建筑物空調逐時負荷計算方法探討
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梅海峰　曹家樅　林星春　朱冬林
(東華大學)
摘　要　提出預測建筑物空調冷負荷的計算方法,根據(jù)建筑物夏季某天(幾天) 的逐時冷負荷的測量結果,
可以確定與建筑熱工特性有關的參數(shù),結合上海地區(qū)標準氣象年數(shù)據(jù)可預測建筑整個空調季的逐時冷負
荷。該方法是一種便于工程技術人員使用的逐時負荷簡易算法。利用該方法對上海地區(qū)某建筑物的空調
負荷進行具體的計算分析。
關鍵詞　冰蓄冷　逐時負荷　熱工特性
Study of the hourly load calculation method for building
air2conditioning system
Mei Haifeng 　Cao J iacong 　Lin Xingchun 　Zhu Donglin
(Donghua University)
ABSTRACT 　An model of forecasting of the load of building air2condition was advanced. Based
on one day’s hourly load of a building in summer , parameter only related with building’s ther2
mal performance were obtained. According to the standard weather year’s data of Shanghai ,
the hourly air condition load of the building for certain season can be calculated. This method is
convenient for technicians to calculate hourly load. Taking one building in Shanghai region as
example , the detailed calculation and analysis have been processed.
KEY WORDS 　ice storage ; hourly load ; thermal performance
　　近年來電力能源的短缺使得冰蓄冷空調更顯
示出其強大的生命力,這是由于它特有的移峰能力
及顯著的經濟性。但是目前卻沒有一套適合工程
技術人員對蓄冷空調系統(tǒng)進行經濟評價的簡易而
且較為精確的方法。為了能夠進行較為精確的能
耗及經濟分析,冰蓄冷系統(tǒng)也要求進行較為嚴格精
確的負荷計算,即逐時負荷計算。進行逐時負荷計
算的另外一個顯著優(yōu)點是便于系統(tǒng)運行策略的優(yōu)
化和控制。當前,制冷空調行業(yè)工程技術人員運用
較為廣泛的負荷計算方法有計算機模擬計算(如
DOE - 2 ,DesT 等) 和人工簡化計算法(如度日法、
當量系數(shù)法、溫頻法等) 。在這兩種計算方法中,前
者較為精確,但不便于技術人員熟練掌握及操作;
而后者沒有涉及到逐時負荷的計算,不適用于冰蓄
冷空調系統(tǒng)[1 ] 。因此,筆者提出一種簡便的建筑
物逐時負荷計算方法, 也適用于冰蓄冷空調系統(tǒng)。
1 　空調逐時負荷的推導
空調系統(tǒng)冷負荷主要由兩部分組成:通過圍護
結構的得熱量而形成的冷負荷和室內熱濕源的散
熱散濕形成的冷負荷,其中室內熱濕源包括工藝設
備散熱散濕、照明散熱以及人體散熱散濕等。對于
一確定建筑物,可以認為室內熱濕源的散熱散濕形
成的冷負荷為一基本不變的部分;另外一部分冷負
荷為與室外計算參數(shù)相關的冷負荷,不過這一部分
中由相對濕度引起的冷負荷與室外計算溫度和太
陽輻射關聯(lián)較弱,在計算中可不單獨列出進行計
算。所以空調系統(tǒng)冷負荷可以通過下式進行計算:
Q = Q1 + Q2 = KFΔ T + Q2
第6 卷　第6 期　
2 0 0 6 年1 2 月　
　　　　　　　制冷與空調
　　　　　REFRIGERATION AND AIR - CONDITIONING
　　　　　　　　　　　
23226
X 收稿日期:2006204224
通訊作者:梅海峰,Email :mhf . 2001 @163. com
. 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
其中: Q 為空調系統(tǒng)冷負荷( kW) ; Q1 為通過圍護
結構得熱量形成的冷負荷(kW) ; Q2 為通過室內熱
濕源散熱散濕形成的冷負荷(kW) ; K 為圍護結構
傳熱系數(shù)(W/ (m2 ·℃) ) ; F 為圍護結構的面積
(m2) ;Δ T 為圍護結構傳熱溫差( ℃) 。
對上述公式各參數(shù)項進行擴展,首先可以以北
京時間正午十二時為坐標原點,時刻作為橫坐標,
太陽高度角的余弦值作為縱坐標,太陽高度角變化
速度滿足ω=
2π
T
=
2π
24
=
π
12
,這樣在標準情況下,零
點的太陽高度角余弦值為cos [
π
12 ×( 0 - 12) ]
= - 1 ,早上六點的太陽高度角余弦值為cos[
π
12 ×
(6 - 12) ] = 0 ,正午十二點的太陽高度角的余弦值
為cos[
π
12 ×(12 - 12) ] = 1 。依此類推,下午十八點
和晚上二十四點的太陽高度角的余弦值分別為0
和- 1 ,可見某地太陽高度呈現(xiàn)正弦或者余弦規(guī)律
變換,這樣可以將太陽高度角因素和圍護結構的滯
后因子考慮進傳熱系數(shù)K ,即傳熱系數(shù)成余弦周
期性變化,因此,
K = K(τ,φ) = KOcos[ω(τ - 12) - φ] 。
　　實際上北京時間位于120°,上海時間121°,地
球每小時自轉過15°,所以對時刻進行修正,上式
變?yōu)?
K = K(τ,φ) = KOcos[ω(τ - 12 +
1
15
) - φ]
　　實際上日照時間并不是嚴格等于12 小時,應
將時刻修正到日照時間為12 小時的當量時刻。設
日出時刻為τr ,日落時刻為τf ,則(τ- 12) 可修正
為:
(τ - 12) × 6
1
2
(τf - τr )
=
12
τf
- τr
×(τ - 12)
此時可得到:
K = K(τ,φ) = KOcos[ω(τ - 12 +
1
15
) - φ]
= KOcos[
π
τf
- τr
(τ -
179
15
) - φ] 　　
另外將圍護結構的衰減因子考慮進圍護結構傳熱
溫差中,所以可將圍護結構傳熱溫差修正為:
Δ T = Δ Tinst (1 - e- a)
　　綜上所述,考慮到因為空調季節(jié)傳熱溫差和室
內熱源散熱所形成的冷負荷恒大于等于零,所以系
統(tǒng)的冷負荷可以由下式計算得到:
Q = Q1 + Q2 = KFΔ T + Q2
= A cos
π
τf
- τr
(τ -
179
15
) - φ ×
　　Δ Tinst (1 - e- a) + Q2
其中A = K0 F ,Δ Tinst = tw - 26 , tw 為室外溫度
( ℃) 。
2 　實例應用
在應用中,對逐日負荷進行估算無異于軟件計
算。故實際運用中應結合當?shù)貧庀髤?shù)對空調時
間進行相應的分段,估算出氣象參數(shù)相近的時間段
的逐時負荷,并加以利用。
下面對上海地區(qū)某建筑的冰蓄冷系統(tǒng)進行分
析,取該建筑物某一天的空調冷負..