黃 晨 苗宇峰 楊 通 馬靜思 王 非 王 昕

(1.上海理工大學(xué),上海;2.同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司,上海)

0 引言

目前大空間分層空調(diào)冷負(fù)荷基本都采用穩(wěn)態(tài)計算方法計算,國內(nèi)最常用的計算方法[1]由鄒月琴等人于1983年提出。該方法將空調(diào)區(qū)作為控制體,除考慮空調(diào)區(qū)的常規(guī)空調(diào)負(fù)荷計算之外,還需計算由非空調(diào)區(qū)向空調(diào)區(qū)轉(zhuǎn)移的對流和輻射熱所引起的冷負(fù)荷[2-3]。該方法基于中部噴口送風(fēng)氣流組織,且對流和輻射熱轉(zhuǎn)移負(fù)荷計算所采用的經(jīng)驗(yàn)取值大部分來自于汽輪機(jī)高大廠房實(shí)測數(shù)據(jù),應(yīng)用范圍存在局限性。后續(xù)一些學(xué)者針對對流和輻射熱轉(zhuǎn)移負(fù)荷進(jìn)行了深入研究。在對流熱轉(zhuǎn)移負(fù)荷計算中,以大空間中部噴口送風(fēng)和下部柱狀送風(fēng)2種分層空調(diào)形式作為對象,通過建立數(shù)學(xué)模型和進(jìn)行CFD數(shù)值模擬提出了利用分層面上的流動換熱和溫差換熱進(jìn)行對流熱轉(zhuǎn)移負(fù)荷計算的方法[4-5]。在輻射熱轉(zhuǎn)移負(fù)荷計算中,首先采用考慮一次反射輻射的Gebhart輻射換熱模型代替直接輻射模型計算非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)之間的輻射換熱量[6],然后通過輻射時間序列方法和諧波反應(yīng)法計算分層空調(diào)中的逐時輻射熱轉(zhuǎn)移負(fù)荷[7-9],但在實(shí)際工程應(yīng)用中采用該方法計算分層空調(diào)逐時冷負(fù)荷還是較為復(fù)雜。

已有眾多研究表明,分層空調(diào)形式下室內(nèi)熱環(huán)境的特點(diǎn)是豎直方向上熱分層現(xiàn)象明顯,空氣溫度梯度大[10-12],這一特點(diǎn)與房間冷負(fù)荷有著密切關(guān)系[13-14]。筆者所在課題組在先前的研究中提出用Block-Gebhart(B-G)模型預(yù)測實(shí)際大空間建筑的熱環(huán)境[15-16],并且通過多元回歸分析獲得了中部噴口送風(fēng)和下部送風(fēng)2種分層空調(diào)形式下空氣溫度梯度的2個經(jīng)驗(yàn)計算公式,由此可以快速計算出非空調(diào)區(qū)的空氣特征溫度[17]。本文將以整個大空間建筑作為控制體,針對實(shí)際建筑的中部噴口送風(fēng)與下送風(fēng)2種分層空調(diào)形式,基于熱平衡原理提出適合工程設(shè)計的大空間分層空調(diào)逐時冷負(fù)荷計算方法。

1 分層空調(diào)逐時冷負(fù)荷計算方法的提出

1.1 分層空調(diào)冷負(fù)荷計算原理

傳統(tǒng)分層空調(diào)冷負(fù)荷計算[1]是將空調(diào)區(qū)作為控制體,計算內(nèi)容包括空調(diào)區(qū)的常規(guī)負(fù)荷(圍護(hù)結(jié)構(gòu)、室內(nèi)熱源、室外新風(fēng)或滲透風(fēng)等形成的負(fù)荷)、對流熱轉(zhuǎn)移負(fù)荷與輻射熱轉(zhuǎn)移負(fù)荷。圖1為大空間建筑分層空調(diào)冷負(fù)荷構(gòu)成示意圖,計算方法見式(1)。

注:Q2w為非空調(diào)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷;Q2x為非空調(diào)區(qū)室外新風(fēng)或滲透風(fēng)形成的冷負(fù)荷;Q2n為非空調(diào)區(qū)內(nèi)熱源形成的冷負(fù)荷;Qp為非空調(diào)區(qū)排熱量;Qd為非空調(diào)區(qū)向空調(diào)區(qū)轉(zhuǎn)移的對流熱形成的冷負(fù)荷;Qf為非空調(diào)區(qū)向空調(diào)區(qū)轉(zhuǎn)移的輻射熱形成的冷負(fù)荷;Q1w為空調(diào)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷;Q1x為空調(diào)區(qū)室外新風(fēng)或滲透風(fēng)形成的冷負(fù)荷;Q1n 為空調(diào)區(qū)內(nèi)熱源形成的冷負(fù)荷。

Q=Q1w+Q1n+Q1x+Qd+Qf

(1)

式中Q為分層空調(diào)冷負(fù)荷,W。

將非空調(diào)區(qū)作為控制體,基于熱平衡原理對非空調(diào)區(qū)空氣建立熱平衡方程,如式(2)所示。其中等式左邊代表進(jìn)入非空調(diào)區(qū)的熱量,等式右邊代表離開非空調(diào)區(qū)的熱量。

Q2w+Q2n+Q2x=Qd+Qf+Qp

(2)

聯(lián)立式(1)和式(2)可以得到分層空調(diào)冷負(fù)荷Q的計算式:

Q=Q1w+Q1n+Q1x+Q2w+Q2n+Q2x-Qp

(3)

由能量守恒原理可以證明,傳統(tǒng)分層空調(diào)冷負(fù)荷計算方法中非空調(diào)區(qū)向空調(diào)區(qū)轉(zhuǎn)移的冷負(fù)荷就是非空調(diào)區(qū)內(nèi)的冷負(fù)荷。實(shí)際上,由于非空調(diào)區(qū)內(nèi)空氣溫度高于空調(diào)區(qū),降低了非空調(diào)區(qū)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷,因此分層空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵是非空調(diào)區(qū)在其溫度高于空調(diào)區(qū)溫度的條件下冷負(fù)荷減少。本文定義非空調(diào)區(qū)特征溫度t2為整個非空調(diào)區(qū)處于一個均勻等溫環(huán)境時產(chǎn)生的負(fù)荷與非空調(diào)區(qū)有溫度分層時產(chǎn)生的負(fù)荷相等時的空氣溫度?？照{(diào)區(qū)溫度t1通常為設(shè)計溫度,利用空調(diào)區(qū)設(shè)計溫度t1可獲得空調(diào)區(qū)冷負(fù)荷,利用非空調(diào)區(qū)特征溫度t2可獲得非空調(diào)區(qū)冷負(fù)荷,兩者之和減去排熱量即得到大空間分層空調(diào)冷負(fù)荷。

1.2 分層空調(diào)冷負(fù)荷計算步驟

圖2 分層空調(diào)冷負(fù)荷計算流程圖

(4)

利用所得t2再次計算實(shí)際非空調(diào)區(qū)逐時冷負(fù)荷。最終,空調(diào)區(qū)逐時冷負(fù)荷與實(shí)際非空調(diào)區(qū)逐時冷負(fù)荷之和減去逐時排熱量即為大空間分層空調(diào)逐時冷負(fù)荷。

步驟1:計算空調(diào)區(qū)逐時冷負(fù)荷Q1,τ和非空調(diào)區(qū)初始逐時冷負(fù)荷Q02,τ。

根據(jù)分層高度將建筑分為空調(diào)區(qū)和非空調(diào)區(qū),基于空調(diào)區(qū)設(shè)計溫度t1,利用式(5)和式(6)分別計算空調(diào)區(qū)逐時冷負(fù)荷Q1,τ和非空調(diào)區(qū)初始逐時冷負(fù)荷Q02,τ,可根據(jù)《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》(第2版)[1]或負(fù)荷計算軟件計算外墻及外窗等圍護(hù)結(jié)構(gòu)逐時冷負(fù)荷、人員冷負(fù)荷、照明冷負(fù)荷和設(shè)備等內(nèi)部熱源逐時冷負(fù)荷,以及新風(fēng)或滲透風(fēng)逐時冷負(fù)荷。其中,空調(diào)區(qū)和非空調(diào)區(qū)各自的熱源負(fù)荷按照其所處位置直接計算,比如照明位于非空調(diào)區(qū),那么照明冷負(fù)荷就都算作非空調(diào)區(qū)負(fù)荷。

Q1,τ=Q1w,τ+Q1n,τ+Q1x,τ

(5)

Q02,τ=Q02w,τ+Q02n,τ+Q02x,τ

(6)

式(5)、(6)中Q1w,τ、Q1n,τ、Q1x,τ分別為空調(diào)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)部熱源和室外新風(fēng)或滲透風(fēng)形成的逐時冷負(fù)荷,W;Q02w,τ、Q02n,τ、Q02x,τ分別為非空調(diào)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)部熱源和室外新風(fēng)或滲透風(fēng)形成的初始逐時冷負(fù)荷,W。

然后根據(jù)式(7)和式(8)計算空調(diào)區(qū)設(shè)計冷負(fù)荷強(qiáng)度q1和非空調(diào)區(qū)初始設(shè)計冷負(fù)荷強(qiáng)度q02。

(7)

(8)

式(7)、(8)中Q1為空調(diào)區(qū)設(shè)計冷負(fù)荷,其值為空調(diào)區(qū)逐時冷負(fù)荷Q1,τ中的峰值負(fù)荷,W;Q02為非空調(diào)區(qū)初始設(shè)計冷負(fù)荷,其值為非空調(diào)區(qū)初始逐時冷負(fù)荷Q02,τ中的峰值負(fù)荷,W;V1、V2分別為空調(diào)區(qū)和非空調(diào)區(qū)體積,m3。

中部噴口送風(fēng)分層空調(diào):

2.912×0.861H+0.102

(9)

下送風(fēng)分層空調(diào):

4.006×0.870H+0.201

(10)

式(9)、(10)中np為非空調(diào)區(qū)換氣次數(shù),h-1。

式(9)、(10)的適用條件為:q1<150 W/m3、q02<80 W/m3、np<4 h-1、H<55 m,僅適用于矩形建筑或接近矩形的建筑。對于坡屋頂建筑,當(dāng)其坡角小于30°時,可以按照建筑體積不變的原則將其近似為平屋頂,將建筑物的等效高度代入式(9)、(10)中計算空氣溫度梯度[18]。

本文經(jīng)驗(yàn)公式基于B-G模型提出,該模型是筆者所在課題組經(jīng)過多年約90個實(shí)驗(yàn)工況驗(yàn)證得到的熱環(huán)境解析模型。其中,Block模型是基于各區(qū)域氣流質(zhì)量平衡和能量平衡建立的區(qū)域模型,Gebhart模型是用來計算各壁面間考慮直接輻射和一次反射輻射的輻射換熱量模型。通過建立室內(nèi)壁面導(dǎo)熱、對流和輻射耦合換熱的熱平衡方程,將Block模型與Gebhart輻射模型結(jié)合對室內(nèi)空氣溫度與壁面溫度進(jìn)行同步計算,B-G模型的建立具體可見課題組之前的研究[15-16,19]。

步驟3:計算非空調(diào)區(qū)特征溫度t2。

(11)

步驟4:計算實(shí)際非空調(diào)區(qū)逐時冷負(fù)荷Q2,τ。

基于非空調(diào)區(qū)特征溫度t2再次計算實(shí)際非空調(diào)區(qū)的各項(xiàng)逐時冷負(fù)荷,同樣可根據(jù)《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》(第2版)[1]或負(fù)荷計算軟件計算獲得。

步驟5:計算分層空調(diào)逐時冷負(fù)荷Qτ。

逐時排熱量與非空調(diào)區(qū)排風(fēng)溫度相關(guān),排風(fēng)溫度可由非空調(diào)區(qū)特征溫度t2確定(t2相當(dāng)于整個非空調(diào)區(qū)空氣溫度均勻時的設(shè)計溫度),因此逐時排熱量近似為穩(wěn)態(tài)值,排風(fēng)溫度與排熱量的計算式見式(12)和式(13)。

(12)

式中tp為排風(fēng)溫度,℃;Δhp為排風(fēng)中心面與非空調(diào)區(qū)中心面高度之差,m;hp為排風(fēng)高度,m,若排風(fēng)位于建筑物頂部,則排風(fēng)高度等于建筑物高度H。

(13)

式中cp為空氣比定壓熱容,J/(kg·℃);ρ為空氣密度,kg/m3。

將步驟1中求得的空調(diào)區(qū)各項(xiàng)逐時冷負(fù)荷與步驟4中求得的實(shí)際非空調(diào)區(qū)的各項(xiàng)逐時冷負(fù)荷相加再減去逐時排熱量即可求得分層空調(diào)逐時冷負(fù)荷,如式(14)所示。

Qτ=Q1,τ+Q2,τ-Qp,τ=Q1w,τ+Q1n,τ+

Q1x,τ+Q2w,τ+Q2n,τ+Q2x,τ-Qp,τ

(14)

式中Qp,τ為非空調(diào)區(qū)逐時排熱量,W。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 研究對象

本文研究對象為圖3所示的上海某大空間熱環(huán)境實(shí)驗(yàn)建筑。該建筑總面積為500 m2,南北跨度為18.0 m,東西跨度為27.7 m,坡屋頂最高點(diǎn)和最低點(diǎn)距地面分別為12.0 m和9.6 m,東墻天窗最大高度為13.8 m。建筑內(nèi)共裝有16臺數(shù)控機(jī)床,其中10臺功率為3.7 kW,其余6臺功率為7.5 kW;離地高5.5 m左右有8臺吊燈,總功率為1.8 kW。該建筑空調(diào)系統(tǒng)有2種氣流組織形式:一種為中部噴口送風(fēng)分層空調(diào)形式,在東墻5.5 m高度處安裝8個噴嘴,每個噴嘴的孔徑均為373 mm,噴嘴間距為1.5 m;另一種為下送風(fēng)分層空調(diào)形式,在南、北墻各落地靠墻安裝4個半圓柱狀送風(fēng)裝置,單個送風(fēng)裝置高度為1.5 m,直徑為1.0 m,機(jī)組的額定送風(fēng)量為30 000 m3/h。靠機(jī)房的東墻設(shè)置集中回風(fēng)口,形成單側(cè)下回風(fēng),回風(fēng)口尺寸為3 m×2 m,離地0.5 m嵌于東墻,建筑頂部設(shè)置排風(fēng)裝置。

注:A～K為測線編號。

2.2 實(shí)驗(yàn)方案

考慮氣流組織對熱環(huán)境的影響,共布置9根豎直溫度測線,如圖3所示,從離地3 m高度開始按1 m等間距布置固定溫度測點(diǎn)。在A、C、E、I、K 5根測線離地3 m以下的人員活動區(qū)域內(nèi)布置移動溫度測線,中部噴口送風(fēng)時測點(diǎn)離地高度分別為0.2、1.0、2.0 m,下送風(fēng)時測點(diǎn)離地高度分別為0.1、0.3、1.1、1.7 m。固定測點(diǎn)溫度由精度為±0.2 ℃的Pt1000傳感器采集,移動測點(diǎn)溫度采用精度為±0.5 ℃的Testo 174T溫度傳感器和精度為±0.1 ℃的玻璃溫度計采集。室外空氣溫濕度由室外氣象站測量,精度分別為±0.2 ℃、±2.5%。太陽輻照度由精度為±2%讀數(shù)的太陽輻射儀測量。風(fēng)量由精度為±3%讀數(shù)的熱線風(fēng)速儀在風(fēng)口進(jìn)行多點(diǎn)測量后取平均值得到。實(shí)驗(yàn)前所有儀器都經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定和校正。

中部噴口送風(fēng)與柱狀送風(fēng)裝置下送風(fēng)實(shí)驗(yàn)過程基本相近,1天1組工況。各實(shí)驗(yàn)工況開機(jī)時間基本在08:00—09:00之間,1 h后開始記錄數(shù)據(jù),每隔30 min記錄1次實(shí)測數(shù)據(jù)。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,各工況在13:00—15:00逐步趨于穩(wěn)定,即室內(nèi)熱環(huán)境、空調(diào)系統(tǒng)送回風(fēng)等參數(shù)基本達(dá)到穩(wěn)定。本文計算時均取基本穩(wěn)定段的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為計算依據(jù)。表1給出了實(shí)驗(yàn)工況,其中A1～A3為中部噴口送風(fēng)實(shí)驗(yàn)工況,B1～B3為下送風(fēng)實(shí)驗(yàn)工況,表中各參數(shù)皆為實(shí)驗(yàn)測得值。

表1 實(shí)驗(yàn)工況

2.3 驗(yàn)證結(jié)果

為定量分析溫度、負(fù)荷計算值與實(shí)驗(yàn)值之間的誤差,采用平均絕對誤差(mean absolute error)EMA和平均絕對百分比誤差(mean absolute percentage error)EMAP進(jìn)行評估,見式(15)和式(16)。

(15)

(16)

式中n為工況數(shù)量;xth,i為i工況溫度或負(fù)荷的理論計算值;xex,i為i工況溫度或負(fù)荷的實(shí)驗(yàn)測量值。

根據(jù)2.2節(jié)的實(shí)驗(yàn)方案測得6種工況的非空調(diào)區(qū)溫度。采用式(9)～(11)可以計算出這6種實(shí)驗(yàn)工況的非空調(diào)區(qū)溫度。非空調(diào)區(qū)溫度的計算值與實(shí)驗(yàn)值對比見表2,其中實(shí)驗(yàn)值為非空調(diào)區(qū)所有測點(diǎn)實(shí)測溫度平均值。由表2數(shù)據(jù)可知:中部噴口送風(fēng)的3種工況(工況A1～A3)下非空調(diào)區(qū)空氣溫度計算值與實(shí)驗(yàn)值的平均絕對誤差EMA為1.4 ℃,平均絕對百分比誤差EMAP為4.5%;下送風(fēng)的3種工況(工況B1～B3)下平均絕對誤差EMA為1.0 ℃,平均絕對百分比誤差EMAP為3.0%。這說明用本文提出的2種分層空調(diào)形式的經(jīng)驗(yàn)公式來預(yù)測實(shí)際大空間建筑的豎直方向空氣溫度梯度及其非空調(diào)區(qū)溫度具有較高的可靠性。

表2 非空調(diào)區(qū)溫度計算值與實(shí)驗(yàn)值對比

由于本文計算時均取基本穩(wěn)定段的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為計算依據(jù),在此只驗(yàn)證穩(wěn)態(tài)時的分層空調(diào)冷負(fù)荷。求得非空調(diào)區(qū)溫度之后,根據(jù)式(14)計算得到分層空調(diào)冷負(fù)荷,將其與實(shí)驗(yàn)供冷量進(jìn)行對比,結(jié)果見圖4。實(shí)驗(yàn)供冷量可通過實(shí)驗(yàn)測得的送風(fēng)量及送、回風(fēng)溫度計算獲得。從對比結(jié)果可知:中部噴口送風(fēng)的3種工況(工況A1～A3)下分層空調(diào)冷負(fù)荷計算值與實(shí)驗(yàn)供冷量的平均絕對誤差EMA為3.1 kW,平均絕對百分比誤差EMAP為6.6%;下送風(fēng)的3種工況(工況B1～B3)下平均絕對誤差EMA為2.2 kW,平均絕對百分比誤差EMAP為4.6%?？梢钥闯?采用本文提出的計算方法能夠較為快速準(zhǔn)確地求解實(shí)際大空間建筑的分層空調(diào)冷負(fù)荷。

圖4 分層空調(diào)冷負(fù)荷計算值與供冷量實(shí)驗(yàn)值的對比

3 分層空調(diào)逐時冷負(fù)荷計算案例

3.1 計算條件

采用本文的研究對象作為計算案例介紹分層空調(diào)逐時冷負(fù)荷計算流程。計算條件如下:實(shí)驗(yàn)建筑內(nèi)有10人工作,勞動強(qiáng)度為中等;開啟5臺單臺功率為3.7 kW的數(shù)控機(jī)床,同時使用系數(shù)為1.0,安裝系數(shù)為0.8,負(fù)荷系數(shù)為0.5,通風(fēng)保溫系數(shù)為1;照明功率密度為11 W/m2,人員和數(shù)控機(jī)床設(shè)備位于空調(diào)區(qū),照明位于非空調(diào)區(qū);工作時間皆為10:00—18:00。

中部噴口送風(fēng)分層高度為5.5 m,下送風(fēng)分層高度為2.6 m,建筑頂部設(shè)置排風(fēng)裝置。中部噴口送風(fēng)非空調(diào)區(qū)換氣次數(shù)np取1 h-1,為保持排風(fēng)量一致,取下送風(fēng)非空調(diào)區(qū)換氣次數(shù)np為0.65 h-1。室外氣象參數(shù)采用上海夏季設(shè)計參數(shù),室外干球溫度為34.4 ℃,室外日平均溫度為30.8 ℃。空調(diào)區(qū)設(shè)計溫度t1為26.0 ℃,鄰室溫差為3.0 ℃。圍護(hù)結(jié)構(gòu)從外至內(nèi)的基本構(gòu)造及其熱工參數(shù)如表3所示,其中,外窗的綜合遮陽系數(shù)取0.8。相關(guān)計算條件取值均參考《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》(第2版)[1]和GB 50736—2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》[20]。

表3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本構(gòu)造及其熱工參數(shù)

3.2 中部噴口送風(fēng)計算結(jié)果

首先根據(jù)空調(diào)區(qū)設(shè)計溫度t1(26 ℃)和中部噴口送風(fēng)分層高度(5.5 m)計算空調(diào)區(qū)各項(xiàng)逐時冷負(fù)荷,然后同樣根據(jù)設(shè)計溫度t1(26 ℃)計算非空調(diào)區(qū)各項(xiàng)初始逐時冷負(fù)荷,計算結(jié)果分別見圖5和圖6。其中,空調(diào)區(qū)峰值負(fù)荷Q1出現(xiàn)在17:00,為29 183 W;非空調(diào)區(qū)初始峰值負(fù)荷Q02也出現(xiàn)在17:00,為45 598 W。由分層高度為5.5 m可計算出中部噴口送風(fēng)空調(diào)區(qū)體積V1為2 730 m3,非空調(diào)區(qū)體積V2為2 631 m3,根據(jù)式(7)和式(8)求得空調(diào)區(qū)設(shè)計冷負(fù)荷強(qiáng)度q1為10.7 W/m3,非空調(diào)區(qū)初始設(shè)計冷負(fù)荷強(qiáng)度q02為17.3 W/m3。

圖5 中部噴口送風(fēng)空調(diào)區(qū)逐時冷負(fù)荷

圖6 中部噴口送風(fēng)非空調(diào)區(qū)初始逐時冷負(fù)荷

圖7 中部噴口送風(fēng)實(shí)際非空調(diào)區(qū)逐時冷負(fù)荷

圖8 中部噴口送風(fēng)分層空調(diào)逐時冷負(fù)荷

3.3 下送風(fēng)計算結(jié)果

根據(jù)空調(diào)區(qū)設(shè)計溫度t1為26 ℃和下送風(fēng)分層高度為2.6 m,計算空調(diào)區(qū)各項(xiàng)逐時冷負(fù)荷,然后同樣根據(jù)設(shè)計溫度t1為26 ℃計算非空調(diào)區(qū)各項(xiàng)初始逐時冷負(fù)荷,計算結(jié)果分別見圖9、10。其中,空調(diào)區(qū)峰值負(fù)荷Q1出現(xiàn)在17:00,為17 122 W;非空調(diào)區(qū)初始峰值負(fù)荷Q02也出現(xiàn)在17:00,為57 549 W。由分層高度為2.6 m可計算出下送風(fēng)空調(diào)區(qū)體積V1為1 291 m3,非空調(diào)區(qū)體積V2為4 071 m3,根據(jù)式(7)和式(8)求得空調(diào)區(qū)設(shè)計冷負(fù)荷強(qiáng)度q1為13.3 W/m3,非空調(diào)區(qū)初始設(shè)計冷負(fù)荷強(qiáng)度q02為14.1 W/m3。

圖9 下送風(fēng)空調(diào)區(qū)逐時冷負(fù)荷

圖10 下送風(fēng)非空調(diào)區(qū)初始逐時冷負(fù)荷

圖11 下送風(fēng)實(shí)際非空調(diào)區(qū)逐時冷負(fù)荷

圖12 下送風(fēng)分層空調(diào)逐時冷負(fù)荷

4 結(jié)束語

對于大空間分層空調(diào)逐時冷負(fù)荷的計算,目前國內(nèi)外仍未有成熟完整的計算方法。本文根據(jù)熱平衡原理提出了分層空調(diào)逐時冷負(fù)荷的計算原理和方法,并以上海某大空間熱環(huán)境實(shí)驗(yàn)建筑為研究對象,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性。結(jié)果表明:中部噴口送風(fēng)分層空調(diào)冷負(fù)荷計算值與實(shí)驗(yàn)供冷量的平均絕對誤差為3.1 kW,平均絕對百分比誤差為6.6%;下送風(fēng)分層空調(diào)的3個工況平均絕對誤差為2.2 kW,平均絕對百分比誤差為4.6%。經(jīng)過驗(yàn)證后,結(jié)合中部噴口送風(fēng)和下送風(fēng)的2個計算案例介紹了采用該方法求解分層空調(diào)逐時冷負(fù)荷的計算過程。根據(jù)計算結(jié)果發(fā)現(xiàn),在相同設(shè)計條件下,下送風(fēng)分層空調(diào)非空調(diào)區(qū)特征溫度比中部噴口送風(fēng)高3.0 ℃,頂部排風(fēng)帶走的室內(nèi)熱量比中部噴口送風(fēng)大44.6%,下送風(fēng)分層空調(diào)峰值負(fù)荷僅為中部噴口送風(fēng)的70.4%。

綜上所述,本文提出的方法能夠較快速準(zhǔn)確地獲得大空間分層空調(diào)逐時冷負(fù)荷,該方法可利用目前常規(guī)的空調(diào)負(fù)荷計算軟件快速完成。后續(xù)將采用更多的工程實(shí)例尤其是大面積玻璃幕墻建筑來進(jìn)行驗(yàn)證,更大范圍拓展新方法的應(yīng)用,逐步完善大空間分層空調(diào)負(fù)荷計算新方法。