實例一:住宅臥室冷負荷計算
空間參數:臥室面積\(F = 15㎡\),層高\(h = 2.8m\),位于南方地區,窗戶為南向,面積\(F_{窗}=3㎡\)。房間常住 2 人,有 1 臺電腦(額定功率\(P_{電腦}=100W\),使用系數\(\eta_{電腦}=1.0\))、1 盞燈(額定功率\(P_{燈}=30W\),使用系數\(\eta_{燈}=1.0\)),無新風系統。
(一)圍護結構負荷
基本傳熱負荷
假設臥室為新建住宅,外墻傳熱系數\(K_{墻}=0.8W/(㎡·℃)\),窗戶傳熱系數\(K_{窗}=2.8W/(㎡·℃)\)。夏季室外計算溫度\(t_{外}=35℃\),室內設計溫度\(t_{內}=26℃\),則\(\Delta t = t_{外}-t_{內}=9℃\)。
外墻面積(假設四面墻,兩面有窗戶,忽略門窗面積影響外墻面積計算):\(F_{墻}=2×(15÷2.8)×2.8 + 2×(15÷2.8)×2.8 - 3 = 30 - 3 = 27㎡\)(此處簡化計算,實際需按建筑圖紙精確計算)
外墻傳熱負荷:\(Q_{墻}=K_{墻}×F_{墻}×\Delta t = 0.8×27×9 = 194.4W\)
窗戶傳熱負荷:\(Q_{窗}=K_{窗}×F_{窗}×\Delta t = 2.8×3×9 = 75.6W\)
圍護結構基本傳熱總負荷:\(Q_{圍護 - 傳熱}=Q_{墻}+Q_{窗}=194.4 + 75.6 = 270W\)
日照附加冷負荷(針對窗戶)
南方北緯地區,南向日照附加系數\(C = 1.15\)。
窗戶日照附加冷負荷:\(Q_{日照}=Q_{窗}×C = 75.6×1.15 = 86.94W\)
圍護結構總冷負荷:\(Q_{圍護}=Q_{圍護 - 傳熱}+Q_{日照}=270 + 86.94 = 356.94W\)
(二)人員與設備負荷
人員散熱負荷
臥室人員為靜坐狀態,單位人員冷負荷\(q = 120W/人\),人數\(n = 2\)人。
人員散熱冷負荷:\(Q_{人}=n×q = 2×120 = 240W\)
設備散熱負荷
電腦散熱負荷:\(Q_{電腦}=P_{電腦}×\eta_{電腦}=100×1.0 = 100W\)
燈散熱負荷:\(Q_{燈}=P_{燈}×\eta_{燈}=30×1.0 = 30W\)
設備總散熱冷負荷:\(Q_{設備}=Q_{電腦}+Q_{燈}=100 + 30 = 130W\)
(三)總冷負荷
無其他負荷(無新風系統),負荷余量系數\(\alpha = 0.15\)。
總冷負荷:\(Q_{總}=(Q_{圍護}+Q_{人}+Q_{設備})×(1 + \alpha)=(356.94 + 240 + 130)×1.15=(726.94)×1.15≈836W\)
根據計算結果,應選擇額定制冷量略大于 836W 的風機盤管,如額定制冷量為 900W 的風機盤管。
實例二:辦公室熱負荷計算
空間參數:辦公室面積\(F = 30㎡\),層高\(h = 3m\),位于北方地區,窗戶為東向,面積\(F_{窗}=4㎡\)。辦公室有 5 人辦公,有 5 臺電腦(額定功率\(P_{電腦}=100W\),使用系數\(\eta_{電腦}=0.8\))、2 臺打印機(額定功率\(P_{打印}=80W\),使用系數\(\eta_{打印}=0.6\)),有新風系統,每人新風量按\(30m3/h\)計算。
(一)圍護結構負荷
基本傳熱負荷
北方新建辦公樓,外墻傳熱系數\(K_{墻}=0.7W/(㎡·℃)\),窗戶傳熱系數\(K_{窗}=2.6W/(㎡·℃)\)。冬季室內設計溫度\(t_{內}=20℃\),室外計算溫度\(t_{外}=-5℃\),則\(\Delta t = t_{內}-t_{外}=25℃\)。
外墻面積(假設四面墻,兩面有窗戶,忽略門窗面積影響外墻面積計算):\(F_{墻}=2×(30÷3)×3 + 2×(30÷3)×3 - 4 = 60 - 4 = 56㎡\)
外墻傳熱負荷:\(Q_{墻}=K_{墻}×F_{墻}×\Delta t = 0.7×56×25 = 980W\)
窗戶傳熱負荷:\(Q_{窗}=K_{窗}×F_{窗}×\Delta t = 2.6×4×25 = 260W\)
圍護結構基本傳熱總負荷:\(Q_{圍護 - 傳熱}=Q_{墻}+Q_{窗}=980 + 260 = 1240W\)
日照附加冷負荷(冬季可忽略,此處計算熱負荷):冬季日照時間短且太陽輻射弱,對熱負荷影響小,暫不考慮。
(二)人員與設備負荷
人員散熱負荷
辦公室人員為靜坐辦公,單位人員熱負荷\(q = 80W/人\),人數\(n = 5\)人。
人員散熱熱負荷:\(Q_{人}=n×q = 5×80 = 400W\)
設備散熱負荷
電腦散熱負荷:\(Q_{電腦}=\sum_{i = 1}^{5}(P_{電腦}×\eta_{電腦}) = 5×100×0.8 = 400W\)
打印機散熱負荷:\(Q_{打印}=\sum_{i = 1}^{2}(P_{打印}×\eta_{打印}) = 2×80×0.6 = 96W\)
設備總散熱熱負荷:\(Q_{設備}=Q_{電腦}+Q_{打印}=400 + 96 = 496W\)
(三)新風負荷
新風量\(V = 5×30 = 150m3/h\),空氣密度\(\rho = 1.2kg/m3\),空氣比熱\(C_{p}=1.005kJ/(kg·℃)\)。
新風熱負荷:\(Q_{新風}=\rho×V×C_{p}×\Delta t = 1.2×150×1.005×25 = 4522.5W\)
(四)總熱負荷
負荷余量系數\(\alpha = 0.2\)。
總熱負荷:\(Q_{總}=(Q_{圍護}+Q_{人}+Q_{設備}+Q_{新風})×(1 + \alpha)=(1240 + 400 + 496 + 4522.5)×1.2=(6658.5)×1.2≈7990W\)
根據計算結果,應選擇額定制熱量略大于 7990W 的風機盤管,且需考慮風機盤管的新風接入方式,以滿足新風負荷需求。