水(冰)下玻璃廊空调系统分析计算.pdfVIP

水(冰)下玻璃廊的空调系统分析计算 摘 要：为保证国家大剧院冰下玻璃廊冬季夜间防结露，对围护结构外表面（冰层）与 室外空气和天空的对流、辐射换热量进行了分析研究，采用 “室外空气综合温度”并确 定了其数值，代替“室外空调计算温度”，并根据此温度数值分别按照白天和夜间不同的 室温和送风情况进行传热计算和防结露校核计算。考虑水面的蒸发散热和水的吸热，并 假定水面静止，进行了夏季围护结构冷负荷计算方法的推导，分别计算出玻璃廊屋顶的 温差传热和辐射得热形成的冷负荷。介绍了玻璃廊的空调气流组织形式。 关键词：水（冰）下玻璃廊 防结露 室外空气综合温度 夏季冷负荷计算 1．玻璃廊结构组成 国家大剧院圆形建筑周围环绕人工湖，人员需通过人工湖下水下通廊进入。南北两 2 2 侧水下通廊分别设置了面积分别为 343m 和1663m 的玻璃采光顶。玻璃顶上的人工湖水深 为 10cm。玻璃顶结构组成及数据如图 1。因增加了水面，一般固体围护结构的传热计算 方法已经不适用，有必要进行进一步的研究分析。 图 1 水下玻璃廊顶结构组成 2. 冬季热负荷与防结露分析计算 2.1 计算方法推导与分析 由于北京地区冬季夜间室外温度低于 0 ℃，我们有理由假设玻璃顶上 10cm 水靠近空 气侧可能结冰，冰层厚度由室内外的温度决定。夜间玻璃加冰水混合物的围护结构与室 外空气接触的外表面的稳态散热（冰面传热量）Qcond（即顶部围护结构热负荷）可分为 图 2和式（1）所示的三部分。 图 2 冰面传热示意 Qcond = Qeva + Qconv + Qrad （W/m2） （1） 式（1）中三部分热量如下： 1 1）Qeva：冰层表面蒸发散热： Qeva＝r·m （W/m2） （2） 式中 r——冰层表面升华过程吸热量，取 r＝2420（J/kg） 2 m——冰层表面水蒸气蒸发量 （Kg/m s），对于 T 温度下 m值确定见后。 0 2）Qconv：冰层表面与空气的对流换热量（W/m2） Qconv＝αca·（t 0－t w） （W/m2） （3） 2 式中 αca——冰层表面与空气的对流换热系数，取 17（W/m ℃）； t ——冰层表面温度（℃）； 0 t ——室外空气温度（℃）， 一般取 t ＝－12 ℃； w w 3）Qrad：冰层表面与外界的辐射换热量，包括与空气的辐射换热量和与天空的辐射换 热量： ⎡⎛ To ⎞4 ⎛ Ts ⎞4 ⎤ ⋅ ⋅Ψ ⋅ − Qrad Cb Eos os ⎢⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎥ ⎢⎣⎝100⎠ ⎝100⎠ ⎦⎥ 2 （W/m ）