關于暖通設計中冷、熱負荷計算的一點體會

賀志方

摘要：在暖通設計的過程中，冷、熱負荷計算是暖通設計的最基礎工作。本文作者結合實際工程設計經驗，對冷、熱負荷計算的注意事項進行了總結，希望可以和同行進行交流和探討。

關鍵詞：冷負荷；熱負荷

中圖分類號：TU831文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）09-166-02

引言

負荷計算的重要性：冷、熱負荷計算是采暖、空調設計的基礎工作，沒有負荷計算，之后的設備選型、管徑計算、水力計算等全是無源之水、無根之木、空中樓閣。雖然有好多書籍、手冊對負荷計算原理也有詳細的描述，但是單獨看書比較抽象；而如今流行使用的很多商用負荷計算軟件，由于設計人員對于其中的原理、參數設置并不是十分熟悉，有些參數設置頻頻錯誤。所以筆者結合多年設計經驗，對采暖、空調的冷、熱負荷計算做了一些總結，并針對其中的一些注意事項加以著重描述。

1.負荷計算中的注意事項

關于負荷計算的方法，雖然暖通規范、技術措施、暖通手冊等很多資料之中對其都有詳細的介紹，但是較抽象，實際工程負荷計算時多有紕漏，本人根據這些年的設計經驗對這些紕漏加以總結，供大家參考。

（1）房間空調、采暖溫度的確定。《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》、《公共建筑節能設計標準》、《居住建筑節能設計標準》、《技術措施》等對室內采暖溫度都有規定，設計時應按其執行。人員短期逗留區域的室內設計參數寶較長期逗留區域降低1℃～2℃（GB50736-2012-3.0.2），例如走道、洗手間、廚房、門廳、樓梯間、單位內部用餐規律的內部食堂等。考慮到計量供熱時住戶對室內溫度的調節，住宅建筑采暖設備末端選型時宜按提高2°C計算的熱負荷確定。

冷負荷計算時相對濕度等的確定：對舒適性空調而言，相對濕度在適當范圍內對人體的舒適性影響較小，舒適度主要考慮空氣溫度與風速對人體的綜合作用。因此在規范允許范圍內可適當提高室內相對濕度的設定值。

（2）冷風滲透量、冷風侵入量的確定。隨著建筑越來越重視節能，外圍護結構性能、門窗玻璃的密封性能日漸提高，由門窗所引起的冷風滲透量越來越小，設計時應對此予以重視。住宅建筑中的冷風侵入量主要是戶門部分所引起的冷風侵入量；公共建筑由于主要出入口設置了門斗或熱風幕（《節能規范》規定主要風向主要出入口必須設，嚴寒地區全部要設）而使得冷風侵入量大為減少，對此設計應足夠重視，不能再按一道門簡單附加。

（3）空調新風量的確定。空調新風量的確定必須要按照規范的最小值確定，因為冬季室內外焓差較大，1m³h的風量變化就會引起不小的熱負荷增加，而且在冬季空調熱負荷計算中熱負荷占比越來越高。例如，在天津地區，夏季時，當室內參數為26°C、55%時，1m³/h（1.127Kg/h）的新風冷負荷多達9.1W：冬季時，當室內參數為20°C、40%時，1m³/h （1.328Kg/h）的新風熱負荷多達15.7W。

（4）附加系數及其確定。朝向修正應考慮到建筑本身所在的位置及周圍建筑對其的影響（高大建筑的陰影，底部幾層被樹木、廣告牌等遮擋，由于眩光污染拉窗簾導致的室內日射得熱減少）綜合確定。特別高大的建筑應考慮風力附加率。窗墻面積過大（窗墻（純墻面積）面積比大于1：1時）時應考慮外窗附加。這些因素都需要將建筑放在整體環境中加以考慮，而不能像現在多數人那樣將建筑從周圍環境中剝離出來對其進行冷、熱負荷計算。

（5）對于建筑立面、形態的準確認知，腦海中一定要對建筑的空間形態有深刻的認識。由于建筑本身造型因素引起的某些房間下部有架空樓板，非頂層房間有部分屋面，部分房間中間局部高度較高所帶來的四周山墻，與上部或下部非采暖空間的樓板傳熱形成的負荷等等。冬季地面傳熱負荷應按照手冊或技術措施中的計算方法（地帶法或平均傳熱系數法）進行準確計算，不可漏算。現在很多建筑（尤其是高層建筑）都有地下室，而地下室由于管理欠缺等因素而入口敞開，就使得地下室環境溫度較低，在負荷計算時對其要予以考慮。

（6）地下建筑的負荷計算——環境溫度、土壤溫度等的準確把握，圍護結構的傳熱系數的確定都不同于地上建筑。根據《防空地下室設計手冊：暖通、給水排水、電氣分冊朱培根（含書簽）》——《表3-1全國主要城市實測地溫（±0.0-3.2m）月平均值》，土壤表面溫度比室外氣溫要高，土壤溫度隨埋土深度的增加而逐漸增加。因此地下空間圍護結構負荷計算時對此應加以注意，具體地下圍護結構負荷計算可參考《地下建筑暖通空調設計手冊》中的相關方法進行計算，而絕對不可以按照地上建筑的方法進行計算，這是兩種完全不同的計算方法。

夏季由于土壤溫度較室內設計溫度低，因此地下室冷負荷計算時可忽略圍護結構所導致的冷負荷，而僅考慮通風、人員、照明、設備所引起的冷負荷。這一點地下建筑是和地上建筑不同的。

（7）商業建筑由于外立面被廣告牌遮擋過多致使基本無外窗，再加上室內人員、收銀機、廣告音響系統等的穩定散熱，冬季有些時候甚至變為冷負荷，需要適當引入室外新鮮的冷風對此予以消除。

而餐飲建筑中，雖然通常都有外窗，外圍護結構，但是由于人員、餐食等的散濕量巨大，同時應根據餐廳的營業時間、人流量等，負荷計算時應對其充分考慮，冬季時按最小負荷考慮，夏季時按最大負荷考慮。

住宅建筑、公共建筑負荷計算中戶問傳熱按規范進行計算，而實際實際使用過程中，多數住宅及公共建筑所有鄰居都不采暖的比例很低而使得戶內過熱。而且住宅內部穩定散發的自由熱（如冰箱），夜間窗簾致使傳熱系數減小從而減少的熱負荷、以及住宅中的不穩定散熱（如電視、微波爐、烤箱、爐灶散熱等）也應適當考慮，按最小值考慮。公共建筑中的內部穩定得熱，如設備散熱、照明散熱、人員負荷等雖然在節能標準中有詳細規定，但是由于建筑所處地點不同，功能應用不同，亦應考慮到其特殊性。

冷負荷計算時應對人員數量及其逐時在室率、設備發熱量、照明發熱量及其運行時間進行調查并逐一確定。夏季冷負荷計算時應適當考慮由于眩光污染所引起的窗簾較少的負荷（直射轉為漫反射）。周圍建筑遮擋引起的建筑陰影。

2.結語

（1）實際工程設計過程中對于建筑的空間模型一定要有清晰充分的認識、對于建筑所處的大環境及其對單體建筑的負荷影響心中要有清晰的認識。

（2）負荷計算時應對其中的各種參數設定結合規范書籍對其加以準確確定。

（3）可通過BIM建模、三維設計軟件、全年負荷計算軟件等的運用對負荷計算加以詳細計算。

（4）工程竣工驗收后應結合使用使用方的問題反饋及負荷復核、現場比對等，不斷總結經驗，提高我們的設計水平。