
1、外牆(qiáng)、屋頂瞬變(biàn)傳熱引起的冷負荷(hé)
外牆、屋頂屬不透明(míng)圍護結構,在日射和室外氣(qì)溫的共同作用下,由外牆、屋頂瞬變傳熱引起的逐時冷負(fù)荷均可按(àn)下式計算:
式中,CL為瞬變傳熱引起的逐時冷負荷(W);
F為外牆、屋麵麵(miàn)積(m2);
tn為(wéi)室內設計溫度(℃);
t1n為外牆、屋麵的冷(lěng)負荷計算溫度的逐時值(℃);計算時刻的選取(qǔ)和一般(bān)空調相同,通常可在8時至18時中,每隔1h取一個計算(suàn)時刻;有經驗者(zhě)可(kě)根據具體情況,減少計算的時刻點,如可從12時算至17時(shí);
K為外牆、屋麵的傳熱係數[W/(m2﹒℃)];如果潔(jié)淨室(shì)在內區,外牆(qiáng)引起的冷負荷為零;如(rú)果潔淨室靠近外牆,傳熱係數的計算應考慮內、外圍護結構(gòu)之間空氣間(jiān)隙的熱阻。若間隙間的空氣被裝修材料封閉,可按多層複合壁(bì)計算K值;當(dāng)內層結構為彩鋼夾芯板(bǎn),則計算(suàn)K值時隻考慮由夾(jiá)芯(xīn)材料、空氣層(céng)、外牆(qiáng)組成的複合壁,可忽略夾芯兩麵的彩鋼板的熱阻(zǔ)影響。如果空氣(qì)間隙未被裝修材料封閉(bì),把靠外牆的潔淨室按內區處理。這裏的空氣間隙就變成非空調空(kōng)間(jiān)。這時,隻需計算非空調空間對(duì)該潔淨室的傳熱負荷。
對於室溫允(yǔn)許波動範圍大於(yú)或(huò)等於(yú)±1℃的工藝性空調房間(jiān),其非(fēi)輕型外牆(qiáng)傳熱形成的(de)冷負荷,可近似按照穩態傳熱計算(參見《采暖通風與空氣調節設計規(guī)範》GB50019-2003的規(guī)定)。
即:
式中,CL、K、F、tn同式;
tzp為(wéi)夏季空氣調節室(shì)外計算日平均綜合溫度(℃);
twp為夏季空氣調節室外(wài)計算日平均溫度(℃);
ρ為圍護結構外表麵對於(yú)太陽輻射熱的吸(xī)收係數(shù);
Jp為圍(wéi)護結構所在朝向太陽總輻射照度(dù)的日平均值(W/m2);
αw為圍護結構外(wài)表麵換熱係數[W/(m2﹒℃)]。
由於潔淨室(shì)特殊的雙層外圍護結構,外牆傳熱係數K值按多層複合壁計算用式CL=FK(tzp-tn)算出的非輕型外牆(qiáng)傳(chuán)熱形成的冷負荷與采用冷負荷係數法算出的冷負荷(hé)相(xiàng)差不大。這就(jiù)是前麵所提到的當內層材料(liào)的保溫性能好時(如彩鋼(gāng)夾芯板)不透明圍護結構引(yǐn)起的冷(lěng)負荷可按穩定傳(chuán)熱計算的(de)依據之一。
潔淨室吊頂以上(shàng)都留有足夠的夾層空間來安裝管道、設備,即使是位於頂層的潔淨室,由於這個夾層的存在,屋頂的瞬變(biàn)傳熱(rè)引起的(de)冷負荷可不必計算(suàn),而(ér)隻需計算相當於非空調房(fáng)間的夾層對潔淨室傳熱而產(chǎn)生的冷負荷。潔淨室的裝修,由於需要吸收土建施工(gōng)的(de)誤差,其牆板緊貼土建外圍護結構的很(hěn)少,一般都留有較大的間隙。根(gēn)據前麵的分析,當把這個間隙按非空調房間對待時,對於非輕型外(wài)牆(qiáng)和屋頂瞬變(biàn)傳熱形成的冷負荷可以不做計算,把該潔淨(jìng)室按內區對(duì)待(緊貼土建外牆的潔淨室除外)。
2、內牆、樓板傳熱引起的冷負荷
當潔淨(jìng)室與鄰室的夏(xià)季溫(wēn)差大於3℃時,通過內牆、樓板傳熱引起的冷負荷可按下式計算:
式中,CL為內圍護結構傳熱形式的冷負荷(W);
K為內圍護結構的(de)傳熱係數[W/(m2﹒℃)];
F為內圍護結構的傳熱麵積(jī)(m2);
tn為室內設計(jì)溫度(℃);
t1s為鄰室計算平(píng)均溫度(℃);其值按下式計算:
式中,twp為夏季空調室外計算日平均溫度(℃);
Δt1s為鄰室計算平均溫度與夏季空調室外計算日平均溫度的差值(℃);宜按下表選用:

3、外玻璃窗瞬變傳熱引起的冷負荷
許多潔(jié)淨室是不允許設計外玻璃窗的,對(duì)於潔淨(jìng)度(dù)級別要求低的潔淨(jìng)室,雖然允許設(shè)計外玻(bō)璃窗,但必須保證是(shì)密封固定(dìng)窗。根據潔(jié)淨室的建築結構特征,大(dà)多(duō)采用兩層固定密閉玻(bō)璃窗。當潔淨室按內區對待時,其玻璃窗傳(chuán)熱按內窗考慮;當(dāng)潔(jié)淨室的牆(qiáng)板(bǎn)緊貼土建外牆或土建外牆經表麵塗層處理作(zuò)為潔淨(jìng)室牆麵時,在(zài)室內外溫差(chà)作用下,通過外玻璃窗的瞬變傳熱引(yǐn)起的冷負荷(hé)可按下式計算(suàn):
式中,CL為外玻璃窗瞬變傳熱引起的逐時冷負荷(W);
F為窗口麵積(m2);
K為外玻(bō)璃窗(chuāng)的傳熱(rè)係數[W/(m2﹒℃)];
C為玻璃窗傳熱係數修正值;
t1m為外玻璃窗冷負荷計算溫度(dù)的逐時(shí)值(℃);
td為玻璃窗的地(dì)點修正值。
4、玻璃窗日射得熱引起的冷負荷
不(bú)考慮外遮陽時,透過玻璃窗進入室內的日射得熱形成的逐時冷負荷可按下式計算:
式中,CL為透過玻璃窗進入室內的日射得熱(rè)形成的冷負荷(W);
F為玻璃窗的淨麵積(m2);
Cs為窗玻璃的(de)遮陽係(xì)數(shù),其定義為實際玻璃的日射得熱與標準窗玻璃的日射得熱之比;因為潔淨室的玻璃窗(chuāng)不允許設置窗簾之類的內遮陽設施,不考(kǎo)慮窗內遮陽設施的遮陽係數;
DJ.max為日射得熱因素大(dà)值(W/m2)
CCL為(wéi)無(wú)內遮陽的冷負荷係數,以北緯27°30′為界,以北的地(dì)區為北(běi)區,以南的地區為南區。
5、地麵傳熱引起的冷負荷
參照《采暖通風與空氣調節設計規(guī)範》(GB 50019-2003)的規(guī)定,若潔(jié)淨室內的空調屬舒適(shì)性的,夏季可不計算通過地麵傳熱引起的冷負(fù)荷(hé);當潔淨室位於低(dī)層,下麵無地下室且有外牆時,對工藝性空調,宜計算距外牆2m範圍(wéi)內的地麵傳熱形成的冷負荷(hé)。
6、室內熱源散(sàn)熱形(xíng)成的冷負荷(hé)
潔(jié)淨室(shì)內的熱源散熱主要是指室內(nèi)工(gōng)藝設備(bèi)散熱、照明散熱、人體散熱等。設備種(zhǒng)類較多,有些設備隻能滿足生產(chǎn)工藝的功能,對(duì)保溫、隔熱等方麵存在先天缺陷(xiàn),在運行(háng)過程中(zhōng)散發大(dà)量的熱量、濕量(liàng)及粉塵。在設計時應充分(fèn)調研、仔細研究,不能單獨按相關計算公式進行冷負荷計算。否則,設備形成的冷負荷太大,即使是潔淨室的大風量也難以消除(chú)餘熱餘(yú)濕。因此,要求設計人員(yuán)仔細了解工藝過程,通過(guò)隔熱、排熱等措施,在方案階段(duàn)就考慮節能措施,不能等(děng)大量的熱散發至室內(nèi)後再進行空(kōng)調降溫。
在采用冷負荷係數法計算室內電動設備形成的冷負荷時,電動設備的額(é)定功率隻反映裝機容量(liàng),實際的大運行功率往往小於裝機容量,而(ér)實際(jì)的運行功率也要比大功率小。所以,在(zài)計算冷負荷時一定要考慮這些因素。
室內熱源散熱包括顯熱、潛熱(rè)兩部分。潛熱散熱直接成為室內的瞬時冷負荷,顯熱(rè)散熱中隻有以對(duì)流形式散出的熱量成為室內瞬時(shí)冷負(fù)荷,而以輻射形式散出的熱量先被周(zhōu)圍壁麵及物(wù)體(tǐ)的表麵吸收,然後逐漸以對流方式散出,形(xíng)成滯後的冷負荷。所以,應分析各種設備的散熱特點,采用相應的冷負荷係數。
(1)設備顯熱冷負(fù)荷
計算公式:CL=CCLQ
式中,CL為(wéi)設備散熱(rè)形成的冷負荷(W);
CCL為設(shè)備(bèi)散熱冷(lěng)負荷係數;
Q為設備散(sàn)熱量(W)。
當設備和電動機都在室(shì)內時:Q=1000n1n2n3N/η
當隻有(yǒu)設備在室內時:Q=1000n1n2n3N
當隻(zhī)有電動機(jī)在室(shì)內時(shí):Q=1000n1n2n3N(1-η)/η
式中,N為(wéi)設備的安裝功率(kW);
η為電動(dòng)機效率;
n1為同時使(shǐ)用係數,通過了解工藝過程來確定;
n2為利用係數,反映安裝功率的利(lì)用程度,一(yī)般取0.7~0.9;
n3為負荷係數,反映了(le)平均負荷達到大負荷的程度;精密機床取0.15~0.4,一般可取0.4~0.5。
以上各係(xì)數對負荷計算影響較(jiào)大,特別是安裝功率較大時,其影響更為明顯。所(suǒ)以在計算時應仔細(xì)分析,必要時現場考察同類設備的實際運行(háng)情況,以確定各項係數。
電熱設備散熱量:無保(bǎo)溫密閉罩時,計算公式(shì)為(wéi):Q=1000n1n2n3n4N(W)
式(shì)中,n4為排風帶走的熱(rè)量的係數,一般取0.5。
(2)照明(míng)散熱形式的(de)冷負荷
計算公式:CL=CCLQ
式中,CL為照明散熱形成的冷負荷(W);
CCL為照明散熱冷負(fù)荷係數;
Q為照明(míng)設備散熱量(W)。
白熾燈:Q=1000N(W)
熒光燈:Q=1000n1n2N(W)
式中(zhōng),N為照明設備所需功率(kW);
n1為鎮流器(qì)消耗(hào)功率係數(shù),當(dāng)明(míng)裝熒(yíng)光(guāng)燈的鎮流器在室內時,取1.2;當暗裝熒光燈的鎮流器裝(zhuāng)在頂棚內時(shí)取0.1;
n2為燈罩隔熱係數,當罩的上部穿孔時取0.5~0.6,無孔(kǒng)時取0.6~0.8,潔淨室淨化燈無孔,故取0.6~0.8。
(3)人體散(sàn)熱形成的冷負荷
計算公式:CL=CCLnqs
式中,CL為人體散熱形(xíng)成的冷負荷(W);
CCL為人體散熱的冷負荷係數;
qs為不同室溫和勞動性質成年男子散熱量;
n為室內人數。
(4)室內濕源散濕引起的潛熱冷負荷
如果潔淨室內有一個熱的濕表麵,水分被熱源加(jiā)熱而蒸發(fā),那麽該設施與室內空氣既有顯熱交換又有潛熱交換。顯熱交換(huàn)取(qǔ)決於其表麵與室內空氣(qì)的傳熱溫(wēn)差(chà)和傳熱麵積,散(sàn)濕量可由下式計算:
式中,Pb為水表麵溫度下的飽和空氣的水蒸氣分壓力(Pa);
Pa為空氣中水蒸(zhēng)氣分壓力(Pa);
F為水的蒸發表麵積(m2);
B0為標準大氣壓力,101325Pa;
B為當地(dì)實(shí)際大氣壓力(Pa);
β為蒸發係數[kg/(N.s)];β=(α+0.00363ν)10-5;
α為不同水溫下的擴散係數[kg/(N.s)],見下表:
ν為(wéi)水麵上周圍空氣(qì)的流速(m/s)。
如果潔淨室(shì)內(nèi)的濕表麵(miàn)是通過吸收空氣中的顯(xiǎn)熱量蒸發的,而無其它的(de)加熱源,則室內的總得熱量沒有增加,隻有部分顯熱負荷轉化為潛熱負荷。
如(rú)果潔淨室內有一個蒸汽散發(fā)源,則散濕量即為散入室(shì)內的蒸汽量。
計算出潔淨(jìng)室內各(gè)項散濕量Di後,總散濕量W=ΣDi,則室內散(sàn)濕源引起的潛熱(rè)冷負荷(hé)為:
CL=(2500+1.84tn)W(W)