【文章內容簡介】 同對象推薦采用： 冬季 ,內圍護結構冷負荷 外圍護結構冷負荷 室內冷負荷 窗戶日射冷負荷 房間冷負荷的形成及其計算方法概述 得熱與負荷的基本概念 4. 負荷計算方法與模擬軟件 4－ 46 冷負荷指標 裝機容量 的冷負荷指標 /W/m2 58 93 94 賓館飯店數量 /個 0 1 2 5 4 2 10 賓館飯店百分比 /% 0 合計百分比 /% 冷負荷指標 實際開機容量 的冷負荷指標 /W/m2 58 93 94 賓館飯店數量 /個 2 8 9 3 2 0 0 賓館飯店百分比 /% 0 0 合計百分比 /% 實際開機容量 ＜ 裝機容量 ——設備閑置浪費 驚人的浪費！ （樣本數： 24） 4－ 47 穩(wěn)態(tài)算法 ? 不考慮建筑蓄熱，負荷預測值偏大 動態(tài)算法，積分變換求解微分方程 ? 冷負荷系數法、諧波反應法：夏季設計日動態(tài)模擬。 計算機模擬分析軟件 ? DOE2(美國 )、 HASP(日本 )、 ESP(英國 ) ? DeST(清華 ) 房間冷負荷的形成及其計算方法概述 得熱與負荷的基本概念 4. 負荷計算方法與模擬軟件 4－ 48 冬季為什么采用穩(wěn)定計算方法，而夏季采用非穩(wěn)定計算方法 ？ 問題： 穩(wěn)定計算方法 15105051015202530350 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24夏季室內控制溫度 夏季室外氣溫冬季室內控制溫度 冬季室外氣溫溫度(℃)夏季 ? t冬季 ? t時間26℃18 ℃℃－ 9 ℃ tws,? tns tnw tww,? △ to,max △ to,max 比較： △ tw,? 和 ?t=twtn CLQwinter=HG=KwFw (twtn) 4－ 49 方法 ? 采用室內外瞬時溫差或平均溫差，負荷與以往時刻的傳熱狀況無關： Q＝ KF?T 特點 ? 簡單，可手工計算 ? 未考慮圍護結構的蓄熱性能，計算誤差偏大 應用條件 ? 蓄熱小的輕型簡易圍護結構 ? 室內外溫差平均值遠遠大于室內外溫度的波動值（如冬季負荷計算、夏季內墻負荷計算等） 房間冷負荷的形成及其計算方法概述 穩(wěn)定計算方法 4－ 50 xtxxaxtxat????????? )()(22??第三類邊界條件： )()0,(| ]),([| )],0([ 0xfxtxtttxtttxnwxww?????????????????????太難求解了！ 非均勻板壁的不穩(wěn)定傳熱 : 其中內表面長波輻射： )]()([ 441???? jimj ijijlTTxQ ???? (1) 房間冷負荷的形成及其計算方法概述 非透明體圍護結構冷負荷及諧波反應系數法 4－ 51 (2) 對于常系數的線性偏微分方程，采用積分變換如 傅立葉變換 或 拉普拉斯變換 。 積分變換的概念 是把函數從一個域中移到另一個域中，在這個新的域中，函數呈現較簡單的形式，因此可以求出解析解。然后再對求得的變換后的方程解進行逆變換，獲得最終的解。 B域：問題容易求解 對函數進行 積分變換 求解 A域：問題難以求解 對函數解進行 積分逆變換 獲得解 房間冷負荷的形成及其計算方法概述 非透明體圍護結構冷負荷及諧波反應系數法 如何選用？ 偏微分方程 變換為 常微分方程 常微分方程 變換為 代數方程 4－ 52 拉普拉斯變換的解 形式：傳遞矩陣或 s傳遞函數 傳遞函數 問題的解 )]()([)( 1 sIsGLO ??? (3) 房間冷負荷的形成及其計算方法概述 非透明體圍護結構冷負荷及諧波反應系數法 系統(tǒng) Input( ? ) Output( ? ) )()()()()(00sIsOdeIdeOsGss????? ?? ???????4－ 53 疊加 單元擾量 擾量 τ 單元擾量響應 響應 τ 分解 拉普拉斯變換 ：熱傳遞過程是線性定常系統(tǒng) 傅立葉變換 ：擾量周期變化 Z變換 ：擾量 非規(guī)則變化 擾量 擾量 Input(?) τ τ 室外參數 τ 三角波分解 諧波反應法 疊加條件： 線性定常系統(tǒng) G(s)Input(s) Output(s)系統(tǒng)Input( ? ) Output( ? )傳遞函數 冷負荷系數法 (4) 4－ 54 諧波反應法： ? 任何一連續(xù)可導曲線均可分解為正 (余 )弦波之和。把外擾分解為余弦波，分別求出每個正 (余 )弦波外擾的室內響應，并進行疊加。 典型擾量輸入：室外空氣溫度，輸出：室內壁溫 反應系數法 (冷負荷系數法 )： ? 任何連續(xù)曲線均可離散為脈沖波之和。將外擾分解為脈沖，分別求得脈沖外擾的室內響應，再進行疊加獲得室內負荷。 ? 對應離散系統(tǒng)，拉普拉斯變換轉化為 Z變換 典型擾量輸入：室內熱源得熱，輸出：室內負荷 (5) 房間冷負荷的形成及其計算方法概述 非透明體圍護結構冷負荷及諧波反應系數法 4－ 55 ＝ ＋ ＋ ℃ 5 5 15 25 35 45 0 1440 2880 4320 5760 7200 8640 20 0 20 0 1440 2880 4320 5760 7200 8640 0 0 50 100 150 武漢市室外干球溫度的全年變化 傅立葉級數分解 (1) 非透明體圍護結構冷負荷及諧波反應系數法 4－ 56 )2c os ()( pn,n nnnn,nTnA ???????? ????室外溫度按余弦波 （ 傅氏級數 ） 分解 （ 負荷為各階余弦波響應之和 ） ———— 諧波反應計算方法 波幅的衰減 相位的延遲 系統(tǒng) tz,n(?) ?n,n(?) 擾量 響應 ?n tz,p An T/n tz τ ?n △ ?n,n=An/?n＝ △ tz,n/?n 室外空氣綜合溫度 室內壁面溫度 擾量 響應 擾量 響應 Dnnnnn etBAv 21,n,z ???????? An＝ △ tz,n Bn＝ △ ?n,n (2)——單一諧波 非透明體圍護結構冷負荷及諧波反應系數法 )2c o s ()( 0z nn,n T nAAt ???? ???諧波反應法 4－ 57 室外空氣綜合溫度 1階諧波 2階諧波 3階諧波 時刻 /h 平均值 nnnt,n,z???? ? 相位相位 )()( ,n,z ???? nnn t ???n、 ?n——圍護結構對 n階 綜合溫度 擾量傳至 內表面 的衰減度及相位延遲時間 ， 定義： ??????1n,z )2c o s ()(nnnnnpn Tnt ???????????????1,zz )2c o s ()(nnn Tntt ????????????11nn )2c os ()()(nnnnnn,n TnA ???????????對于諧波疊加的室外 (綜合 )空氣溫度： 如用振幅表示： ?????1,z,zz )2c o s ()(nnnp Tnttt ????? (3)——多階諧波 非透明體圍護結構冷負荷及諧波反應系數法 4－ 58 雙向 (諧波 )變化 ——疊加計算 ])([)( wzpz,wwzww ?????? ????? tttq)2c o s ()()()()(1nnp,znnnpz,nnnnnnn nnTnAttKttKtq????????????????????????穩(wěn)定傳熱： tz,p 、 tn,p →qn,p=K（ tz,p－ tn,p）① qn (?) = ① +② +③ ＝ qn,p+△ qn1 (? ) + △ qn2 (? ) tn=C,僅△ tz(?)作用 :△ tz(?) →△ ?n(?)→△ qn1(? ) ② tz=C,僅△ tn(?)作用 :△ tn(?) →△ ?n(?)→△ qn2(? ) ③ 外表面瞬時得熱： 內表面瞬時放熱： 取得 νn、 ?n的途徑： （ 但很有限 ） ， 目前手冊中的大部分數據屬這類； （ 見 ） 。 （ 傳入室內的得熱量 ） (4)——得熱計算 非透明體圍護結構冷負荷及諧波反應系數法 Q ~??4－ 59 fd~ Q ????Q fdfd ?? ????Q ~~~~~ fdfd ?? ???? (5)——負荷計算 )c o s (~~1,znfff nnmnnnntF ????????? ???? ??室外空氣綜合溫度擾量 房間得熱 房間負荷 墻體衰減延遲 房間衰減延遲 )2c o s (~1,zn nnn nnTntFQ ??????? ??? ???n、 ?n ??????1,zz )2c o s ()(nnn Tntt ?????? ,p, zzz ttt ???n、?’ n )c o s (~1,zff nnnmnnnnnntFQCL ?????????? ????? ??ffdfd ~~~ QCLQCLCL Q ?????? 4－ 60 ）朝向地點 ,,( p,wn 建筑熱工特性snttKfKF ?????? ?????????????????????????????????????? tKFtT nAKtKFFttKFCL Qnnn nnn )2c os ( )()( n1np,znnp,z外表面太陽吸收系數 房間的衰減與延遲 負荷溫差 ?n’, ?’n 冷負荷溫度 (6)——工程簡便計算方法 非透明體圍護結構冷負荷及諧波反應系數法 ])([ cl nttKF ?? ??n’, ?’n 4－ 61 軟件名 功能 負荷計算方法 條件 DOE2 （美） 全年逐時能耗模擬 反應系數法 恒物性 ESP （英） 建筑、 設備系統(tǒng)能耗 有限差分法 變物性 EnergyPlus （美） 建筑、 設備系統(tǒng)能耗 傳遞函數法 (反應系數法 ) 恒物性 HASP (日本 ) 建筑、 設備系統(tǒng)能耗 熱平衡法 恒物性 DeST (中 ) 建筑、設備系統(tǒng)能耗 狀態(tài)空間法 恒物性 其他還有： BLAST （美） 、 NBSLD （美） 計算機模擬分析軟件概況 z 房間冷負荷的形成及其計算方法概述 非透明體圍護結構冷負荷及諧波反應系數法 4－ 62 DOE2 (Design of Experience) 由美國能源部主持，美國 LBNL開發(fā)，于1979年首次發(fā)布的 建筑全年逐時能耗模擬 軟件，是目前國際上應用最普遍的建筑熱模擬商用軟件，用戶數估計達到 1000~2500家，遍及 40多個國家。其中冷熱負荷模擬部分采用的是 反應系數法 ，假定 室內溫度恒定 ，不考慮不同房間之間的相互影響。 EnergyPlus 美國 LBNL 90年代開發(fā)的商用、教學研究用的 建筑熱、光模擬＋ 系統(tǒng) 軟件。采用的是 傳遞函數法 （反應系數法）。 z 計算機模擬分析軟件概況 4－ 63 ESPr (Energy Simulation Program for Research) ESP(ESPr)是由英國 Strathclyde大學的能量系統(tǒng)研究組1977－ 1