建筑供暖制冷过程中的污染与负荷计算

潘志杰

潘志杰吉林省白城市建筑设计研究院137000

摘要我们在设计建筑采暖或者空调制冷过程中，如果考虑的不够充分就会产生很多污染源污染我们居住和工作的场所，这些污染会导致室内空气温度、内壁面温度、平均辐射温度偏离舒适范围，打乱人体正常热平衡。过冷过热环境将影响人体舒适、健康和工作效率。因此计算好供暖和制冷负荷可以让我们更好的把握室内温度，为人们创造舒适的居住环境。

关键词建筑采暖空调通风污染源负荷计算

随着社会的发展，人们的居住和工作环境在不断的改善，人们开始更加关注居住环境的舒适无污染。因此了解由供暖和制冷所产生的污染及其危害尤为重要，只有计算出准确的供暖和制冷负荷数才能有更舒适的居住和工作环境。

一、热负荷、湿负荷与其他空气污染源

污染负荷：通过各种途径传递并加载于建筑环境，使其品质与稳定遭致破坏的能量与质量。

我们接收到的热源：

（1）外部：

太阳（重要的高温热源）

大气（典型的变温热源）

（2）内部：

人体

照明器具

机电设备等

我们接收到的湿源：

外部：大气（新风供应。渗透、壁体传湿）

内部：人体、生产工艺设备、原材料、其他用水过程。

热污染的危害：1、导致室内空气温度、内壁面温度、平均辐射温度偏离舒适范围，打乱人体正常的热平衡。2、过冷过热环境将影响人体舒适、健康和工作效率，也难满足生产工艺、产品保存之需。

湿污染的危害：1、导致室内空气相对湿度偏离舒适范围，使人产生闷热或干冷感觉。2、过高过低的相对湿度不能满足大多数生产工艺的要求、产品保存过程中利于细菌和病菌的繁殖。

污染源：1、外部：大气（自然或人为环境污染产生粉尘、烟雾和有害气体等）。2、内部：围护结及表面材料；室内陈设与设备；人员及活动；暖通空调系统与设备。

污染物的危害：1、颗粒状空气污染物有：粉尘、花粉、燃烧过程之固态产物、附于粉尘之微生物等。颗粒状污染物的危害：影响人体健康，尤其是小颗粒如“可呼吸性”悬浮微粒，会导致呼吸道和肺感染。另外在生产、工艺过程中不能满足微电子器件生产所需的洁净、无菌作业要求。2、气态有害物有：CO2、CO，SO2，NO2、氡、甲醛、O3和挥发性有机化合物（VOC）。

气体有害物的危害：直接影响人体健康与生命安全，易致呼吸道、心血管及神经系统疾病，如CO具有强毒性，氡和VOC中的多环芳烃属于致癌物质。人们若是长时间处于各种低浓度污染物环境中易导致SBS病症。

二、室内空气计算参数的确定

对于舒适型空调根据我国《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19－87）中的规定：夏季：温度＝26±20C，相对湿度＝40～65％，风速≤0.3m/s；冬季：温度＝20±20C，相对湿度＝40～60％，风速≤0.2m/s。对于工艺性空调由生产工艺过程的特殊要求决定。

三、确定室外空气计算参数的作用

（1）计算通过围护结构传入室内的热量或室内传至室外的热量时，要以室外空气计算温度为依据；（2）加热或冷却满足卫生和正压需要的新风所需要的热量或冷量与室外空气计算干湿球温度有关。

夏季空调室外空气计算参数：

1、确定夏季空调室外空气计算干湿球温度的作用：（1）作为新风符合的计算温度；（2）作为围护结构传热的最高计算温度；（3）确定室外新风状态点。

2、夏季空调室外空气计算日平均温度和逐时温度的作用是：计算围护结构传热应当考虑室外温度的波动的影响以及围护结构对温度的衰减和延迟作用，应按照不稳定传热计算。因此，除了干球温度以外，还需要知道设计日的室外日平均温度和逐时温度。

冬季空调室外空气计算参数：

1、冬季空调室外空气计算干球温度。冬季空调系统加热加湿所需费用小于夏季冷却减湿费用，为了便于计算，冬季围护结构传热可按稳定传热计算，而不考虑室外气温的波动，只给定一个室外空气计算干球温度作为来计算围护结构传热和新风负荷。

2、冬季空调室外空气计算相对湿度。由于冬季室外空气的含湿量比夏季小，其变化也很小，只采用室外空气计算相对湿度确定室外新风计算状态。

以上室外空气计算参数均可以在空气调节设计手册中查到。

四、家庭供暖暖热负荷计算的实例说明

下面以建筑面积为100平方米的住宅为例分析某地区的一般采暖热负荷计算方法：

1、某市的气象资料（以天津为例）：

纬度：北纬40°49′

冬季采暖室外日平均温度≤8℃的天数：140天

冬季日平均温度≤8℃期间的平均温度：-6.2℃

冬季室外平均风速：1.6m/s

2、根据人体的舒适性条件选择室内设计温度：18℃

3、根据围护结构特点选择和计算的传热系数K:

外墙：K1=1/（Rn+Rλ+Rw）

其中查表知

Rn=0.115m2K/w

Rw=0.04m2K/w

Rλ=0.76m2K/w(按空心砖墙450毫米，外抹水泥砂浆，内粉刷白灰)

K1=1/(0.115+0.04+0.76)=1.09w/m2K

当室内外温差为24.2℃时为防止结露，外墙的最大传热系数为1.47w/m2K，

因此，取K1=1.09w/m2K

外窗（双层钢窗）：传热系数K2=3.3w/m2K

外门（单框木门）：传热系数K3=4.65w/m2K

4、计算的基本传热量和附加耗热量

因建筑平面图不详，故取正方形模型计算各部分面积，房间层高取3米。

建筑面积为100平方米的房间各部分面积如下（外墙面积按总墙面积的50%计算）：

外墙：F1=10*4*3*0.5*0.7=42m2

外窗：F2=10*4*3*0.5*0.3=18m2

外门：F3=2m2

Q1=K1*F1*(tn-tw)=1.09*42*(18+6.2)=1108w

Q2=K2*F2*(tn-tw)=3.3*18*(18+6.2)=1437w

Q3=K3*F3*(tn-tw)=4.65*2*(18+6.2)=225w

5、计算加热渗入空气所需的热量（换气次数法）

Q4=0.278*C*V*N*ρ*(tn-tw)

C:冷空气比热容，取C=1kJ/kg.K

V:建筑物体积，V=100*3=300m3

N：换气次数，取N=1次/小时

ρ;冷空气密度，1.35kg/m3

Q5=0.278*1*100*3*1*1.35*（18+6.2）*1000/3600=757w

6、求出房间采暖系统的热负荷

Q=Q1+Q2+Q3+Q4

=1108+1437+225+757

=3527w

对于中间的楼层，由于上下楼层及邻室都是采暖房，所以不用考虑楼板及内墙的散热量，对于顶层和底层，其热负荷会有些高，因此建议在地面及屋顶作保温处理。

综上所示，过冷或过热的环境都会滋生很多危害人体健康的污染物质，为了避免这些污染，在供暖及制冷设计中就需要把握好室内的各种参数才能得到最佳舒适的居住和工作环境。

参考文献

【1】城市热力网设计规范2002版

【2】李岱森.简明供热设计手册,1999

【3】齐去鹏.采暖工程中的室温调节与节能[J].黑龙江水专学报,2005,33(1)

【4】陆亚俊.暖通空调(第二版)[M].中国建筑工业出版社.2006.6