热量与冷负荷的概念及关联

得热量是指在某一时刻由室外进入和车间内部产生热量的总和。室外进入部分包括由于太阳辐射进入的热量和由于室内外空气温差经围护结构传入的热量，车间内部产生部分包括人员、照明设备、各种纺织生产工艺设备及电器设备等散入车间的热量。根据性质的不同，得热量可以分为潜热和显热两类，显热又包括对流热和辐射热两种成分。

冷负荷是指为了维持室温恒定，空调设备在单位时间内需从车间内取走的热量，即在单位时间内需向车间内空气供应的冷量。

冷负荷与得热量不一定相等。围护结构的热工特性和得热量的种类决定了得热量与冷负荷之间的关系。在瞬时得热量中的潜热量及显热得热中的对流热量直接放散到室内空气中的热量，立即构成瞬时冷负荷。而显热得热中的辐射成分（如经门窗进入太阳辐射、灯光照明中的辐射等），不会立即成为瞬时冷负荷。因为空气对于辐射能来说是透体，辐射热必先投射到物体表面上。物体表面吸收和储存了辐射热之后，物体温度上升至高于周围空气的温度时，再以对流方式把储存的热传给室内空气，共同构成冷负荷，如图5－6所示。

图5－7表示一个朝西的房间，当其室内温度保持一定，空调装置连续运行时，进入室内的瞬时太阳辐射热与房间实际冷负荷之间的关系。由该图大致看出，实际冷负荷的峰值比太阳辐射热的峰值少40％。图5－7中左侧阴影部分表示蓄存在围护结构中的辐射热量，右侧阴影部分表示从结构中除去的热量。由于保持室温不变，这两部分阴影面积是相等的。

图5－6　得热量与冷负荷的关系图

5－7　太阳辐射热与房间实际冷负荷之间的关系图(www.xing528.com)

由以上分析可知，冷负荷与得热量有时相等，有时则不等。只要有辐射得热存在，冷负荷与得热量相比，在峰值上有衰减、在时间上有滞后，这是由围护结构的蓄热能力所决定的。围护结构的蓄热能力与围护结构本身的热容量有关，热容量愈大，则蓄热能力也愈大，反之则小。材料的热容量等于材料的重量与比热的乘积，因一般建筑材料的比热都大致相等，故热容量就直接与材料的重量成正比关系。图5－8表示不同重量的围护结构的蓄热能力对冷负荷的衰减和延迟作用。轻型结构的蓄热能力比重型结构的蓄热能力小，其冷负荷的峰值就比较高，滞后时间较短。

得热中的灯光照明部分比较稳定，但冷负荷却不是恒定的。灯具开启后，大部分的热量被蓄存，随着照明时间延续，蓄存的热量就逐渐减少。在图5－9中，上部曲线表示荧光灯的瞬时得热量，下部曲线表示空调房间保持恒定温度时由荧光灯造成的实际冷负荷。阴影部分表示蓄存的热量和从结构中除去的蓄热量。

图5－8　太阳辐射得热与不同结构建筑冷负荷之关系

图5－9　照明得热与冷负荷之关系

由以上分析可知，在具体计算车间空调冷负荷时必须考虑围护结构的吸热、蓄热和放热效应，根据不同性质的得热量分别计算其冷负荷，这样避免了以前对得热量和冷负荷不加区分的缺点。目前负荷计算中常用的方法有谐波反应法和冷负荷系数法，本书中采用谐波反应法的工程算法。