宾馆空调设计负荷计算书+CAD图纸(6)
2.1.1 冷负荷计算原理和方法
空调冷负荷计算方法有冷负荷系数法、谐波反应法、计算机模拟法。本设计采用软件鸿业负荷计算6.0进行计算，该软件的负荷计算是在谐波反应法的基础上进行计算的。
由于围护结构外表面同时受到太阳辐射和室外空气温度的热作用，为了方便起见，在计算建筑物外表面单位面积上得到的热量时往往采用综合温度的概念，即在原室外气温的基础上增加一个太阳辐射的等效温度。显然，综合温度只是所得到的一个相当的室外温度，并非实际的空气温度。
前面已经介绍谐波反应法对边界条件的处理是基于傅里叶级数分解进行的。利用傅里叶级数展开，就可以将室外空气综合温度分解为一组以2π/T为基频的简谐波函数。如式（2-1）和图2-1所示。
图2-1 24小时室外空气综合温度的傅里页级数分解
由于边界条件已经被分解为单元正弦(或余弦)波之和，因此线性系统对单元正弦波的频率响应也是正弦波。以室外空气综合温度作为输入扰量，同样可认为呈周期性波动，这就使得围护结构从外表面逐层地跟着波动。这种波动是由外向内逐渐衰减和延迟的。这是围护结构对周期性外扰的两个重要特性。对简谐波形的外扰而言，围护结构对各时刻外扰的衰减度为定值，但是对于不规则的周期外扰而言，围护结构对各时刻外扰的衰减度则不是定值。以室外空气综合温度tZ（τ）作为输入扰量，围护结构内表面温度tin(τ)作为输出响应为例，如果用An表示第n阶输人扰量单元正弦波的振幅，Bn表示响应单元正弦波的振幅，围护结构对该频率下扰量的衰减倍数Vn可定义为
（2.2）
定义板壁对该频率下单元正弦波扰量的延迟时间为Ψn，则围护结构内表面温度对第n阶单元正弦波扰量的响应tin,n(τ)可表示为
（2.3）
把各阶单元外扰的响应叠加就可以求得围护结构内表面的温度响应。通过围护结构内表面的温度就可以算出外扰通过围护结构形成的负荷。因此，该方法的关键是确定系统的衰减倍数Vn和延迟时间Ψn。
值得说明的是，在利用谐波反应法计算辐射得热中稳定部分形成的冷负荷时,要充分考虑邻室的传热，这与邻室的内外扰量情况有关。另外，在谐波阶数的选择方面，应该看到随着谐波阶数的增加衰减倍数也在增加,而且增加量很大,因此利用谐波反应法计算通过墙体的得热量时只需取3～4 阶谐波即可达到很高的计算精度。
事实上，系统的衰减倍数和延迟时间均可通过系统的传递函数来求得。传递函数具有这样的特点，即当输入的原函数是指数函数时，不必通过拉普拉斯变换，直接把原函数作为输人量，输出的就是解的原函数，因此求解非常方便。而扰量分解出来的正弦或余弦波就是指数函数的虚部，因此通过传递矩阵中的元素就可以求出衰减倍数和延迟时间。
当然，系统对不同形式的扰量衰减和延迟的程度也是不同的，而得热与冷负荷之间的偏离是由于内表面长波辐射和各种热源辐射造成的，因此需要区分对流和辐射等不同得热类型的比例。准确的计算需要知道热源的温度、不同波长辐射量的比例以及各室内表面间的角系数，但对于一般的手工计算来说，这是很难确定的。另外，虽然房间热平衡方程允许室内空气设计温度波动，但波动的室内空气温度使各建筑围护结构内表面的热过程相互影响，需要联立求解，增加了手工求解的难度。为了在手工计算中适当反映得热与冷负荷之间的偏离，又不能使手工计算过程太复杂，只好把室内空气温度固定，并给出常规室内热源的对流和辐射热的比例，以及常规建筑空间中常规热源对各内表面的辐射热量的分配比例。根据这些数据，就可以给出常规建筑对常规扰量的各阶衰减倍数和延迟时间供工程设计人员计算负荷用。