空调房间室外空气计算参数

3.空调房间室外空气计算参数

室外空气参数对空调设计而言,主要会从两个方面影响系统的设计容量:一是由于室内外存在温差通过建筑围护结构的传热量;二是空调系统采用的新鲜空气量在其状态不同于室内空气状态时,需要花费一定的能量将其处理到室内空气状态。计算围护结构传热量和新风负荷时,需要确定室外空气计算干、湿球温度值。由于室外空气的干、湿球温度是随着季节、昼夜、时刻而变化的,所以在确定应当采取什么样的空气参数作为设计计算参数之前,需要对室外空气温度、湿度的变化规律有所了解。

3.1 室外空气温度的日变化

室外空气温度在一昼夜内的波动称为气温的日变化(或日较差) 。室外气温的日变化是由于太阳对地球的辐射引起的,在白天,地球吸收了太阳的辐射热量而使靠近地面的气温升高,在下午二、三点达到全天最高值;到夜晚,地面不仅得不到太阳辐射热而且还要向大气层和太空放散热量,一般在凌晨四、五点气温最低。在一段时间内,可以认为气温的日变化是以24 h为周期的周期波动。但室外气温并非呈等幅震荡的简谐波变化,这是因为全天的最低温度到最高温度的时间与最高温度到下一个最低温度的时间并非完全相等。工程计算时,把气温的日变化近似看作按正弦或余弦规律变化。

图8.3是北京地区1975年夏季最热一天的气温日变化曲线。

图8.3 室外气温日变化曲线

3.2 室外气温的季节性变化

室外气温的季节性变化也呈周期性的,全国各地的最热月份一般在7、8月份,最冷月份在1月份。图8.4是北京、西安、上海三地区10年(1961~1970年)平均的月平均气温变化曲线。

图8.4 室外气温的季节性变化

3.3 室外空气湿度的变化

空气的相对湿度与空气的干球温度和含湿量有关,而通常认为室外大气中全天的含湿量保持不变。因此,室外空气相对湿度的变化规律正好与干球温度的变化规律相反,即干球温度升高时,相对湿度变小;干球温度降低时,相对湿度则变大。如图8.3所示。从图中还可以看出湿球温度的变化规律与干球温度相似,只是峰值出现的时间不同。

3.3.1 夏季室外空气计算参数

为了保证室内空气温度、湿度的设计值,可以采用当地室外最高干、湿球温度作为计算依据,但是这种做法并不合理,因为最高温度出现的时间是极少的,而且持续时间很短,用这样的气温资料所确定的空调设备容量必然很大,造成不必要的浪费。因此,必须合理确定室外空气计算参数。

空调系统的设计计算中所用的室外空气计算参数,并非是某一地区某一天的实际气象参数,而是应用科学方法从很长一段时间内的实际气象参数中整理出来的统计值,因此,用于计算的这一天实际上是抽象的一天,在空气调节中称之为设计日或标准天。

下面介绍我国《采暖通风与空气调节设计规范》(GB 50019—2003)中规定的室外计算参数。

夏季空气调节室外计算干球温度,应采用历年平均不保证50h的干球温度。

夏季空气调节室外计算湿球温度,应采用历年平均不保证50h的湿球温度。

夏季空气调节室外计算日平均温度,应采用历年平均不保证5天的日平均温度。

夏季空气调节室外计算逐时温度,按下式计算确定:

式中:tsh——夏季设计日的逐时温度,℃;

   tWp——设计日夏季空气调节室外计算干球温度,℃;主要城市的twp见附录表4;

   β——室外温度逐时变化系数,见表8.3

   Δtr——夏季室外计算平均日较差,℃;应按下式计算:

式中:tW——夏季空气调节室外计算干球温度,℃。

3.3.2 冬季空调室外计算温度、湿度的确定

由于空调系统冬季的加热、加湿量所需费用远小于夏季冷却除湿所耗的费用,而且室外气温的波动也比较小,因此冬季通过围护结构的传热量的计算按稳定传热方法,不考虑室外气温的波动,所以冬季采用空调设备送热风时,计算其围护结构传热和冬季新风负荷时采用冬季空调室外计算温度。此外,冬季室外空气含湿量远小于夏季,且变化也很小,故其湿度参数只给出相对湿度值。

表8.3 室外温度逐时变化系数

冬季空调室外计算温度采用历年平均不保证1天的日平均温度。当冬季不使用空调设备送热风,而仅使用采暖设备时,计算围护结构的传热应采用采暖室外计算温度。

冬季空调室外计算湿度,应采用历年累计最冷月平均相对湿度。