負荷計算的首選方法 | ASHRAE熱平衡法

2021-01-20 IESVE綠建仿真
ASHRAE熱平衡法在2001年的ASHRAE手冊中首次被定義為負荷計算的首選方法,現在它是實踐設計工程師最廣泛採用的非住宅負荷計算方法。行業標準ASHRAE熱平衡法具有很多重要的概念,其中三個重點如下。熱平衡(HB)方法的下圖中顯示了三個熱平衡,其中兩個熱平衡應用於空間或房間的每個表面。精確的模型幾何是必要的,應該考慮到空間或房間的所有表面,包括內牆、天花板和地板。在某些情況下,與地面接觸的高熱質量地板甚至可能在冷卻負荷計算期間從空間中散發出熱量。在所有的空間中都應該考慮太陽能追蹤,包括內部空間,當太陽角度較低時,內部空間可能會在早晨或下午午後接收太陽輻射。直接針對房間內每個表面的熱傳導、對流和輻射熱平衡進行計算,因此追蹤入射的太陽輻射對於準確計算周邊和內部空間中的太陽得熱量至關重要。在圖中,內部區域的冷負荷報告顯示負荷的11.5%是來自於太陽能輻射得熱。ASHRAE熱平衡法指出:「在任何給定時間,所有空間瞬時內得熱的總和並不一定(甚至經常)等於該空間在同一時間內的冷卻負荷」。下圖通過演示與「得熱與負荷」討論相關的時間延遲來嘗試傳達這種現象。設計人員應該考慮在充分利用所有內得熱(例如最大居住者容量)的情況下,對房間和區域進行冷負荷計算,以考慮該設計條件,而不考慮這種情況發生的頻率如何。我們將這種做法稱為「飽和」內部內得熱的設計冷卻負荷計算。注意,在對中央空調設備(如AHU風機和冷卻盤管)進行選型時,應考慮一些負荷差異。根據空間功能和操作的不同,典型的數值對於人員而言可能是90%,照明80%,插頭設備50%。一些例外情況可能包括實驗室、醫療保健或製藥應用程式,這些應用程式可能有恆定的ACH要求。在預測年度建築能耗/成本/碳排放時,我們不建議採用這種方法,而應使用每小時運行的情況。典型的負荷計算為「設計日」,但由於負荷峰值不一定發生在外部幹球溫度峰值的月份,為了考慮所有的影響因素,應按月份進行逐時計算。ASHRAE設計氣象資料庫為全球數千個地點提供了這些數據。設計數據包括每個月的最高外部幹球溫度條件以及相應的每月同時發生的溼球溫度條件,以防潛在負荷或較低的太陽角成為高峰條件的影響因素。建築中的所有建築材料都有熱容,因此,每個建築組件的熱質量都包括在冷負荷計算中,包括內部建築組件。對任何給定的建築組件特性(總U值,熱阻R值)的審查也應該包括建築組件的熱質量(輕、重)。儘管最新版ASHRAE基礎手冊(第18章)提供了有關熱平衡法的特殊信息,但它並未包含有關的負荷結果以及這些結果與經驗法則的比較信息。有多種選項可用於傳達和檢查負荷結果。與經驗法則進行比較:一般的經驗法則會因氣候和空間功能的不同而不同(例如走廊和實驗室)。例如,基於ASHRAE手冊發布的典型值是: 加熱:〜10 Btu / h.ft 2   [ 31.5 W/m2] 〜15 Btu / h.ft 2 [47 W/m2] 〜1.0 cfm / ft 2 [4.5 l / sec / m2 ]添加安全係數(幅度過大):兩個IESVE電子表格報告自動顯示包括10%的顯熱冷負荷和10%熱負荷。這可能因公司而異,甚至同一家公司的工程師之間也可能有所不同。許多因素都會影響安,包括配電損失、區域施工質量、空間運營和啟動能力。選擇並確定HAVC系統類型的大小:例如,一個典型的輻射地板可以提供~13 Btu/h.ft2 [~40 W/m2]的顯冷,假設沒有太陽能得熱,30 Btu/h.ft2 [~90 W/m2] 的顯熱,取決於完成地板成品。或者,如果要選擇全空氣系統,則可以選擇散流器,並可以確定風道的尺寸,下一步就是計算中央空調系統的容量。

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