负荷计算的常见问题

【摘要】本文主要从负荷的计算、研究建筑物冷热负荷计算方法的目的、负荷指标与新风负荷、负荷计算建议等方面进行了探讨。

【关键词】负荷；计算；暖通

中图分类号： TV96 文献标识码： A

一、前言

以人为本是我国的基本国策，暖通系统的计算问题一直是国家和企业非常重视的关键性问题，加强对负荷计算的研究是非常必要的。

二、冷热负荷的计算

冷热负荷是空调与采暖工程设计中最重要的基础数据, 是确定采暖与空调冷、热源容量、空气处理设备能力、输送管道尺寸等的依据。目前, 有些设计人员, 在施工图设计阶段, 往往不加区别地将设计手册或技术措施中提供给方案设计和初步设计时估算冷热负荷用的单位建筑面积冷、热负荷指标, 直接用来作为确定施工图设计阶段空调与采暖冷、热负荷的依据。由于负荷估算偏大, 导致了冷热源设备装机容量偏大、水泵配置偏大、末端设备偏大、管道直径偏大的” 四大”现象。其结果是工程的初投资增高, 运行费用和能耗增大, 给国家和投资方造成巨大损失。

“ 设计指标” , 一般都是根据大量同类工程的单位建筑面积冷、热负荷的统计值,通过统计回归求得的, 具有一定的代表性。但是, 在统计过程中, 普遍发现由于各个工程的实际情况千差万别, 所以计算得出的负荷指标有较大差异, 数值分布比较离散,回归结果很难获得十分理想的相关系数。因此, 不得不采取分上、下限用两条曲线来进行回归。必须承认, “ 指标” 只是一种粗略的统计值, 在方案设计和初步设计阶段,采用指标进行估算, 也是不得已而为之。施工图设计阶段, 已具备了进行详细负荷计算的充分条件。这时, 再按指标去确定负荷, 显然是不恰当的。

采暖系统设计得合理, 采暖系统才能具备节能运行的功能。无论是住宅还是公建, 合理设计节能采暖系统的主要原则有:一是采暖系统应能保证对各个房间( 楼梯间除外) 的室内温度能进行独立调控; 二是便于实现分户或分室( 区) 热量( 费) 分摊的功能; 三是管路系统简单、管材消耗量少、节省初投资。因此, 对所有民用建筑室内热水集中采暖系统的设计都要满足上述三个原则的要求。

三、研究建筑物冷热负荷计算方法的目的

1.有助于带动采暖通风及空调基本理论研究。当建造一个建筑物的暖通空调工程时,设计方案首先要考虑该建筑物所需要的冷热量, 然后才能决定空调设备( 包括制冷机、锅炉、风机、水泵等) 的数量和大小, 考虑系统的划分, 进行风道计算及确定自动控制方案等。而所需冷热量的正确计算, 又必须依据一定的理论( 室温变化理论)。因此开展建筑物冷热计算方法的研究有助于带动暖通空调基本理论科学研究课题。

2.为了得出结合我国国情的、比较先进的计算方法。经过多年的工程实践证实, 过去国内设计的建筑物冷热负荷往往比实际需要大得多。特别是大型民用及公用建筑物, 如纪念堂、北京饭店、京西宾馆、武钢第四招待所、首都医院外宾门诊楼等, 许多时候实际使用的设备数量只有装机容量。这不仅造成目前制冷机、锅炉及空调设备这类短线产品的积压浪费, 而且使机房面积及附属的输配电设备等相应增大, 也浪费了大量建筑面积。问题的出现, 除了设计的指导思想外,还说明我国现有的负荷计算方法存在问题。

四、负荷指标与新风负荷

系统总耗冷量由新风冷负荷、室内冷负荷（为系统冷负荷的主要部分）、制冷量输送过程的传热和输送设备的机械能所转变的得热量以及因冷热量抵消而得到的热量等组成。在方案设计阶段或初步设计阶段，建筑设计尚未定局前，详细的空调负荷设计计算根本不可能进行，此时可以采用负荷指标估算法。所谓空调负荷概算指标，是指折算到建筑物中每1m2 空调面积所需提供的冷负荷值。由于该指标是用于计算总供冷能力而用来初选设备的，因此从概念和分析可知，负荷指标是包含新风负荷这一项的，并且现在的设计手册与相关文献也是这么给出的指标，但在设计过程中负荷指标有含新风负荷与不含新风负荷的情况，于是选择设备或机组时往往没有把新风负荷这一项加进去，因为不含新风的负荷指标是在算室内冷负荷时的一个指标，而包含新风的负荷指标是选择设备的一个指标，这就造成选机组或设备时负荷指标偏低的问题。

新风冷负荷也包括在室内全热冷负荷中（说明白一点就是室内全热冷负荷不包含有新风冷负荷的，任何时候也不包含新风冷负荷，只包含有室内显热冷负荷与潜热冷负荷），这样算出的热湿比就偏大，从图上可知如果热湿比变大，热湿比线就向右偏，这时的送风状态点也就相应的向右偏移，那么送风量和系统冷量也就相应的也会有变化，这一点需要大家铭记。

五、负荷计算建议

1.高层建筑的形体、朝向, 以及其外窗的形式逐渐趋于多样化和复杂化, 往往已超出了目前新方法计算表格与建筑工程设计软件包数据库中所给的基本数据与计算条件;

2.随着高层与超高层建筑的发展, 迫切要求减轻建筑物自身的重量, 因此, 在高层建筑中采用轻型围护结构已是不可阻挡的趋势。但是,目前新方法中所提供的冷负荷系数还只适用于重型或中型结构情况, 没有适于轻型洁构用的数据;

3.为了减少透过窗户的辐射得热量和隔断交通噪声, 新建的高层建筑, 已广泛采用由各种色彩的吸热玻璃和热反射玻璃组成的中空玻璃窗, 和各种材料与型式的内遮阳设施, 其品种与特性已远远超出了新空调负荷计算方法所给出的这几种材料的基本数据, 如不及时增补, 也将阻碍新方法在高层建筑设计中的应用。

众所周知, 空调建筑的冷、热负荷计算是一切空调工程设计的基本依据。如何通过改善建筑护结构的保温隔热遮阳性能, 最大限度地降低围护结构冬、夏的传热负荷要靠它; 如何权衡外窗玻璃的天然照明效果与遮阳效果要靠它; 如何合理确定冷、热源的容量与台数配置, 及如何通过优化控制策略实行经济运行要靠它; 如何正确、合理确定空调方式与空调水系统方案要靠它; 在推广蓄冷空调、燃气空调和能量回收系统时, 如何评价其经济效益、社会效益及环保效益也要靠它。总之, 在建筑工程设计领域, 推广全年空调逐时冷、热动态负荷计算的必要性很多, 好处与效益也很明显。但是这种计算方法的复杂性和难以入门阻碍了它的推广, 尤其在我国目前这种工程设计管理体制下更是难上加难。

随着我国建筑业、工商设施及人民生活质量的提高, 住宅空调的需求日益增加, 住宅空调需求范围和层次呈复杂化和多样化发展趋势, 在实际应用中,由于各种原因, 往往省略或简化一些工作步骤, 出现一系列问题: 如冷热源负荷的计算问题, 对围护结构的热工性能缺乏或不经计算只是估算符合指标, 造成设备选型偏小, 达不到住宅舒适性空调要求的室内空气参数( 空气“四度”:温度、湿度, 清洁度, 气流速度) ; 或设备选型过大, 则会造成安装维护费用高、空间占用大、在部分负荷条件下的运行效率低( 即“大马拉小车”)、除湿性能差、耗电量大、运行不经济、节能, 而且由于循环的频繁切换而使空调寿命降低。有许多因素影响空调系统的选择, 其中有计算负荷时不准确, 不切合实际, 存在过大的安全裕度、设备选择的局限性或使用不专业的软件设计包等因素。大量的调查事实和经验证明: 合理的空调系统大小以准确的冷( 热) 负荷计算和合理的设计为基础,这是非常重要的, 而这需要空调领域的专业知识和经验, 笔者根据多年来从事暖通专业实践总结和运行管理经验, 在此撰文, 共同探讨住宅空调负荷计算方法的节能问题, 以利促进住宅空调节能发展有所裨益。

六、结束语

负荷计算在应用过程中容易出现很多问题，只有加强对该方面的研究才能及时发现并解决问题。

参考文献：

[1]杜鱼.负荷计算研究.建筑电气.2013年3月，第2期，166-168.

[2]王朝.负荷计算的常见问题.暖通空调.2012年4月，第4期,243-247.

[3]高洁.负荷计算的常见问题.制冷空调与电力机械.2013年10月，第9期，110-115.