空调房间冬季冷负荷及其应对

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1、空调房间冬季冷负荷及其应对的探讨北京市建筑设计研究院张锡虎2011.1zhangxihu@x263.net声明1）问题的提出，并非来源于规范标准的规定，而是实际工程的需要；2）本探讨并非结果和结论，而是认识过程，且是初级阶段的认识；3）与若干领域的问题一样，原理的研究落后于应用。1)有关规范※《采暖通风与空气调节设计规范》6.2节的各条，只有“夏季冷负荷”和“冬季热负荷”，而没有“冬季冷负荷”。※在编的《民用建筑采暖通风与空气调节设计规范》（征求意见稿）7.2.1条更具体提出：……施工图阶段应对空调区进行冬季热负荷和夏季逐项逐时冷负荷计算。在7.2.14条，虽然提到了“内区

2、的冬季冷负荷”，但仅原则提出“室内照明功率、人员数量、设备功率等宜与夏季取值相同”。4.2.1条提出：夏季太阳辐射照度应根据当地的地理纬度、大气透明度和大气压力，按7月21日的太阳赤纬计算确定。2）若干案例※1994年为远南残疾人运动会运动员村建成的北京远南大厦，有一个面积很大、与南入口大堂相通的首、二层大厅，采用全空气空调系统。后来在二层分隔出一个1000多平米、无外围护结构的宴会厅，但没有另设独立空调系统，只能与热工特性显著差别的大堂统一运行，在过渡季特别是冬季，室温必然过高。※2002年1月，采用按照内外区划分VAV系统、并采用两级泵两管制系统的北京发展大厦，提出在严

3、寒期仍需要运行制冷机组的改造问题。※2007年12月，中国农业银行总行大厦的VAV系统，在配置了冷却塔通过换热器得到空调冷水的系统以后，仍反映冬季的若干时段，外区仍然存在过热现象。※2008年，《北京青年报》曾有一篇报道的题目是：商城不开暖风室温竟超30℃文中称：市城管执法局在其官方网站上公布了供暖检查首日21家温度超标的商场名单，其中以新世界二期以30.2℃高居榜首，石景山华联商厦和海淀城乡华懋商场分列二、三位，温度均超过了27℃。记者随崇外城管分队来到新世界二期进行复查，一楼的温度很适宜。但登上更高楼层时，温度越来越高。到达四层时，已经看到有的营业员身穿短袖，顾客则将大

4、衣抱在手中。商场行政部的王经理说：入冬以来……以来除了一层供暖外，二层以上并没有供暖……※本采暖季，北京市建筑设计研究院五所设计的某医院病房楼，在不供暖的情况下，若干时段南向房间室温过高。※某设计单位正在设计某严寒地区的民航空管站，其控制机房需要全年供冷，采用风冷式恒温恒湿空调机组系统，困难的问题可能不是夏季，而是在冬季空调室外计算温度-27℃条件下如何供冷运行？3）冬季空调房间的冷负荷内区空调房间由于没有外围护结构向室外散热，而只有内部人员、照明和设备等向室内散热，冷负荷是常年发生的。外区的空调房间，即使在严寒和寒冷地区，如果太阳辐射得热大于外围护结构散热，或者是人员密集

5、和内部发热量较大，外围护结构散热小于内部发热量时，冬季也可能发生冷负荷。外围护结构特别是窗的热工性能逐步改善之后，这种现象出现的概率大为增多。例如：通常采用的12mm空气间隔层中空玻璃断桥铝合金外窗传热系数，约为2.8W/(m2·K),当室内外温差为30℃时，传热损失为84W/m2，而太阳辐射得热形成的负荷，会远大于传热损失。在窗墙面积比很大、可开启面积很小、且有较多内部发热量的情况下，许多大型公共建筑的外区空调房间，在冬季的某些时段即使不供暖也会过热。但是，外区空调房间冬季冷负荷是得热量和外围护结构散热量的差额，具有不规则的特点，既与房间朝向、窗墙面积比和外围护结构传热性

6、能等固定因素有关，更受室外温度、日射时间等瞬变因素影响，冷负荷不是全日的，会与热负荷交替出现。4)冬季空调房间冷负荷计算的特点对于一般舒适性空调，冬季空调房间冷负荷计算有两个特点。第一，用于确定所需供冷量的室内计算温度取值，宜高于冬季供暖房间的设计温度。节能设计标准和能源管理制度，对于空调房间冬季供暖温度作了严格的限制。如果提高需要供暖房间室内计算温度，虽然可以改善热舒适度，但是要增加供暖热量。而提高需要供冷房间的室内计算温度，可以减少供冷量，又改善了热舒适度。有资料认为：冬季需要供冷房间的设计计算温度，办公类用房可取24℃，商场类用房可取22℃，即可较冬季供暖房间的设计温

7、度高5～6℃。即使是对于外区，由于提高了室内计算温度，外围护结构散热增大，与太阳辐射得热量和内部发热量比较的差额减少，仍可降低所需供冷量。第二，由于冬季室外新风的含湿量很低，需保证室内相对湿度的场合，空调系统还要配置加湿措施，空调房间得到的潜热是有利因素，不需要加以消除，因此冬季的冷负荷可只计算显热，不必计算全热。这既有利于减少所需供冷量，也可以提高房间的舒适度。第三，外区空调房间的冬季冷负荷，除了室内照明、人员、设备等热量可与夏季取值相同以外，太阳辐射得热与外围护结构散热的比较，应以哪个状态点（何日的太阳赤纬和什