高层建筑空调负荷计算方面特点.ppt

高层建筑空调负荷计算方面的特点 高层建筑影响负荷计算和围护结构热工性能的因素有：室外风速随高度变化而引起的围护结构外表面放热系数的变化；热压和风压引起的空气渗透；围护结构外表面的夜间辐射；围护结构蒸气的渗透和凝结等。 一、围护结构外表面放热系数的变化 1、风速随高度的变化 气象台记录的风速一般是指在地面上10-15m处测得的风速，如果高度再高风速就会更大。在一般地面上的建筑群的高度范围内(20m以下)，风速变化不大，风速受高度影响可以忽略。但是在高层建筑则不可忽视其影响，必须对风速进行修正。 风速变化主要影响的是围护结构外表面放热系数和渗透风。 高度与风速的关系可按以下经验公式计算 基准高度h0处的风速可根据当地气象站台取用。基准高度通常指海拔10m。 指数n主要与测定地点的地面粗糙度和温度的垂直梯度有关，对空旷和临海地区，n=0.14；对市中心：英国用0.5；日本用0.33-0.2；美国用0.17。对市郊，且不是空旷和临海地区周围有底层建筑时，可取0.2。 2 、表面放热系数 壁体表面与空气之间的对流放热量可用下式表示： 对流放热系数和表面的形状、气流流速、表面与气流间温差、气流物性(导热系数、动力粘度、重度、比热、热扩散系数和体积膨胀系数)等有关。 对流放热系数出现在努谢尔准则(Nu)中，通用的准则方程为： 对于垂直受迫对流时的表面对流放热系数，一般可用以下的实验公式计算， 从传热系数计算式也可知，传热系数除与表面放热系数有关外，还与外壁本身的热阻有关。保温性能差的围护结构，风速对传热的影响越显著，例如：窗玻璃的传热系数可增加约15％。故对窗面积大的单层普通玻璃的建筑物，风速增加，负荷增加大，在实际计算时，可以每几层(例如4-5层)作为一竖向区域，对放热系数进行修正。 二、 热压和风压引起的空气渗透 空气渗透是指由热压和风压引起的渗入室内的室外空气量或渗出室外的室内空气量。这部分空气量增加了空调的负荷。对高层建筑来说是不容忽略的。 渗透风量的计算方法有作用压差法、面积法和换气次数法。 1、 作用压差法 通过门、窗缝隙渗入的空气量可按下式计算： 窗的类型和气密程度 （1 ）由热压引起的维护结构内外压差 建筑物楼梯间或电梯竖井等与各层相通，特别是冬季取暖时，室内外的温差很大，由于室内外空气的容重差和气柱的高度使气流产生一上升的推动力，这就是烟囱效应。冷空气就会从低层部分的门和窗渗入而从高层部分的缝隙渗出。 在冬季，由于这种烟囱作用，使得经过底层出入口的室外冷空气量比低层建筑出入口的室外冷空气量大很多。为避免门厅部分温度过低，要采取措施，如装双重门、旋转门、通向楼梯间的门要做成常闭式的等。 在夏季，由于室外气温比室内气温高，将产生与冬季呈反向的气流运动，但由于室内外温差不大，反向烟囱作用并不严重，可不必考虑。 建筑物在热压作用下的压力分布图 建筑物外围护结构内外压差： 式中：ΔP——在h高度处的内外压力差 (Pa)， hm——中和面的高度(m)， h——计算高度(m)， ρw，ρn——室外空气和竖井（楼梯井或电梯井）内空气密度kg/m3， cr —— 热压系数。 热压系数与建筑物从外至内的围护结构门窗缝隙的气流程度和内围护结构的数量多少有关。Cr值因不同类型、不同结构的建筑物而不同。 （2）由风压所引起的围护结构内外压差 作用在建筑物外表面的风压为： 式中：ρw——室外空气的密度(kg／m3。)； v——不同高度处风速(m／s)； v0——基准高度处风速(m／s)； h，h0——计算高度和基淮高度(m)； n——指数； Cf——风压系数，与迎风面、背风面以及建筑物宽高比有关。 Cf值 （3）由热压和风压同时作用而引起的渗透空气量 下图所示为在热压和风压作用下的建筑物内侧压力分布。(a)为风压单独作用(b) 为热压单独作用；(c)为迎风面风压和热压综合作用；(d)为背风面风压和热压综合作用。 在风压和热压同时作用下，迎风面中和面上移；背风面中和面下移。 风压和热压综合作用下的压力分布： （4）渗入空气所消耗的热量和冷量 2 、面积法 3、 换气次数法 这是一种最简易的概略计