[发明专利]基于表面热平衡的大空间分层空调负荷计算方法

说明书

根据本发明所涉及的基于表面热平衡的大空间分层空调负荷计算方法，包括以下步骤：步骤一，对大空间建筑外围护结构以及地面内壁面能量分析，建立任意内壁面建立各内表面的热平衡方程；步骤二，根据步骤一中的任意内壁面的热平衡方程，建立大空间建筑的n个内壁面的能量方程；步骤三，对由非空调区转移到空调区的移热进行分析计算，得到非空调区空气热平衡表达式；步骤四，对空调区进行能量分析计算，得到大空间分层空调负荷表达式。本发明所涉及的基于表面热平衡的大空间分层空调负荷计算方法从能量守恒角度提供一种概念清晰、物理意义明确的大空间分层空调负荷计算的方法，解决了现有技术中转移热形成负荷误差大的不足。

技术领域

本发明属于大空间负荷计算技术领域，具体涉及一种大空间分层空调负荷的计算方法。

背景技术

大空间建筑是指高度大于10m，体积大于10000m³的建筑。公共建筑中的体育建筑、观演建筑、会展建筑、交通建筑及工业厂房等均属于大空间建筑。大空间建筑种类繁多、形态各异、内涵丰富，随着社会经济的发展，人类对大空间的需求在不断增长，尤其在我国，大空间建筑取得突飞猛进的发展，其建筑跨度逐渐增大，建筑结构日趋复杂。大空间建筑被视为城市发展的标志，是城市经济、文化的重要体现。

考虑降低建筑能耗与提高室内空气品质，大空间建筑常采用分层空调。分层空调是指仅对大空间建筑下部人员居留区进行空调，而对上部空间不进行空调的空调方式。分层空调负荷是确定空调系统向室内提供冷量的主要依据，也是评估分层空调节能量的关键。区别于常规空调负荷，目前大空间建筑分层空调负荷计算主要考虑在空调区常规空调负荷(如围护结构传热负荷、室内热源负荷、新风或渗透负荷等)的基础上增加辐射转移负荷和对流转移负荷，这两者均是非空调区向空调区转移热形成的负荷。

而现有的技术存在三点不足之处使所得负荷产生较大误差。原因如下，其一：在计算空调区常规空调负荷，辐射转移热负荷及对流转移热负荷这三部分负荷的时候是分别独立计算的然后叠加在一起，而室内扰量、室外扰量及非空调区和空调区的换热这三部分是相互作用最终形成负荷的。其二：辐射转移负荷计算分为两步：一是辐射转移热采用非空调区向空调区地板的辐射换热为基数,再乘以比例系数(手册建议取1.3)得到非空调区向空调区的总辐射转移热，其中辐射换热计算采用直接辐射模型；二是对于其得热引起空调负荷过程，以辐射转移热乘以经验系数C2(手册推荐值为0.45～0.72，一般可取0.5)的方法确定辐射转移负荷。第一步中的1.3和第二步的C2取值都经验值使计算产生误差。其三：对流转移热负荷的计算也是通过人工查线图所得，线图也是经验所得存在误差，再者在手工查图的时候也会出现误差。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，本发明从能量守恒角度提供一种概念清晰、物理意义明确，更加准确的大空间分层空调负荷计算的方法。

本发明提供了一种基于表面热平衡的大空间分层空调负荷计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，对大空间建筑外围护结构以及地面内壁面能量分析，对任意内壁面的内表面建立热平衡方程，所述热平衡方程表达式为:

式中：-第i面单位面积接受的由室外扰量引起的传热量，W；

-第i面单位面积周围空气的对流换热量，W；

-第i面单位面积与其他内表面的辐射换热量，W；

-第i面单位面积接受的由室内热源引起的辐射热量，W

步骤二，根据步骤一中的任意内壁面的热平衡方程，建立大空间建筑的n个内壁面的能量方程，所述n个内壁面的能量方程表达式为：

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