空调房间冬季冷负荷及其应对.ppt
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1、,空调房间冬季冷负荷 及其应对的探讨 北京市建筑设计研究院 张锡虎 2011.1 ,声 明 1)问题的提出,并非来源于规范标准的规定,而是实际工程的需要; 2)本探讨并非结果和结论,而是认识过程,且是初级阶段的认识; 3)与若干领域的问题一样,原理的研究落后于应用。,1) 有关规范 采暖通风与空气调节设计规范6.2节的各条,只有“夏季冷负荷”和“冬季热负荷”,而没有“冬季冷负荷”。 在编的民用建筑采暖通风与空气调节设计规范(征求意见稿)7.2.1条更具体提出:施工图阶段应对空调区进行冬季热负荷和夏季逐项逐时冷负荷计算。,在7.2.14条,虽然提到了“内区的冬季冷负荷”,但仅原则提出“室内照明功
2、率、人员数量、设备功率等宜与夏季取值相同”。 4.2.1条提出:夏季太阳辐射照度应根据当地的地理纬度、大气透明度和大气压力,按7月21日的太阳赤纬计算确定。,2)若干案例 1994年为远南残疾人运动会运动员村建成的北京远南大厦,有一个面积很大、与南入口大堂相通的首、二层大厅,采用全空气空调系统。 后来在二层分隔出一个1000多平米、无外围护结构的宴会厅,但没有另设独立空调系统,只能与热工特性显著差别的大堂统一运行,在过渡季特别是冬季,室温必然过高。, 2002 年1月,采用按照内外区划分VAV系统、并采用两级泵两管制系统的北京发展大厦,提出在严寒期仍需要运行制冷机组的改造问题。, 2007年1
3、2月,中国农业银行总行大厦的VAV系统,在配置了冷却塔通过换热器得到空调冷水的系统以后,仍反映冬季的若干时段,外区仍然存在过热现象。, 2008年,北京青年报曾有一篇报道的题目是: 商城不开暖风 室温竟超30 文中称:市城管执法局在其官方网站上公布了供暖检查首日21家温度超标的商场名单,其中以新世界二期以30.2高居榜首,石景山华联商厦和海淀城乡华懋商场分列二、三位,温度均超过了27。,记者随崇外城管分队来到新世界二期进行复查,一楼的温度很适宜。但登上更高楼层时,温度越来越高。到达四层时,已经看到有的营业员身穿短袖,顾客则将大衣抱在手中。 商场行政部的王经理说:入冬以来以来除了一层供暖外,二层
4、以上并没有供暖, 本采暖季,北京市建筑设计研究院五所设计的某医院病房楼,在不供暖的情况下,若干时段南向房间室温过高。, 某设计单位正在设计某严寒地区的民航空管站,其控制机房需要全年供冷,采用风冷式恒温恒湿空调机组系统,困难的问题可能不是夏季,而是在冬季空调室外计算温度-27条件下如何供冷运行?,3)冬季空调房间的冷负荷 内区空调房间由于没有外围护结构向室外散热,而只有内部人员、照明和设备等向室内散热,冷负荷是常年发生的。,外区的空调房间,即使在严寒和寒冷地区,如果太阳辐射得热大于外围护结构散热,或者是人员密集和内部发热量较大,外围护结构散热小于内部发热量时,冬季也可能发生冷负荷。外围护结构特别
5、是窗的热工性能逐步改善之后,这种现象出现的概率大为增多。,例如:通常采用的12mm空气间隔层中空玻璃断桥铝合金外窗传热系数,约为2.8W/(m2K),当室内外温差为30时,传热损失为84W/m2,而太阳辐射得热形成的负荷,会远大于传热损失。在窗墙面积比很大、可开启面积很小、且有较多内部发热量的情况下,许多大型公共建筑的外区空调房间,在冬季的某些时段即使不供暖也会过热。,但是,外区空调房间冬季冷负荷是得热量和外围护结构散热量的差额,具有不规则的特点,既与房间朝向、窗墙面积比和外围护结构传热性能等固定因素有关,更受室外温度、日射时间等瞬变因素影响,冷负荷不是全日的,会与热负荷交替出现。,4) 冬季
6、空调房间冷负荷计算的特点 对于一般舒适性空调,冬季空调房间冷负荷计算有两个特点。 第一,用于确定所需供冷量的室内计算温度取值,宜高于冬季供暖房间的设计温度。节能设计标准和能源管理制度,对于空调房间冬季供暖温度作了严格的限制。如果提高需要供暖房间室内计算温度,虽然可以改善热舒适度,但是要增加供暖热量。而提高需要供冷房间的室内计算温度,可以减少供冷量,又改善了热舒适度。,有资料认为:冬季需要供冷房间的设计计算温度,办公类用房可取24,商场类用房可取22,即可较冬季供暖房间的设计温度高56。 即使是对于外区,由于提高了室内计算温度,外围护结构散热增大,与太阳辐射得热量和内部发热量比较的差额减少,仍可
7、降低所需供冷量。,第二,由于冬季室外新风的含湿量很低,需保证室内相对湿度的场合,空调系统还要配置加湿措施,空调房间得到的潜热是有利因素,不需要加以消除,因此冬季的冷负荷可只计算显热,不必计算全热。这既有利于减少所需供冷量,也可以提高房间的舒适度。,第三,外区空调房间的冬季冷负荷,除了室内照明、人员、设备等热量可与夏季取值相同以外,太阳辐射得热与外围护结构散热的比较,应以哪个状态点(何日的太阳赤纬和什么室外计算温度)为基准?什么是最不利条件?还没有得到明确和合理的概念。,5)解决冬季空调房间冷负荷的主要方法 解决冬季空调房间的冷负荷问题,首先要合理划分时段。大致可以分为以下三个阶段:,第一阶段,
8、当室外空气温度开始低于室内温度,例如北京的九月或四月,冷源系统的冷负荷特别是新风负荷减少,制冷设备的主体部分可以停止供冷运行了,但内区空调房间和发生冷负荷的外区空调房间,大致在室外空气干球温度10、湿球温度5之前,制冷设备仍需要部分延续供冷运行。这个阶段会延续到建筑的其他区域已有供暖需求了。,第二阶段,当室外空气温度进一步降低,干球温度10、湿球温度5,开式冷却塔的出水温度能够10时,例如北京的十十一月或三四月,可以利用冷却塔供冷;,第三阶段,室外温度又进一步降低,大约室外空气干球温度5时起,则有条件利用室外新风作为冷源。,时段的划分并不是机械的,在某同一个时段内,还有昼夜温差,例如:在白天室
9、外空气温度较高时,冷却塔或室外新风难以提供冷源,但在夜间则具备供冷能力。又例如:昼间室外空气温度在0以上,可以用冷却塔供冷,而夜间可能在0以下,就不宜运行冷却塔供冷。因此,在系统配置上,应具备能随时变换供冷运行方式的功能。,时段的划分也因地区而有所区别,例如:夏热冬冷地区,可以利用冷却塔供冷的时段会比较长,寒冷特别是严寒地区,可以采用室外新风作为冷源的时段会比较长。,6) 冷却塔供冷可以适合于什么场合? 冷却塔供冷主要适合于采用风机盘管加集中新风系统,且为分区两管制或四管制的内区风机盘管水系统,也可以适合于其他场合。 当室外空气温度即使降低到干球温度10以下,不仅是内区,外区也可能有供冷要求,
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