暖冬必备!民用建筑通风供暖规范大揭秘
民用建筑供热通风与空气调节设计规范
暖通空气调节符合下述要求条件之一时,应设置空气调节符合以下条件:
1,采用取暖通风达不到人体舒适或机电设备等对室外环境的要求,或条件不容许、不经济时;2,采用取暖通风达不到工艺对室外气温、湿度、洁净度等要求时;3,对提升工作效率和经济效益有明显作用时;4,对保证身体健康、促进复健有明显疗效时。
7.1.1设置空气调节的条件。“采用取暖通风达不到人体舒适或机电设备等要求的室外环境”的情况通常指夏天室内空气湿度不高于室外空气湿度,难以通过通风降温的情况。“条件不容许、不经济”的情况举例:地下室发热量较大的机电设备用房,只要室内气温高于室外容许最高气温,理论上采用通风可以满足要求,但冬季气温较高的地区所需设计通风量很大,进排风口和风道规格抢占空间很大,土建条件不能满足要求,也不可能因此降低挑高,采用简单的空气调节设备常常更节约一次投资;一些空气调节建筑仅存在少量需夏季暖气的卧室,因此设置独立的散热器取暖一次投资降低较大,如热负荷很大,借助较低水温的空气调节冷水没有条件设置大量散热器时,可设置强制对流散热的风机盘管等。当设置空调后,提升了人员工作效率,进而降低了经济效益;在医疗方面,设置空调后有益于癌症的复健和恢复疲劳等作用;
7.1.2高大空间仅上部为人员活动区时,宜采用分层空气调节。
7.1.2对于高大空间,当工艺或使用要求准许仅在上部区域进行空调时,采用分层式送风或上部送风的气流组织形式,可达到节能的目的。
7.1.3工艺性空气调节在满足工艺要求的条件下,宜降低空气调节区的面积和散热、散湿设备。
7.1.3此条仅限于民用建筑中的工艺性空气调节。工艺性空气调节对温温度要求高,相应投资及运行费用也很高。在满足工艺要求的条件下,合理规划和布局,降低空调区的面积和散热、散湿设备,可达到节省投资及运行费用的目的。同时降低散热、散湿设备也利于达到温温度控制要求。
7.1.4空气调节区内的空气压力应满足下述要求:
1,舒适性空气调节区宜保持一定的正压。通常舒适性空气调节的室外正压值宜取5Pa,最大不应超过50Pa。2,工艺性空气调节区按工艺要求确定。
7.1.4空气调节区的空气压力。保持空气调节建筑对室内的相对正压,能避免室内空气侵入,有利于保证卧室清洁度和室内参数少受外界干扰。因而有正压要求的空气调节区送风应按照区域的严密程度校核其新风量,比如公共建筑门厅等开敞高大空间,当送风为按人员卫生要求确定的最小新风量时,不应机械排风,以免大量室内空气侵入。建筑物内不同的区域空气相对静压程度不同;诸如:设置空气调节的扶梯厅、走道,相对于办公等卧室和卫生间,以及餐馆相对其他空气调节区和卧室,都应为正负压的中间区域;诊所传染病区和一些设置空气调节设备的附属卧室等,依据须要还应保持负压;因而对空气调节区域的正压和最小正压值不做强制性要求。舒适性空气调节区域的正压值不应过大,新风量小于维持正压所需风量时,宜设机械排风并回收热量后将多余风量排出室内。工艺性空气调节区域指民用建筑中,工艺要求洁净度标准较高或温温度精度较高的卧室,以及有工艺要求的民用建筑,比如诊所及其放疗室(放疗室及其附属用房正压和负压要求应符合《医院洁净放疗部建筑技术规范》()的有关规定)等。
7.1.5舒适性空气调节的建筑热工设计应按照建筑物性质和所处的建筑气候分区,符合相关国家现行节能设计标准的规定。
【条文说明】7.1.5舒适性空气调节的建筑热工设计。建筑热工设计包括以下各项:1,建筑围护结构的各项热工指标(围护结构传质系数、透明楼顶和外窗(包括透明幕墙)的遮阳系数、外窗和透明幕墙的气密性能);2,建筑窗墙壁积比(包括透明幕墙)、屋顶透明部份与房顶总面积之比;3,外门的设置要求;4,外部遮阳设施的设置要求;5,围护结构热工性能的权衡判定等。寒冬和严寒地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区的居住建筑应分别符合《民用建筑节能设计标准》(取暖居住建筑部份)(JGJ26)、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》()、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》(JGJ75)的有关规定。公共建筑应符合《公共建筑节能设计标准》()的有关规定。
7.1.6工艺性空调区围护结构传质系数不应小于表7.1.6中规定的数值,并应符合相关国家现行节能设计标准的规定。
【条文说明】7.1.6建筑物围护结构的传质系数K值的大小,是能够保证空调区正常使用条件,影响空调工程综合造价高低,维护费用多少的主要诱因之一。K值愈小,则耗冷量愈小,空调系统愈经济。而K值又受建筑结构与材料等投资影响,不能无限制地降低。传质系数K值的选择与保温材料价钱及导热系数、室内外估算温差、初投资费用系数、年维护费用系数以及保温材料的投资回收期限等各项诱因有关,而不同地区的热价、电价、水价、保温材料价钱及系统工作时间等也不是不变的,很难给出一个固定不变的经济K值。因而,对工艺性空调而言,围护结构的传质系数应通过技术经济比较确定合理的K值。表7.1.6中围护结构最大传质系数K值,是仅考虑围护结构传质对空气调节精度的影响确定的。目前国家现行节能设计标准,对不同的建筑、气候分区,都有不同的最大K值规定。因而,当表中数值小于国家现行节能设计标准规定时,应取2者中较小的数值。
7.1.7工艺性空调区,当温度波动范围大于或等于±0.5℃时,其围护结构的热惰性指标,不应大于表7.1.7的规定。
【条文说明】7.1.7热惰性指标D值直接影响室外气温波动范围,其值大则温度波动范围就小,其值小则相反。
7.1.8工艺性空调区的墙面、外墙朝向及其所在层次,应符合表7.1.8的要求。
【条文说明】7.1.8依照实测表明,对于空调区西向墙面,当其传质系数为0.34~0.40W/(m2·℃),室外外温差为10.5~24.5℃时,距墙壁100mm以内的空气湿度不稳定,变化在±0.3℃以内;距墙壁100mm以外时,气温就比较稳定了。因而,对于温度容许波动范围小于或等于±1.0℃的空调区来说,有西向墙面,也是可以的,对人员活动区的气温波动不会有哪些影响。但从降低室外冷负荷出发,则宜降低西向墙面以及其他朝向的墙面;如有墙面时,最好为北向,且应防止将空调区设置在顶楼。
为了保持温度的稳定性和不降低人员活动区的范围,对于温度容许波动范围为±0.5℃的空调区,不宜有墙面,如有墙面,应北向;对于温度容许波动范围为±0.1~0.2℃的空调区,不应有墙面。楼顶受太阳幅射热的作用后,能使楼顶表面水温下降35~40℃,楼顶体温的利差可达±28℃。为了降低太阳幅射热对温度波动要求大于或等于±0.5℃空调区的影响,所以规定当其在双层建筑物内时,宜设通风楼顶。在北纬23.5°及其以南的地区,北向与南向的太阳幅射亮度相差不大,且均较其他朝向小,故可采用南向或北向墙面。对于本规范第7.1.9条来说,则可采用南向或北向外窗。
7.1.9工艺性空调区的外窗应符合下述要求:
1,温度波动范围小于±1.0℃时,外窗宜设置在北向;2,温度波动范围为±1.0℃时,不应有东西向外窗;3,温度波动范围为±0.5℃时,不宜有外窗,如有外窗应设置在北向。
【条文说明】7.1.9工艺性空调区的外窗朝向。
按照调查、实测和剖析:当温度容许波动范围小于±1.0℃时,从技术上来看,可以不限制外窗朝向,但从增加空调系统造价考虑,应尽量采用北向外窗;温度容许波动范围为±1.0℃的空调区,因为东、西向外窗的太阳幅射热可以直接步入人员活动区,故不应有东、西向外窗;据实测,温度容许波动范围为±0.5℃的空调区,对于单层毛玻璃的北向外窗,室外外温差为9.4℃时,窗对温度波动的影响范围在200mm以内,故如有外窗,应北向。
7.1.10工艺性空调区的门和门斗,应符合表7.1.10的要求。舒适性空调区开启频繁的外门,宜设门、旋转门或弹簧门等,必要时设置空气幕。
【条文说明】7.1.10从调查来看,通常空调区的外门均设有门斗,内门(指空调区与非空调区或过道相通的门)通常也设有门斗(过道两侧都是空调区的除外,在这些情况下,门斗设在过道的两端)。与邻温度差较大的空调区,设计中也有未设门斗的,但在使用过程中,因为门的开启对温度波动影响较大,因此在后来也采取了一定的举措。按上海、上海、南京、广州等地空调区的实际使用情况,规定门右侧温差小于或等于7℃时,应采用保温门;同时对工艺性(即对室外气温波动范围要求较严格的)空调区的内门和门斗,作了如条文中表7.1.10的有关规定。对舒适性空调区开启频繁的外门,也作了宜设门斗,必要时设置空气幕的规定,并降低了宜设置旋转门、弹簧门等要求。旋转门或弹簧门在现今的建筑物中被广泛应用,它能有效地抵挡通过外门的冷、热空气渗透。
7.1.11功能复杂、规模较大的公共建筑的空气调节系统方案设计时,宜通过全年煤耗剖析和投资及运行费用等的比较,进行优化设计。
【条文说明】7.1.11空气调节系统方案比较要求。对规模较大、要求较高或功能复杂的建筑物,在确定空调方案时,原则上宜对各类可行的方案及运行模式进行全年煤耗剖析,能够使系统的配置最合理,进而实现系统设计、运行模式及控制策略的最优化。
7.2空调负荷估算
7.2.1除在方案设计或初步设计阶段可使用热、冷负荷指标进行必要的计算外,施工图阶段应对空调区进行夏季热负荷和冬季逐条逐时冷负荷估算。
【条文说明】7.2.1逐时冷负荷估算的要求。强制条文。近年来,全省各地暖通工程设计过程中滥用单位冷热负荷指标的现象非常普遍。计算的结果其实总是偏大,并由此引起“一大三大”的后果,即总负荷偏大,因而造成主机偏大、管道输送系统偏大、末端设备偏大。由此给国家和投资者带来巨大损失,给节能和环保带来的潜在问题也是显而易见的,因此作此强制。
7.2.2空调区的夏天估算得热量应按照下述各项确定:
1,通过围护结构传入的热量;2,通过外窗步入的太阳幅射热量;3,人体散热量;4,照明散热量;5,设备、器具、管道及其他内部热源的散热量;6,乳品或物料的散热量;7,渗透空气带入的热量;8,伴随各类散湿过程形成的热容量。
7.2.2空调区的夏天得热量。在估算得热量时,只能估算空调区域得到的热量(包括空调区自身的得热量和由空调区外传入的得热量,比如分层空调中的对流热转移和幅射热转移等),处于空调区域之外的得热量不应估算。明晰强调乳品的散热量应给以考虑,由于该项散热量对于若干民用建筑(如酒店、宴会厅等)的空调负荷影响颇大。
7.2.3空调区的夏天冷负荷应按照各项得热量的种类和性质以及空调区的蓄热特点,分别进行估算。
7.2.3本条从现代负荷估算方式的基本原理出发,规定了估算冬季冷负荷所应考虑的基本诱因,指出强调得热量与冷负荷是两个不同的概念。以空气调节屋子为例,通过围护结构步入卧室的,以及卧室内部散出的各类热量,称为卧室得热量。为保持所要求的室外气温必须由空气调节系统从屋子带走的热量称为卧室冷负荷。二者在数值上不一定相等,这取决于得热中是否富含时变的幅射成份。当时变的得热量中富含幅射成份时或则其实时显得热曲线相同但所含的幅射比率不同时,因为步入卧室的幅射成份不能被空气调节系统的送风清除,只能被卧室内表面及室外各类陈设所吸收、反射、放热、再吸收,再反射、再吸热……在多次吸热过程中,因为卧室及陈设的蓄热、放热作用,得热当中的幅射成份逐新转化为对流成份,即转化为冷负荷。其实,此时得热曲线与负荷曲线不再一致,比起后者,前者线型将形成峰值上的衰减和时间上的延后,这对于缩减空气调节设计负荷有重要意义。
7.2.4下述各项得热量不应将其逐时值直接作为冷负荷,并按非稳定传质方式估算其产生的冷负荷:
1,通过围护结构步入的非稳态传质得热量;2,透过外窗步入的太阳幅射得热量;3,人体散热得量;4,非全天使用的设备、照明灯饰的散热得量等。
7.2.4明晰规定了按非稳态传质方式进行负荷估算的各类得热项目。
7.2.5下述各项得热量,可按稳定传质方式估算其产生的冷负荷:
1,温度容许波动范围≥±1℃的舒适性空调区,通过非重型墙面步入的传质量;2,空调区与邻室的夏天温差>3℃时,通过隔墙、楼板等内围护结构步入的传质量;3,人员密集场所、间歇供冷场所的人体散热量;4,全天使用的照明散热量,间歇供冷空调区的照明和设备散热量等;5,新风带来的热量。
【条文说明】7.2.5明晰规定了按稳态传质方式进行负荷估算的各类得热项目。
7.2.6空调负荷宜采用建筑冷负荷估算软件进行估算;采用手算时,宜按以下方式进行估算:
1通过围护结构步入的非稳态传质产生的逐时冷负荷,宜按式(7.2.6-1)估算:1()=−(7.2.6-1)
式中:CLE——外墙、屋顶或外窗产生的逐时冷负荷(W);K——外墙、屋顶或外窗传质系数[W/(m2·℃)];F——外墙、屋顶或外窗传质面积(m2);w1t——外墙、屋顶或外窗的逐时冷负荷估算气温(℃),可按本规范附表H选用;nt——夏季空调室外估算气温(℃)。
2透过玻璃窗步入的太阳幅射得热产生的逐时冷负荷按式(7.2.6-2)估算:=(7.2.6-2)
式中:CLW——透过玻璃窗步入的太阳幅射得热产生的逐时冷负荷(W);CclW——冷负荷系数,可按本规范附表H选用;Cz——窗遮挡系数,可按本规范附表H选用;DJmax——日射得热质数最大值,可按本规范附表H选用;FW——窗玻璃净面积(m2)。
3人体、照明和设备等散热产生的冷负荷,宜按式(7.2.6-3)估算:CLCCQ=cl(7.2.6-3)
式中:CL——人体、照明和设备等散热产生的逐时冷负荷(W);Ccl——冷负荷系数,可按本规范附表H选用;C——修正系数,可按本规范附表H选用;Q——人体、照明和设备散热量。
【条文说明】7.2.6目前空调负荷估算主要有纹波法和传递函数法两种方式,两者建模方式虽不同,但均能满足空调冷负荷估算要求。经研究比较,估算结果具有较好一致性。因为空调负荷估算是一个复杂的动态过程,建议采用计算机软件估算;条件不具备时,也可按附表H提供数据进行估算。
7.2.7对可按稳定传质方式估算的冷负荷,其室内或邻室估算气温及传质产生的冷负荷,宜按下述情况分别确定:
1对于温度容许波动范围小于或等于±1.0℃的空调区,其非重型墙面的室内估算气温可采用近似室内估算日平均综合气温;按式(7.2.7-1)估算:αρ=+(7.2.7-1)
式中:zpt——夏季空调室内估算日平均综合气温(℃);
wpt——夏季空调室内估算日平均气温(℃),按本规范第4.1.10条的规定采用;pJ——围护结构所在朝向太阳总幅射亮度的日平均值(W/m2);ρ——围护结构外表面对于太阳幅射热的吸收系数;αw——围护结构外表面传热系数[W/(m2·℃)]。
2对于隔墙、楼板等内围护结构,当邻室为非空调区时,采用邻室估算平均气温,按式(7.2.7-2)估算:=t+Δt(7.2.7-2)
式中:lst——邻室估算平均气温(℃);wpt——同式(7.2.7-1);lsΔt——邻室估算平均气温与夏天空调室内估算日平均气温的差值(℃),宜按表7.2.7采用。
3对于温度容许波动范围小于或等于±1.0℃的空调区,其非重型墙面传质产生的冷负荷,可近似按式(7.2.7-3)估算。()=−(7.2.7-3)
式中:CLE、K、F、nt——同式(7.2.6-1);zpt——同式(7.2.7-1);
注:当楼顶处于空调区之外时,只估算楼顶传质步入空调区的幅射部份产生的冷负荷。
4空调区与邻室的夏天温差小于3℃时,宜按式(7.2.7-4)估算通过隔墙、楼板等内围护结构传质产生的冷负荷:()=−(7.2.7-4)
式中:CLEin——内围护结构传质产生的冷负荷(W);K、F、nt——同式(7.2.6-3);
lst——邻室估算平均气温(℃)。
7.2.8空调区的夏天冷负荷应满足下述规定:
1舒适性空调区,春季可不估算通过地面传质产生的冷负荷;工艺性空调区有墙面时,宜估算距墙面2m范围内地面传质产生的冷负荷;
2估算人体、照明和设备等冷负荷时,应考虑人员的群集系数、同时使用系数、设备功率系数和通风保温系数等;
3高大空间采用分层空调时,可按全室空调逐时冷负荷的综合最大值减去大于1的经验系数,作为空调区的冷负荷。
【条文说明】7.2.8空调区的夏天冷负荷。地面传质产生的冷负荷:对于工艺性空气调节区,当有墙面时,距墙面2m范围内的地面,受室内温度和太阳幅射热的影响较大,测得地面的表面水温比温度高1.2~1.26℃,即地面气温比西墙面的内表面水温还高。剖析其缘由,可能是混凝土地面的K值比西墙面的要大一些的缘故,所以规定距墙面2m范围内的地面须估算传质产生的冷负荷。对于舒适性空气调节区,春季通过地面传质产生的冷负荷所占的比列很小,可以忽视不计。人体、照明和设备等散热产生的冷负荷:非全天工作的照明、设备、器具以及人员等室外热源散热量,因具有时变性质,且包含幅射成份,所以这种散热曲线与它们所产生的负荷曲线是不一致的。按照散热的特性和空气调节区的热工状况,根据负荷估算理论,根据给出的散热曲线可估算出相应的负荷曲线。在进行具体的工程估算时.可直接查估算表或使用计算机程序求解。人员“群集系数”,系指人员的年纪构成、性别构成以及密集程度等情况的不同而考虑的折减系教。年纪不同和性别不同,人员的小时散热量就不同。诸如成年男子的散热量约为成年女子散热量的85%,儿童散热量相当于成年女子散热量的75%。设备的“功率系数”,系指设备小时平均实耗功率与其安装功率之比。设备的“通风保温系数”,系指考虑设备有无局部排风设施以及设备热表面是否保温而采取的散热量折减系数。高大空间空调负荷:公共建筑高大空间通常借助合理的气流组织,仅对上部空间(空气调节区)进行空气调节,其下部较大空间则采取通风排热,该空气调节方法称为分层空气调节。分层空气调节都具有较好的节能疗效,通常可达30%左右,其空调负荷可按全室空调逐时冷负荷的综合最大值减去大于1的经验系数进行估算。
7.2.9空调区的夏天估算散湿量应按照散湿源的种类,分别选用适合的人员群集系数、同时使用系数以及通风系数等,并依照下述各项确定:
1,人体散湿量;2,渗透空气带入的湿量;3,物理反应过程的散湿量;4,各类闷热表面、液面或液流的散湿量;5,乳品或二氧化碳物料的散湿量;6,设备的散湿量;7,地下建筑围护结构的散湿量。
【条文说明】7.2.9空气调节区的散湿量确定。散湿量直接关系到空气处理过程和空气调节系统的冷负荷。把散湿量的各个项目一一列举,单独产生一条,是为了把湿量问题提得愈发明晰,但是与本规范7.2.2条8款相呼应,指出了与显热得热量性质不同的各项有关的热容得热量。
本条所说的人员“群集系数”,指的是集中在空气调节区内的各种人员的年纪构成、性别构成和密集程度不同而使人均小时散湿量发生变化的折减系数。诸如儿童和成年男子的散湿量约为成年女子相应散湿量的75%和85%。考虑人员群集的实际情况,将会把往年估算偏大的湿负荷减少出来。
“通风系数”,系指考虑散湿设备有无排风设施而采用的散湿量折减系数。当根据本规范第7.2.6条从有关工具书中查找通风美白系数时,“设备无保温”情况下的通风保温系数值,即为本条文的通风系数值。
7.2.10空调系统的夏天冷负荷应满足下述规定:
1设有体温自控时,空调系统夏天总冷负荷按所有空调区作为一个整体空间进行逐时冷负荷估算所得的综合最大小时冷负荷确定;无气温自控时,空调系统夏天总冷负荷按所有空调区逐时冷负荷的累计值确定;
2空调系统夏天总冷负荷应记入各项有关的附加负荷。
3应考虑各空调区在使用时间上的不同,采用大于1的同时使用系数。
【条文说明】7.2.10空气调节系统的夏天冷负荷。强制条文。按照空气调节区的同时使用情况、空气调节系统类型及控制方法等各类情况的不同.在确定空气调节系统夏天冷负荷时,主要有两种不同算法:一个是取同时使用的各空气诵节区逐时冷负荷的综合最大值,即从各空气调节区逐时冷负荷相乘然后得出的数列中找出的最大值;一个是取同时使用的各空气调节区冬季冷负荷的累计值,即找出各空气调节区逐时冷负荷的最大值并将它们相乘在一起,而不考虑它们是否同时发生。后一种方式的估算结果似乎比前一种方式的结果要大。
比如:当采用变风量集中式空气调节系统时,因为系统本身具有适应各空气调节区冷负荷变化的调节能力,此时即应采用各空气调节区逐时冷负荷的综合最大值;当末端设备没有室控温制装置时,因为系统本身不能适应各空气调节区冷负荷的变化,为了保证最不利情况下达到空气调节区的温温度要求,即应采用各空气调节区冬季冷负荷的累计值。