带走的热量增加
结论
•太难求解了！
•初始条件： •其中内表面长波辐射：
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典型负荷计算方法原理介绍
目的：使负荷计算能够在工程应用中实施 发展：由不区分得热和冷负荷发展到考虑
二者的区别
•当量温差法 •1946 USA
•负荷计算法 •谐波分解法 •1950s
USSR
•1967 Canada •反应系数法
•谐波反应法
•冷负荷系数法
房间的构造（角系数）
注意：辐射的存在是延迟和衰减的根源！
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得热与冷负荷的关系
冷负荷的本质是通过某个设定温度下整个房间的热 平衡算出来的，综合了各种因素作用的一个综合值；
与得热不同的是，不存在灯光造成的负荷、人员造 成的负荷……的概念。例如冬天室内有可能是热负荷 也有可能是冷负荷，而灯光和人员有降低热负荷的影 响，也可能是导致冬季还有冷负荷的原因，但只有跟 围护结构散热综合起来才能得到负荷；
当室内空气参数在改变的过程中，负荷还受空气与家 具、内壁面热容的影响。
•
•室内表面与空气的热平衡关系示• 意
室内空气的热平衡关系(空气参数恒定)
排除的对流热＝室内热源对流得热 ＋ 壁面对流换热＋渗透得热
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室内热源对流得热
室内热源总得热＝ 室内热源对流得热 ＋向室内表面的长波辐射＋向室内表面的短波辐射
可利用对标准玻璃的得热 SSGDi 和 SSGdif 进行修正 来获得简化计算结果：
•实际照射面积 比
•窗的有效面积系 数
•玻璃的遮挡系数 •遮阳设施的遮阳系数
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通过透光围护结构的得热
通过透光外围护结构的瞬态总得热量 ＝传热得热量＋日射得热量
上述得热量与通过透光围护结构实际进入室内的 热量之间有差别
•
壁面对流得热
•Qwall,cond
通过围护结构的导热量 ＋本壁面获得的通过玻璃窗的日射得热
＝ 壁面对流换热 ＋本壁面向空调辐射板的辐射 ＋本壁面向其他壁面的长波辐射 ＋本壁面向热源的辐射
•
房间空气热平衡的数学表达式
对长波辐射项进行了线性化而导出
•房间的总冷负荷
•得热和冷负荷 •的差值
•得热定义与实际 •传热量的差值
特点
简单来自百度文库可手工计算 未考虑围护结构的蓄热性能，计算误差偏大
应用条件
蓄热小的轻型简易围护结构 室内外温差平均值远远大于室内外温度的波动值
如果把潜热负荷表示为单位时间内排除的水分，则又可称作 湿负荷。
热负荷：
维持室内空气热湿参数为某恒定值时，在单位时间内向室内 加入的热量，包括显热负荷和潜热负荷两部分。
如果只控制室内温度，则热负荷就只包括显热负荷。
冷热负荷的大小与去除负荷的方式有关
送风方式还是辐射方式？
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负荷的大小与去除或补充热量的
•导热和 自然对 流换热
•长 波辐 射
•长波辐射
•对流换热
•室内表面 对玻璃的 长波辐射
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通过透光围护结构的得热
•通过玻璃板壁的传 热得热，忽略了玻
璃的热惯性
•透过玻璃的日射 得热
•通过玻璃窗的得热
• 得热与玻璃窗的 种类及其热工性能有 重要的关系。
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通过透光围护结构的日射得热
——日射透过＋吸热
方式有关
• 冷辐射板空调需要去除 的热量除了进入到空气中 的得热量外，还包括部分 贮存在热表面上的得热量
常规的送风方式空调 需要去除的是进入到空 气中的得热量。
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各种得热进入空气的途径
潜热得热、渗透空气得热
得热立刻成为瞬时冷负荷
通过围护结构导热、通过玻璃窗日射得热 、室内显热源散热
对流得热部分立刻成为瞬时冷负荷 辐射得热部分先传到各内表面，再以对流形式
Part 1: 透过单位面积玻璃的太阳辐射得热
Part 2: 玻璃吸收太阳辐射造成的房间得热
原理：玻璃吸热后会向内、外两侧散热 成立的条件：如果内外气温一样
总得热：HGwind, sol＝HGglass, + HGglass,a
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通过透光围护结构的日射得热
由于玻璃品种繁多，每个进行单独计算很麻烦
辐射板空调的负荷偏大
如果追求的是舒适性相同，哪一个负荷更大？
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总负荷与除热量
总负荷
•总负荷＝热源总得热＋窗总得热＋ 渗透风得热＋墙体实际传热
室内空气参数变化时，采用“除热量”来描 述需要排除的热量。显热除热量为：
•除热量比冷负荷少了一个空 气增温需要的热量
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典型负荷计算方法原理介绍
非均匀板壁的不稳定传热: •第三类边界条件：
进入空气成为瞬时冷负荷，因此负荷与得热在时 间上存在延迟。
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得热与冷负荷的关系
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得热与冷负荷的关系
冷负荷与得热有关，但不一定相等 决定因素
空调形式
送风：负荷＝对流部分 辐射：负荷＝对流部分＋辐射部分
热源特性：对流与辐射的比例是多少？ 围护结构热工性能：
蓄热能力如何？如果热容为0呢？ 如果内表面完全绝热呢？
•冷负荷温差法
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常用的负荷求解法
稳态算法
不考虑建筑蓄热，负荷预测值偏大
动态算法，积分变换求解微分方程
冷负荷系数法、谐波反应法：夏季设计日动态模拟
计算机模拟软件
DOE2、EnergyPlus(美国)、HASP(日本)、ESP(英国) DeST(中国，清华)
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稳态算法
方法
采用室内外瞬时温差或平均温差，负荷与以往时 刻的传热状况无关： Q＝KFT
室内外气温不一样，采用 标准玻璃的太阳得热量
SSG求得的HGwind,sol部分
与实际情况存在偏差 玻璃实际表面温度变化
带来偏差 •
4. 冷负荷与热负荷
Cooling load & Heating load
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冷负荷与热负荷
冷负荷：
维持室内空气热湿参数为某恒定值时，在单位时间内从室内 除去的热量，包括显热负荷和潜热负荷两部分。