暖通負(fù)荷基礎(chǔ)知識

暖通負(fù)荷的計(jì)算是暖通設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)工作，斯維爾暖通負(fù)荷BECH基于設(shè)計(jì)o紙進(jìn)行暖通專業(yè)的冷熱設(shè)計(jì)負(fù)荷計(jì)算，為后期的設(shè)備選型提供可靠依據(jù)。

1.專業(yè)知識

1.1冷熱負(fù)荷

通俗講：冬季里房間供暖需要的熱量就"熱負(fù)荷，其集中供熱源可以是鍋爐，也可以是空調(diào)；夏季室內(nèi)降溫需要的冷量就是冷負(fù)荷，一般由空調(diào)提供。因此，熱負(fù)荷計(jì)算包括采暖熱負(fù)荷和空調(diào)熱負(fù)荷，冷負(fù)荷計(jì)算只有空調(diào)冷負(fù)荷。

我們這里對家用空調(diào)的選擇稍做介紹：對于家用空調(diào)器，用“匹”來衡量其實(shí)是國外的做法。這里的“匹”指的是輸入功率，換算成我國習(xí)慣的以輸出功率表示的W，一“匹”相當(dāng)于2200W--2600W。所以用匹來衡量還是太粗了，也就出現(xiàn)了所謂的“大一匹”，“小一匹”之說。一般說的一“匹”指的是制冷量為2300-2500w，大約的輸入功率在800W左右。 用房間面積（平方米）計(jì)算用多大的空調(diào)： 1P:11-17㎡ ；1.25P:18-23㎡； 1.5P:18-25㎡； 2P:30-33㎡；3P:40-45㎡；5P:60㎡左右；10P:100㎡左右；按人數(shù)計(jì)算：每10人=1P。 所謂“冷暖”指制冷制熱兩用的空調(diào)（一般為熱泵型空調(diào)，如地處較寒冷的地區(qū)，應(yīng)選購電輔助加熱的冷暖空調(diào)）。

在沒有軟件計(jì)算之前，包括現(xiàn)在很多設(shè)計(jì)人員在計(jì)算冷負(fù)荷的時(shí)候都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值在計(jì)算，例如房間面積(m²)×負(fù)荷指標(biāo)（w/m²）=房間負(fù)荷（w），負(fù)荷BECH中的【估算負(fù)荷】為這種算法提供了一個(gè)計(jì)算器。這種算法很不準(zhǔn)確，首先負(fù)荷指標(biāo)是一個(gè)參考值，它給定的是一個(gè)范圍，不好把握；其次，由于各房間功能的不同必然帶來使用時(shí)間的不一致，事實(shí)上，房間里的負(fù)荷是隨著l間的變化而變化的，負(fù)荷就要出現(xiàn)波動(dòng)，用一個(gè)定值顯然與事實(shí)不符。所以軟件的優(yōu)勢就在于能夠根據(jù)時(shí)間的變化形成逐時(shí)的負(fù)荷，這樣更符合實(shí)際，負(fù)荷值更加準(zhǔn)確，后期選擇設(shè)備才不會(huì)出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

    熱負(fù)荷是按照穩(wěn)態(tài)傳熱的原理進(jìn)行計(jì)算的，主要依據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，重點(diǎn)計(jì)算散失的熱量；冷負(fù)荷是對一天24小時(shí)進(jìn)行逐時(shí)計(jì)算，并按照房間逐時(shí)相加取最大值為室內(nèi)冷負(fù)荷。

比較而言，冷負(fù)荷計(jì)算復(fù)雜一些。空調(diào)房間的冷負(fù)荷由房間以下各項(xiàng)得熱轉(zhuǎn)化而來的： 

l         透過外窗的日射得熱量；

l         通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱的得熱量；

l         人員、燈光、設(shè)備的散熱量和新風(fēng)帶入的熱量；

l         通過其他途徑的得熱量

這里要注意冷負(fù)荷和得熱量二者有一些微小的區(qū)別,冷負(fù)荷是指在某一時(shí)刻維持房間某一溫度需要從房間除去的熱量；得熱量是指某一時(shí)刻由室內(nèi)和室外熱源進(jìn)入房間的熱量總和。在空調(diào)負(fù)荷中經(jīng)常出現(xiàn)新風(fēng)負(fù)荷，所謂新風(fēng)就是將室外大氣通過一個(gè)空調(diào)設(shè)e進(jìn)行處理后送入房間的風(fēng)，這也是中央空調(diào)優(yōu)越于家庭戶式空調(diào)的地方之一，家庭用戶式空調(diào)是室內(nèi)的空氣不斷的加以循環(huán)，所以空氣質(zhì)量不好。

1.2顯熱和潛熱

在空調(diào)熱工中經(jīng)常遇到顯熱和潛熱的概念。我們可以這樣理解：顯熱即由于溫度差引起的熱量，（顯熱：物體在加熱或冷卻過程中，溫度升高或降低而不t變其原有相態(tài)所需吸收或放出的熱量，稱為“顯熱”。）潛熱主要由于相態(tài)變化引起的熱量，例如0℃的冰到0℃的水就是潛熱的變化。

1.3濕負(fù)荷

一般空調(diào)都具有去濕和加濕功能，在計(jì)算空調(diào)負(fù)荷時(shí)還要考慮濕負(fù)荷，濕負(fù)荷主要是由于人體和設(shè)備等的散濕，在計(jì)算中要注意房間的功能，例如在火鍋餐廳，散濕量相當(dāng)大，這樣，設(shè)計(jì)者在后續(xù)的設(shè)計(jì)中就要考慮空調(diào)設(shè)備濕負(fù)荷（去濕）的特殊要求。

1.4干濕球溫度

空氣中含有水蒸氣，我們知道了干球溫度和濕球溫度就能計(jì)算出空氣的相對濕度，例如我們平常說的“桑拿天”就是由于空氣中的相對濕度較高，人體散濕不好，感覺不舒服。一般相對濕度在50％～60％人感覺較舒服。

1.5夏季空調(diào)室外計(jì)算干、濕球溫度

這是一個(gè)由統(tǒng)計(jì)部門得出的一個(gè)統(tǒng)計(jì)值，指室外空氣歷年不保<50h的干、濕球溫度。（軟件操作中選擇工程所在地，這些設(shè)置就確定下來了，使用者不必人工錄入。）

1.6冷負(fù)荷系數(shù)法

一種常用的計(jì)算空調(diào)冷負(fù)荷的計(jì)算方法，它是建立在傳遞函數(shù)法的基礎(chǔ)上，便于工程上手算的一種簡化計(jì)算方法。此外還有諧波分析法，穩(wěn)態(tài)法等等，了解即可。

1.7傳熱量最基本的公式

Q=K×F×Δt；Q為傳熱量，K為傳熱系數(shù)，F為傳熱面積，Δt為傳熱體兩側(cè)的溫差。例如兩個(gè)房間的溫度不同要傳熱，要計(jì)算傳熱量，F取兩個(gè)房間的隔墻面積，Δt為兩個(gè)房間的溫度差值。

2.軟件知識

2.1計(jì)算方法

在暖通負(fù)荷BECH中采用如下方法計(jì)算負(fù)荷——

諧波法：主要用于外墻、屋頂?shù)劝灞趥鳠幔?span lang="EN-US">

冷負(fù)荷系數(shù)法：主要用于窗日射、人員、設(shè)備散熱；

穩(wěn)態(tài)法：主要用于新風(fēng)、臨室溫差傳熱。

2.2有關(guān)設(shè)置

房間中的人員和設(shè)備等參數(shù)可以在底圖中選中房間對象后打開特性表（ctrl+1）進(jìn)行設(shè)置。這里說明一下特性表最后一項(xiàng)中的冷負(fù)荷附加參數(shù)。

n         間歇附加系數(shù)
辦公樓、研究室、劇場、影院、單班值工廠等，一般僅在一定時(shí)間內(nèi)工作，在不工作時(shí)不開空氣調(diào)節(jié)設(shè)備。因此，開機(jī)時(shí)要負(fù)擔(dān)開機(jī)以前的房間蓄熱量。對于設(shè)備、人員發(fā)熱較大的房間，其設(shè)備和人員的發(fā)熱如按p定傳熱計(jì)算時(shí)，如預(yù)冷(工作前開機(jī))0.5~1小時(shí)或更多時(shí)間，則不需附加。對于以圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷為主的房間(如辦公樓)，則需要將計(jì)算出的冷負(fù)荷乘以間歇負(fù)荷系數(shù)。

n         輕型附加系數(shù)
每平方空調(diào)面積的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料重量小于150kg的稱為輕型結(jié)構(gòu)。由于輕型結(jié)構(gòu)的蓄熱能力小，對波動(dòng)負(fù)荷衰減少，故需增加一個(gè)附加系數(shù)。

n         其它附加系數(shù)
對于躍層的房間或廠房，當(dāng)房間高度比較高時(shí)，因?yàn)槿硕际窃谙逻吇顒?dòng)，所以房間上邊的溫度高一點(diǎn)是無所謂的。這時(shí)可以把“其它附加系數(shù)”設(shè) 成小于1的適當(dāng)?shù)闹担粚τ谄渌闆r若考慮的不足或過多時(shí)也可以設(shè)置“其它附加系數(shù)”來修正。

2.3熱負(fù)荷設(shè)置

熱負(fù)荷計(jì)算的相關(guān)設(shè)置在對話框上進(jìn)行。

計(jì)算類型：如果做采暖設(shè)計(jì)，選擇采暖熱負(fù)荷；如果是空調(diào)設(shè)計(jì)選擇空調(diào)熱負(fù)荷。其中空調(diào)熱負(fù)荷有兩個(gè)可選附加項(xiàng)。

計(jì) 算  新 風(fēng)——勾選此項(xiàng)，表示附加上新風(fēng)的熱負(fù)荷，這一項(xiàng)最常用。

計(jì)算冷風(fēng)滲透——勾選此項(xiàng)，表示附加上冷風(fēng)滲透熱負(fù)荷。其下有三個(gè)計(jì)算方法：

縫隙法：主要用于房間氣密p不夠好，門窗縫隙較大的情況，縫隙長度在門窗特性表里輸入。下面有一項(xiàng)豎井計(jì)算溫度主要是考慮由于房間與樓梯間等豎向大空間的風(fēng)壓、熱壓作用下冷空氣滲透，其值需查相應(yīng)手冊。采用縫隙法因與高度有關(guān)需勾選“展開標(biāo)準(zhǔn)層”。

換氣次數(shù)法：主要用于房間密閉性較好的情況。(換氣次數(shù)＝每小時(shí)通風(fēng)量與房間容積之比)。

百分率法：主要用于廠房等工業(yè)大空間建筑。

風(fēng)力附加率：在不避風(fēng)的高地、河邊、海岸、曠野上的建筑物以及城鎮(zhèn)、廠區(qū)內(nèi)特別高的建筑物，垂直的外維護(hù)結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷附加5％～10％。

間歇修正率：指系統(tǒng)不連續(xù)運(yùn)行下進(jìn)行的附加修正，其值可以大于1。

朝向修正率：此項(xiàng)系統(tǒng)設(shè)定，一般不用更改。

考慮內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)的得熱——

溫差修正法：當(dāng)考慮內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)得熱時(shí)，鄰室房間溫度低，但是不知道具體值時(shí)，用室外溫度代替，然后再乘以溫差修正系數(shù)。

設(shè)計(jì)溫度法：知道兩房間的設(shè)計(jì)溫度，然后進(jìn)行計(jì)算。

分戶計(jì)量采暖選項(xiàng)——

單位面積法：主要是用戶間傳熱量（查相關(guān)手冊所得）×傳熱面積=傳熱量。（這里傳熱面積是指要計(jì)算房間的面積，戶間傳熱量在選中房間后特性表里輸入）

計(jì)算溫差法：根據(jù)設(shè)定計(jì)算溫差Δt然后算出傳熱量。傳熱面積是由系統(tǒng)自動(dòng)提取戶墻面積，所以如果要計(jì)算這項(xiàng)時(shí)需要把戶型區(qū)分開。

【拓展】    

當(dāng)兩個(gè)房間設(shè)計(jì)溫度不一樣，溫度高的房間要向溫度低的房間傳熱，如果考慮這部分傳熱量，那么勾選上考慮內(nèi)圍護(hù)a構(gòu)的得熱，其下有臨室不采暖的內(nèi)維護(hù)的計(jì)算方法：溫差修正法和設(shè)計(jì)溫度法。溫差修正法一般是指：假設(shè)內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)溫度t_n ,內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)以外房間溫度為t,室外溫度為t_w,本來計(jì)算時(shí)應(yīng)用（t_n-t）,但是現(xiàn)在是用（t_n-t_w）,然后再乘以溫差修正系數(shù)；設(shè)計(jì)溫度法即：根據(jù)（t_n-t）進(jìn)行計(jì)算。因此對于溫差修正法一般適用于不知道內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)外房間溫度的情況下，反之用設(shè)計(jì)溫度法。

分戶計(jì)量是近年來發(fā)展的一種采暖計(jì)量方法，它是根據(jù)進(jìn)入住戶房間的供回水溫差以及水的流量進(jìn)行計(jì)算，得出熱量，然后根據(jù)熱量進(jìn)行收費(fèi)。這種方法顯然更合理，即用多少熱付多少費(fèi)。此項(xiàng)主要針對某些住戶需要采暖，而隔壁住戶不需要采暖，那么它們之間要傳熱，勾選此項(xiàng)就是考慮這部分傳熱量。單位面積法主要是用傳熱指標(biāo)（查相關(guān)手冊所得）×傳熱面積=傳熱量；計(jì)算溫差法就是根據(jù)設(shè)定計(jì)算溫差然后算出傳熱量。

2.4冷負(fù)荷設(shè)置

冷負(fù)荷計(jì)算的相關(guān)設(shè)置在對話框上進(jìn)行。

計(jì)算參數(shù)——有4個(gè)選項(xiàng)

計(jì)算窗戶外遮陽：窗戶有外遮陽并考慮該因素請勾選，無則不勾選。勾選將影響計(jì)算速度。

計(jì)算地面負(fù)荷：民用建筑一般不勾選，主要用于手術(shù)室等對空調(diào)計(jì)算精度要求較高的場所。

展開標(biāo)準(zhǔn)層：計(jì)算與高度變化無關(guān)時(shí)無需勾選。不展開時(shí)標(biāo)準(zhǔn)層的負(fù)荷按“標(biāo)準(zhǔn)層底層負(fù)荷x標(biāo)準(zhǔn)層數(shù)”的方式輸出。如果標(biāo)準(zhǔn)層底層和頂層的邊界條件與中間層差別較大應(yīng)展開計(jì)算。

計(jì)算新風(fēng)：勾選此項(xiàng)，計(jì)算出的冷負(fù)荷包含新風(fēng)冷負(fù)荷。

鄰室非空調(diào)控溫的內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法——有2項(xiàng)

設(shè)計(jì)溫度法：見前段的【拓展】。

據(jù)發(fā)熱情況計(jì)算法：一般選此項(xiàng)。

【拓展】

設(shè)計(jì)溫度/與熱負(fù)荷計(jì)算一致，在前段的【拓展】中已有闡述，適用于已知控溫和非控溫房間的溫度情況下；據(jù)發(fā)熱情況計(jì)算法適于某些房間內(nèi)有設(shè)備等散熱需要冷量去除這部分熱量，發(fā)熱量在房間對象特性表中設(shè)置。

2.5估算負(fù)荷

【估算負(fù)荷】功能相當(dāng)于負(fù)荷計(jì)算器，可從圖中提取房間編號和房間面積，然后輸入負(fù)荷指標(biāo)，計(jì)算統(tǒng)計(jì)出房間負(fù)荷和建筑物總負(fù)荷。