当前课程知识点：建筑环境学 > 第三讲 建筑热湿环境 > 3.4冷负荷与热负荷的基本原理 > 3.4.1基本原理
下面要介绍的是冷负荷和热负荷
冷负荷英文是Cooling load
它的定义是
维持室内空气热湿参数为某恒定值时
在单位时间内从室内除去的热量
包括显热负荷和潜热负荷两部分
如果把潜热负荷表示为
单位时间内排除的水分
则又可称作湿负荷
热负荷的英文是Heating load
它的定义是
维持室内空气热湿参数为某恒定值时
在单位时间内向室内加入的热量
包括显热负荷和潜热负荷两部分
如果只需要控制室内温度
则热负荷就只包括显热负荷
有不少人把冷负荷和热负荷
这两个名词搞混了
比如夏季供冷的时候
他谈热负荷
其实是把得热当作热负荷了
如果从英文术语去理解
就不容易搞错
冷负荷是Cooling的时候才有的负荷
而热负荷的存在意味着室内热量有短缺
要注意的是 房间冷 热负荷的大小
不是确定的
因为它与消除负荷的方式有关
比如的采用送风方式 还是采用辐射方式
为什么说冷热负荷的大小
与消除负荷的方式有关呢
消除负荷也就是去除或补充热量
常规的送风供冷空调需要去除的
是进入到空气中的得热量
冷辐射板空调需要去除的热量
包括进入到空气中的得热量外
还包括部分贮存在热表面上的得热量
因此二者的大小有所不同
前面我们介绍了各种途径
进入房间的得热
下面我们以常规送风空调为例
看看各种得热
是通过什么途径变成负荷的吧
一 潜热得热
渗透空气得热
这部分得热立刻进入空气
成为瞬时冷负荷
二 通过围护结构的导热
通过玻璃窗日射得热
以及室内的显热源散热
其中对流得热部分
立刻成为空气中的瞬时冷负荷
而辐射得热部分先传到各内表面
再以对流形式进入空气成为瞬时冷负荷
因此负荷与得热在时间上存在延迟
我们来看看得热与冷负荷的定性关系
首先看一个照明灯具散热
形成的冷负荷的过程
照明灯具开了t小时然后关掉
其一开始发出的热量
一部分通过辐射换热
储蓄在围护结构与家具内表面了
只有一部分进入了空气
图中虚线表示的就是照明灯具形成的
实际冷负荷曲线
在t小时灯具关掉后
冷负荷并没有立刻消失
因为之前灯具散发的热量
逐渐从围护结构和家具内表面释放出来
在灯具关闭后形成了实际存在的冷负荷
上面是得热量为一个定值的情况
如果得热量是一条变化的曲线
同理 它在室内形成的瞬时冷负荷
也会有延迟
而且峰值还会有衰减
所以说 冷负荷与得热有关
但不一定相等
它的影响因素包括
因素一 空调形式
对于送风空调来说
负荷＝对流部分
对于辐射空调
负荷＝对流部分＋辐射部分
因素二 热源特性
对流与辐射的比例是多少
辐射比例越大
冷负荷与得热的得差别就越大
因素三 围护结构热工性能
包括蓄热能力如何
如果热容为0呢
就完全不会有
蓄放热导致的冷负荷与得热的差别了
如果内表面完全绝热呢
就根本不能吸收热源发射的辐射热
也不会与空气有热交换
冷负荷也就等于得热
因素四 房间的构造
如果房间的几个表面的角系数差别很大
也会引起差别
可以想象一个细长管状的房间
辐射进入了两端基本是有去无还了
到现在 大家是不是可以看到
辐射的存在是延迟和衰减的根源
冷负荷的本质是通过某个设定温度下
整个房间的热平衡算出来的
综合了各种因素作用的一个综合值
与什么什么造成的得热不同的是
并不存在灯光造成的负荷 人员造成的负荷
什么什么造成的负荷……这样的概念
例如在冬天
室内有可能是热负荷也有可能是冷负荷
而灯光和人员发热
有降低热负荷的正面影响
也有可能是导致冬季还有冷负荷的原因
因此得热只有跟围护结构散热综合起来
才能得到负荷
当室内空气参数在改变的过程中
负荷还受空气与家具 内表面热容的影响
这是室内表面
与空气的热平衡关系示意图
我们可以看到有室内热源
对空气的对流换热
通过窗缝的渗透得热
壁面对流得热
壁面获得的通过玻璃窗的辐射得热
壁面与热源之间的辐射热交换
热源对空调辐射板的辐射热
壁面之间的长波辐射
壁面向空调辐射板的辐射热
以及空调系统排除的对流热
这是室内空气的热平衡关系表达式
在这里我们假定室内空气参数是恒定的
排除的对流热等于室内热源对流得热
加上所有壁面对流换热之和
再加上渗透得热
其中室内热源对流得热部分
可以用下面的方法求得
由室内热源的总得热
等于室内热源对流得热
向室内表面的长波辐射
向室内表面的短波辐射三项之和
在已知热源总发热量的条件下
根据各壁面的温度
就可以通过这个热平衡
得出室内热源的对流得热部分了
壁面对流得热部分怎么求得呢
通过围护结构的导热量
与本壁面获得的
通过玻璃窗的日射得热之和
等于壁面对流换热
本壁面向空调辐射板的辐射
本壁面向其他壁面的长波辐射
本壁面向热源的辐射四项之和
也就是说通过围护结构进来的导热量
刨除所有辐射换热部分
剩下的就是壁面的对流得热了
根据上述分析
我们就可以
列出房间空气热平衡的数学表达式
从这里可以看到房间的显热冷负荷
就相当于热源 渗风 玻璃窗三个得热
以及最后一项的墙体热传导量之和
其中墙体热传导量这部分
由于会受到室内其他表面长波辐射
与辐射热源的影响
而导致负荷与得热产生差别
房间的总冷负荷
要把显热和潜热冷负荷合在一起
其中潜热冷负荷直接就等于潜热得热了
我们把热源和渗风的潜热和显热部分合并
就有了最后的房间总冷负荷
等于热源总得热 渗风总得热
玻璃窗总得热和墙体总得热之和
前面我谈到墙体热传导量
是导致负荷与得热产生差别的因素
可以通过这个照明得热
与冷负荷的关系示意图来解释
假定室外空气综合温度
与室内空气温度相等
没有透光围护结构
没有渗透风
室内的得热就只有照明灯具得热
就是这张图所表达的情况
我们都知道
当室外空气综合温度
与室内空气温度相等的话
墙体应该是没有传热的
但是在开灯期间
我们看到有一块阴影
被认为是蓄热量
其实这是内壁面接受了照明辐射热后
向墙体外侧传热造成的
关灯之后 没有照明得热量了
我们看到另一块阴影形成了实际冷负荷
实际上这是墙体在向室内方向传热导致的
所以我们就看到
室外空气综合温度与室内空气温度相等
墙体本来不应该出现传热的情况下
却实实在在地产生了传热
这就是由于热源的辐射部分
形成墙体内的蓄放热造成的
这部分蓄放热量有多大
与室内各壁面的温度相对关系有关
也与这些墙体的热工性能有关
-1.1 建筑环境与人类文明发展
-1.2 适应气候的传统民居建筑
-1.3 适应气候的各类传统建筑
-1.4 本课程的任务与重要性
-补充视频资料
-练习题
--练习题--作业
-2.1 地球绕日运动的规律
-2.2 太阳辐射
--太阳辐射
-2.3.1 室外气候
--室外气候
-习题2.1
--习题2.1--作业
-2.3.2 室外气候
--室外气候
-2.4 城市气候
--城市气候
-习题2.2
--习题2.2--作业
-补充视频资料
-3.1 基本概念与术语
--基本概念与术语
-3.2 得热与来源
--得热与来源
-3.3 围护结构的热工特性
-3.3.1 通过非透光围护结构的传热过程
-思考题3.1
-思考题3.2
-思考题3.3
-习题3.1
--习题3.1--作业
-3.3.2 通过透光围护结构的传热过程
-3.4冷负荷与热负荷的基本原理
-思考题3.4
-习题3.2
--习题3.2--作业
-3.5 负荷的计算方法
-思考题3.5
-习题3.3
--习题3.3--作业
-4.1.1 人体热平衡
--人体代谢与体温
--服装的作用
--人体的能量代谢
-4.1.2 温度感受系统与调节系统
-习题4.1
--习题4.1--作业
-4.1.3 热感觉与热舒适
--热感觉
--热舒适
--影响热舒适的因素
-4.2 人体对稳态热环境的反应
-讨论1
-习题4.2
--第四讲 人体对热湿环境的反应--习题4.2
-4.3 人体对动态热环境的反应
-4.4 其他热湿环境的物理变量
-4.5 热环境与劳动效率
--热环境与劳动效率
-4.6 人体热调节的数学模型
-讨论2
-习题 4.3
--习题 4.3--作业
-5.1 概论
--概论
-5.2 室内空气污染源和污染途径
-5.3 室内空气污染对人体健康的影响
-习题5.1
--习题5.1--作业
-5.4 室内空气质量评价方法与标准
-5.5 室内空气污染的控制方法
-习题5.2
--第五讲 室内空气质量--习题5.2
-6.1 概述
--概述
-6.2 室内空气环境营造方法
-习题6.1
--习题6.1--作业
-6.3 基本原理：稀释与置换
-6.4 室内空气环境的评价指标
-6.5 主要评价测量指标的测量方法
-习题6.2
--第六讲 室内空气环境营造的理论基础--习题6.2
-7.1 声波的基本物理性质
-7.2 人体对声环境的反应原理和噪声评价
-7.3 声音传播与衰减的原理
-7.4 材料与结构的声学性能
-7.5 噪声的控制与治理方法
-习题7
--第7讲 建筑声环境--习题7
-8.1 光的性质与度量
--光的性质与度量
-8.2 视觉与光环境
--视觉与光环境
-8.3 天然采光
--天然采光
-8.4 人工照明
--人工照明
-8.5 光环境控制技术的应用
-习题8
--第8讲 建筑光环境--习题8
-期末考
