建筑围护结构冷负荷计算的理论模拟与试验.pdf

维普资讯 第 25卷第 4期 南昌大学学报 (工科版) Vo1．25No，4 2003年 l2月 JournalofNanchangUniVersity(En neering Technology) Dec．2003 文章编号 ：1006—0456(2003)04—0038—04 建筑围护结构冷负荷计算的理论模拟与试验 戴源德 ，徐 明发 (南昌大学 机 电工程学院，江西 南昌 330029) 摘要：建筑围护结构冷负荷计算的准确性在空调 系统设计中是非常关键的，当前工程 人员普遍采用的经验估 算法和概算法往往取值过大．从而导致系统投入运行后的效率不高．增加了额外的电能消耗 ，因此采取合适 的理论 计算方法实现空调 系统节能具有实际意义．本文利用改进 z传递函数法建立了夏季空调 建筑围护结构冷 负荷计算 的数学模型，并 以单层玻璃窗为例安排试验进行验证，根据测试结果分析与理论值 比较，认为该理论方法 用于 围护 结构冷负荷计算是正确的． 关键词 ：z传递函数法 ；围护结构 ；冷负荷计算 中图法分类号 ：Tu111．48 文献标识码 ：A 1 引言 建筑围护结构的冷负荷主要指室外空气温度及太阳辐射热等外扰量通过墙体、屋顶 以及外窗等 向室 内 传热引起的冷负荷 ，它包括 围护结构表面的吸热、放热和结构本身的导热．由于室外空气温度和太阳辐射强 度等气象条件随季节和昼夜不断变化，而且室内空气温度和围护结构表面的热状况也随室内用具、供暖与空 调设备的形式和运行条件不断变化，因此通过围护结构的传热量随时间而变，即围护结构的传热现象是复杂 的不稳定传热过程 ．由此产生了许多不同的围护结构冷负荷计算方法 ．下面我们 以改进 的z传递函数法来 进行理论求算，并以通过单层玻璃窗的传热计算为例设立相应试验进行验证 ． 2 采用 z传递函数法计算围护结构的冷负荷 z传递函数法计算得热和冷负荷不考虑外扰是否呈周期性变化 ，而用时间序列表示外扰变化n ；在计算 过程 中将 围护结构或空调房间连同室 内空气视为热力系统，并将外扰或室内得热作为系统的输入 ，而 围护结 构 内表面的传导得热或冷负荷为系统的输 出．直接使用 z传递函数法计算夏季空调建筑围护结构的冷负荷 虽然 需要专 门编程 ，技术性较强 ，但 由于避免了简化处理过程中的各种近似和假设 ，因此更加准确 ．它除了用 于设计负荷计算外，还适合科研与工程设计 中进行全年动态负荷计算及全年能耗分析使用 ．下面对采用 z 传递函数法计算夏季空调建筑围护结构冷负荷 的基本原理进行阐述 ． 建筑围护结构的热过程是一个连续的过程 ，无论是室外扰量还是室 内得热构成的扰量都为时间 t的连 续函数f(t)，即热力系统为连续的热力系统．欲使连续的热力系统转化为离散的热力系统，即将 f(t)的扰量 离散化，可将 f(t)通过一系列 函数脉冲序列采样而实现 ． 脉冲函数 的定义为 ： j{0 ≠0 (1) ∞ t=0 + oo )d 1- (2) ， 函数脉冲序列的表达式 (T为采样周期)为 (t)= ∑ (t—kT) (3) 将采样过程视为脉冲调制过程，采样开关的输入为f(￡)输出为厂(￡)，则 收稿 日期 ：2003—06—18 作者简介 ：戴源德．男，1970年生，讲师，硕士研究生