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分层空调负荷特点研究 中南建筑设计院股份有限公司 彭建斌 王春香 摘要：在高大空间建筑空调设计中，由于分层空调只需保证下部人员活动区域的温湿度， 故相较于全室空调拥有很大的节能空间，分层空调设计也越来越受到暖通空调设计师的重 视。但是对分层空调的负荷计算，以及影响分层空调负荷的各个因素，尚缺乏深入研究。本 文阐述分层空调的负荷计算过程，将具体计算过程简化为适合计算机运算的计算公式；并举 例计算，将计算结果通过曲线图展示；最后讨论分析空调分层高度和顶部排热对分层空调负 荷的影响。 关键词：分层空调 负荷计算 分层高度 节能率 1. 概述 分层空调指仅对高大空间的下部区域进行空调，保持一定的温湿度，而对上部区域不 要求空调的空调方式。由于高度高，体积大，人员停留区高度远低于室内总高，空调能耗 往往远大于实际居留区所需能耗。根据文献[1]介绍，最大可节省冷量50%，最小亦达 14%。但冬季空调并不节能。对于高大空间建筑，分层空调有较大的优势。 《公共建筑节能设计标准》[2] ：“建筑空间高度大于10m，且体积大于10000m³时， 宜采用分层空气调节系统”，“与全室性空调方式相比，分层空调夏季可节省冷量30%左 右。”随着国家节能减排一系列政策是实施，在大空间空调设计中，分层空调设计越来越受 到重视。但在分层设计中对于分层空调的负荷计算，以及所计算的负荷随着各个设计因素 的变化趋势问题，鲜有研究。本文针对分层空调设计中负荷计算部分，以及负荷计算结果 随着分层高度，屋顶排风量等参数的变化，进行讨论。 2. 分层空调负荷构成 分层空调的负荷计算，目前尚缺少严格的规范要求和理论依据，目前计算仍以中国建 筑科学研究院空调所所做的研究为依据[1] 。分层空调在夏季有明显的节能优势，但冬季空 调由于存在“热气上浮，冷气下坠”的影响，并不节能。据《公共建筑节能设计标准》， “分层空调冬季供暖工况下运行时并不节能。”故分层空调设计一般仅仅对夏季空调冷负荷 进行分层计算，而冬季采用传统的计算方法。 分层空调的冷负荷由空调区域冷负荷和热转移冷负荷组成[1] 。空调区域冷负荷包括空 调区的外围护结构冷负荷，空调区内热冷负荷(人员、设备和灯光等发热而引起的冷负 荷)，以及室外新风渗透造成的冷负荷；热转移冷负荷则包括对流热转移负荷和辐射热转移 负荷；其中辐射热转移负荷包括：a ）非空调区各个面（屋面、墙和窗户等）对地面辐射换 热引起的冷负荷；b）非空调区域各个面相对空调区域墙体辐射换热引起的冷负荷。因此， 分层空调的冷负荷可表示为公式（1）： 彭建斌，男，1986 年 7 月生，硕士，工程师，通信地址：湖北省武汉市武昌区中南二路 10 号，电话： Email：568920241@ Q = + + + + （1） 1W 1n x f d 式中1W——围护结构得热冷负荷，kW； 1n——内部得热冷负荷，kW； x——新风渗透冷负荷，kW； f——辐射转移负荷，kW； d——对流转移负荷，kW。 其中 、 和 按照常规的空调负荷计算即可得出，本文重点探讨和 计算及对 1W 1n x f d 分层空调负荷的影响。 分层空调的冷负荷由空调区负荷 和热转移冷负荷 组成，即：