一、冷 / 熱負荷計算常用核心公式
不同負荷類型對應不同計算公式,需根據計算對象(圍護結構、人員、設備等)選擇,以下為行業通用且實操性強的公式,可與前文 “專業校驗” 中的公式形成互補:
(一)圍護結構負荷計算(含墻體、窗戶、屋頂)
基本傳熱負荷公式(通用)
適用場景:計算墻體、屋頂、窗戶因室內外溫差產生的傳熱負荷,是冷 / 熱負荷的核心組成部分,對應前文 “基礎核查” 中環境條件的 K 值取值。
公式:Q = K × F × Δt × 1.0(冷負荷)/ 1.0(熱負荷)
符號含義:
Q:圍護結構傳熱負荷(W);
K:圍護結構傳熱系數(W/(㎡?℃),如外墻 K=0.6-1.5W/(㎡?℃),窗戶 K=2.5-3.5W/(㎡?℃),參考前文老舊 / 新建建筑 K 值差異);
F:圍護結構面積(㎡,需按實際空調區域計算,排除非空調部分,對應前文空間參數核查);
Δt:室內外計算溫差(℃),夏季 Δt = 室外計算溫度 - 室內設計溫度(如室外 35℃、室內 26℃,Δt=9℃),冬季 Δt = 室內設計溫度 - 室外計算溫度(如室內 20℃、室外 5℃,Δt=15℃)。
示例:新建住宅南向窗戶(K=2.8W/(㎡?℃),面積 3㎡),夏季 Δt=9℃,則窗戶冷負荷 = 2.8×3×9=75.6W,與前文 “專業校驗” 示例一致。
日照附加冷負荷公式(針對南向 / 東向窗戶)
適用場景:修正夏季日照對窗戶的額外冷負荷,前文 “環境條件核查” 提到南向需增加 10%-15% 日照負荷,此公式可精準計算具體數值。
公式:Q_日照 = Q_傳熱 × C
符號含義:
Q_日照:窗戶日照附加冷負荷(W);
Q_傳熱:窗戶基本傳熱負荷(W,由公式 1 計算得出);
C:日照附加系數(根據朝向和緯度取值,如北緯 30°-40° 地區,南向 C=1.1-1.15,東向 C=1.2-1.25,對應前文南向 10%-15% 修正)。
示例:前文南向窗戶基本冷負荷 75.6W,取 C=1.15,則日照附加冷負荷 = 75.6×1.15≈86.9W,總窗戶冷負荷 = 75.6+86.9≈162.5W,比未加修正更精準。
(二)人員與設備負荷計算
人員散熱散濕負荷公式
適用場景:計算不同活動強度人員的冷 / 熱負荷,對應前文 “人員負荷無遺漏、不虛增” 的核查要求。
公式:Q_人 = n × q
符號含義:
Q_人:人員總冷 / 熱負荷(W);
n:實際使用人數(人,需按日常使用情況取值,而非滿員人數);
q:單位人員負荷(W / 人,根據活動強度確定:靜坐狀態(如臥室、辦公室)q=100-150W(冷負荷)、60-80W(熱負荷);活動狀態(如會議室、健身房)q=180-250W(冷負荷)、100-120W(熱負荷))。
示例:辦公室 3 人靜坐辦公,取 q=120W / 人,則人員冷負荷 = 3×120=360W,與前文 “動態調整” 示例一致。
設備散熱負荷公式
適用場景:計算電腦、打印機、燈具等發熱設備的冷負荷,前文 “設備負荷統計實際運行功率” 即基于此公式。
公式:Q_設備 = Σ(P × η)
符號含義:
Q_設備:設備總冷負荷(W);
P:單臺設備額定功率(W,可從設備銘牌獲取,如電腦 P=100W、打印機 P=80W);
η:設備同時使用系數(根據設備使用頻率取值,如辦公室電腦 η=0.8-1.0(日常常用),打印機 η=0.5-0.7(間歇性使用));
Σ:求和符號,需計算所有設備負荷總和。
示例:辦公室 1 臺電腦(P=100W,η=1.0)、1 臺打印機(P=80W,η=0.6),則設備冷負荷 = 100×1.0 + 80×0.6=100+48=148W,避免僅算電腦導致的負荷遺漏。
(三)總冷 / 熱負荷匯總公式
適用場景:整合所有分項負荷,得出終需匹配的風機盤管額定制冷 / 熱負荷,需包含前文提到的 10%-20% 余量。
公式:Q_總 = (Q_圍護 + Q_人 + Q_設備 + Q_其他)×(1 + α)
符號含義:
Q_總:總冷 / 熱負荷(W);
Q_圍護:圍護結構總負荷(W,含墻體、窗戶、屋頂,由公式 1、2 計算);
Q_其他:其他負荷(如新風負荷,若有新風系統需加入,通常按每人 30-50W 計算);
α:負荷余量系數(α=0.1-0.2,對應前文 “負荷預留合理” 的要求,避免極端工況不足)。
示例:某臥室 Q_圍護 = 200W、Q_人 = 150W、Q_設備 = 100W、Q_其他 = 50W,取 α=0.15,則 Q_總 =(200+150+100+50)×1.15=500×1.15=575W,應選擇額定制冷量 600W 左右的風機盤管。
二、冷 / 熱負荷計算常用工具
工具分為 “手動輔助工具” 和 “專業軟件工具”,可根據計算場景(簡易估算 / 精準設計)選擇,對應前文 “專業校驗” 中的軟件對比與指標參考:
(一)手動輔助工具(適合快速估算或現場核查)
負荷計算表(Excel 模板)
特點:將上述公式內置到 Excel 表格中,輸入空間參數(面積、層高)、K 值、人數、設備功率等數據,可自動計算分項負荷與總負荷,無需手動套公式,降低計算誤差。
適用場景:小型項目(如家庭住宅、小型辦公室)的快速估算,或現場核查時與原計算結果對比(如前文 “基礎核查” 中驗證空間參數是否準確)。
使用技巧:可在表格中預設不同場景的 K 值、人員負荷標準(如住宅 / 辦公室分類),輸入數據后直接生成結果,還可添加 “單位面積負荷” 計算列,自動與前文 “同類型空間指標”(如住宅臥室 80-120W/㎡)對比,判斷是否在合理區間。
單位面積負荷速查表(行業規范手冊)
來源:基于《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》《公共建筑節能設計標準》編制,包含不同空間類型(住宅、辦公室、商場等)的單位面積冷 / 熱負荷參考值(如前文表格數據)。
特點:無需復雜計算,根據空間類型和地區氣候(如北方 / 南方)直接查取單位負荷,乘以實際空調面積即可快速估算總負荷,適合初步選型。
示例:南方地區住宅臥室,查得單位冷負荷 100W/㎡,實際空調面積 12㎡,則總冷負荷≈12×100=1200W,與前文 “專業校驗” 中單位面積指標驗證方法一致。
(二)專業軟件工具(適合精準設計或大型項目)
鴻業暖通負荷計算軟件
特點:國內主流暖通設計軟件,內置全國各地區的室外計算溫度、圍護結構 K 值數據庫(符合規范要求),可導入建筑圖紙(CAD 格式)自動識別空間面積、朝向,精準計算圍護結構負荷,還能模擬日照、新風等因素對負荷的影響。
優勢:計算結果包含詳細的分項負荷報表(如外墻、窗戶、人員各占比多少),可直接與手動計算結果對比(如前文 “專業校驗” 中偏差≤10% 即精準),且支持生成符合設計規范的計算書,適合商用項目(如酒店、辦公樓)。
適用場景:風機盤管選型的精準設計,尤其需要考慮復雜因素(如多朝向房間、極端氣候)時,避免手動計算遺漏。
天正暖通(T20)
特點:與 AutoCAD 深度集成,繪圖與負荷計算聯動,繪制建筑平面時可直接標注房間類型、人數、設備,軟件自動提取數據計算負荷,操作門檻較低,適合設計新手。
核心功能:提供 “快速負荷計算” 和 “詳細負荷計算” 兩種模式,快速模式可基于單位面積指標估算(參考前文速查表),詳細模式可手動調整 K 值、日照系數等參數,滿足不同精度需求,計算完成后可直接推薦匹配的風機盤管型號(如額定制冷量、安裝類型)。
Revit MEP(BIM 軟件)
特點:基于 BIM 技術的三維負荷計算工具,可構建建筑三維模型,直觀展示風機盤管安裝位置與負荷分布的關系(對應前文 “安裝位置與負荷分布匹配” 的要求),還能模擬不同工況(如夏季極端高溫、冬季極端低溫)下的負荷變化,驗證負荷預留是否合理。
優勢:適合大型復雜項目(如商場、綜合體),可與其他專業(結構、水電)協同,避免管線沖突,且計算結果可直接用于風機盤管的三維選型與安裝模擬,減少后期施工調整。
Carrier HAP(國際通用軟件)
特點:開利公司開發的暖通負荷與系統分析軟件,全球廣泛應用,支持多種空調系統(含風機盤管系統)的負荷計算,可模擬全年能耗(對應前文 “長期運行能耗對比”),判斷負荷計算是否導致能耗虛高。
適用場景:對能耗要求較高的項目,或需要與國際標準對接的設計,軟件內置的負荷計算模型更精細(如考慮空氣濕度對冷負荷的影響),可補充國內軟件在濕度修正上的不足。