潔淨室的設計計算--空調負荷的（de）計算

1、外牆、屋頂瞬變傳熱引起（qǐ）的冷負（fù）荷
外牆、屋頂屬不（bú）透明圍護結構，在日射和室外氣溫的共同作用下，由外（wài）牆、屋頂瞬變傳熱引起的逐時冷負荷均可按下式計算：

式中（zhōng），CL為瞬變傳熱引起的逐時冷（lěng）負荷（W）；
    F為外牆、屋麵麵積（m²）；
    t_n為（wéi）室內（nèi）設計溫度（℃）；
    t_1n為外牆、屋麵的冷負荷計算溫度（dù）的逐（zhú）時值（℃）；計算時刻的選取和一般（bān）空調（diào）相同（tóng），通常可在8時至18時中，每隔1h取一個計算時刻；有經（jīng）驗者可根據（jù）具體情況，減少計（jì）算的時刻點，如可從12時算（suàn）至17時；
    K為外（wài）牆、屋麵的傳熱係數［W/（m²﹒℃）］；如果潔淨室在內區，外牆引（yǐn）起（qǐ）的冷負荷為零；如果潔淨室靠近（jìn）外牆（qiáng），傳熱係數的計算應考慮內、外圍護結構之間空氣間隙的熱阻。若間隙間（jiān）的空氣被裝修材料封閉，可按多（duō）層（céng）複合壁計算K值；當內層結構為彩鋼夾芯板，則計算K值時隻考（kǎo）慮由夾芯（xīn）材料（liào）、空氣層、外牆組成的複合壁，可忽略夾（jiá）芯兩麵的彩鋼板的熱阻影響。如果（guǒ）空氣間隙未被（bèi）裝修材料（liào）封閉，把靠外牆的潔淨室按內區處理。這裏的空氣間隙就變成非空調空間。這時（shí），隻需計算（suàn）非空調空間對該潔淨室的傳熱負荷。
對於室溫允許波動範圍大（dà）於或等於±1℃的工藝（yì）性空調房間，其非（fēi）輕（qīng）型外牆傳熱形成的冷負荷，可近似按照穩態傳熱計算(參見《采暖通風與（yǔ）空氣調節（jiē）設（shè）計規範》GB50019-2003的規定)。
即：

式中，CL、K、F、t_n同式；
t_zp為夏季空氣調節室外計算日平均綜（zōng）合溫度（℃）；
t_wp為夏季空（kōng）氣調節室外計算日平均溫（wēn）度（℃）；
ρ為圍護結（jié）構外表麵對於太陽輻射（shè）熱（rè）的吸收係數；
Jp為圍護結構所在朝向（xiàng）太陽總輻射照度（dù）的日平均值（W/m²）；
α_w為圍護結構外表麵（miàn）換熱係數［W/（m²﹒℃）］。
由於（yú）潔淨室特殊的雙（shuāng）層外圍護結構，外牆傳熱係數K值按多（duō）層複合壁計算（suàn）用式（shì）CL=FK（t_zp-t_n）算出的非輕型外牆傳熱形成的冷負荷與采用冷負（fù）荷係數法算出的冷負荷相差不大。這（zhè）就是前麵所提到的當內層（céng）材料的保溫性能好時(如彩鋼夾芯板)不透明圍護結構引起（qǐ）的冷負（fù）荷可按穩（wěn）定傳熱計算的依據之一。
潔淨室吊頂以上都留有足夠（gòu）的夾層空（kōng）間來安裝管道、設備，即使是（shì）位於頂層的潔淨（jìng）室，由於這個夾（jiá）層的存在，屋頂的瞬變傳熱引起的冷負荷可不必計算，而隻需計算相當於非空調（diào）房間的夾層對潔（jié）淨室傳熱而產生的（de）冷負荷。潔淨室的裝修，由於需要吸收土建施工的誤差，其牆板緊貼土建外圍護結構的很少，一般都留有較大的間隙。根據前麵的分析，當把這個間隙按非（fēi）空調房間（jiān）對（duì）待時，對於非輕型外牆和屋頂（dǐng）瞬變（biàn）傳熱形（xíng）成的（de）冷負荷可以不（bú）做計算，把該潔淨室按內區對待（dài）(緊貼土建外牆的潔淨室除外)。
2、內牆、樓板傳熱引起（qǐ）的（de）冷負（fù）荷
當潔淨室（shì）與鄰室的夏季溫差大於3℃時，通過內牆（qiáng）、樓板傳熱引（yǐn）起的冷負荷可按下式計算：
式中（zhōng），CL為內圍護結構傳熱形式的冷負（fù）荷（W）；
    K為內圍護結構的傳熱係數［W/（m²﹒℃）］；
    F為內圍（wéi）護（hù）結構的傳熱麵積（m²）；
    t_n為室內設計溫度（℃）；
    t_1s為鄰室計算平均溫度（℃）；其值按下式計算：

式中，t_wp為夏季空調室外計算日平均溫度（℃）；
   Δt_1s為鄰室計算（suàn）平均溫度與（yǔ）夏季空調室外計算日平（píng）均溫度的差值（℃）；宜按下表選用：

3、外玻璃窗瞬變傳熱引起的（de）冷負（fù）荷
許多潔淨（jìng）室是不允許設計外玻（bō）璃窗的，對於潔淨度（dù）級（jí）別要求低（dī）的潔淨（jìng）室，雖然允許設（shè）計外玻璃窗，但必須保證（zhèng）是密封固定（dìng）窗。根據潔淨室的建築結構（gòu）特征，大多采用兩層固定（dìng）密（mì）閉玻璃窗。當（dāng）潔淨室按內區對待（dài）時，其玻（bō）璃（lí）窗傳熱按內窗考慮；當潔淨室的牆板緊貼土建外牆或土（tǔ）建外牆經表（biǎo）麵塗層處理作為潔淨室牆麵時，在室內外溫差作（zuò）用下，通過外玻璃窗的瞬（shùn）變傳熱引起的冷負荷可按（àn）下式計算（suàn）：

式中，CL為外玻璃窗瞬（shùn）變傳熱引起的逐時冷負荷（W）；
   F為窗口麵積（m²）；
   K為（wéi）外玻璃窗（chuāng）的傳熱係數［W/（m²﹒℃）］；
   C為玻璃窗傳熱係數修正值；
   t_1m為外玻璃窗冷負荷計算溫度的逐時值（℃）；
   t_d為玻璃窗的地點修正值。
4、玻璃窗日射得熱引起的冷負荷（hé）
不考慮外遮陽（yáng）時，透過玻璃窗進入室內的日射得熱形（xíng）成的逐（zhú）時冷負荷可按（àn）下式計算：

式中，CL為透過玻璃窗進入（rù）室內的日射得熱形成的冷負荷（W）；
   F為玻璃窗的淨麵積（m²）；
   C_s為窗玻璃的遮（zhē）陽係數，其定義為實際玻璃（lí）的日射得熱與標準窗玻璃的日射得熱之比；因為潔淨（jìng）室的玻璃（lí）窗不允許設置窗簾之（zhī）類的內（nèi）遮陽設施，不考慮窗內遮陽設施（shī）的遮陽係數；
   D_J.max為日射（shè）得熱因素（sù）大值（W/m²）
   C_CL為無內（nèi）遮陽的冷負荷係數，以北緯27°30′為界，以（yǐ）北的地區為北區，以（yǐ）南的地區為南區。
5、地麵傳熱引起的冷負荷
參照《采暖通風與空氣調節設計規範》（GB 50019-2003）的規定，若潔淨室內的空調屬（shǔ）舒適性的，夏季可不計算通過地麵傳熱引起的冷負荷；當潔淨室位於低層，下麵無地下室（shì）且有外牆時，對工藝性空調，宜計算距外牆2m範圍內（nèi）的地麵傳熱形成的冷負荷。
6、室內熱源散熱（rè）形成的冷負荷
潔淨室內的熱源散熱主要是指室（shì）內工藝設備散熱、照明散熱、人體散熱等。設備種類較多，有（yǒu）些設備隻能滿足生產工藝的功（gōng）能，對保溫、隔熱等方麵存在先天缺陷，在運行過（guò）程中散發大（dà）量的熱量、濕量及粉塵。在設計時應充分調研、仔細研究，不能單獨按相關計算公式進行冷負荷計算。否則，設備形成的冷（lěng）負荷太大，即使是潔淨室的大風量也難以消除餘熱餘（yú）濕。因此，要（yào）求設計人員仔細了解（jiě）工藝過程，通過隔熱、排熱（rè）等措施，在方案階段就考慮節能措施，不能等大量的熱散發至室內後再進（jìn）行空調降溫。
在采用冷負荷係數法計算室內電動設備形成（chéng）的冷負荷時，電動設備的額定功（gōng）率隻反（fǎn）映裝（zhuāng）機容量，實際的大運行功率往往小於裝機容量，而實際的運行功率也（yě）要比大功率小。所以，在（zài）計算冷負荷時一（yī）定要考慮這些（xiē）因素。
室內熱源散熱包括顯熱、潛熱兩部分。潛熱散熱直接成為室內的瞬時冷負荷，顯熱散熱中（zhōng）隻有以對（duì）流形式散出的熱量成為室內瞬時冷負荷，而以輻射形式散出的熱量先被周圍（wéi）壁麵及物體的表麵吸收，然後逐漸以對流方式散出，形成滯（zhì）後的冷負荷。所以，應分析各種設備的散熱特點，采用相應的冷負荷係數。
（1）設備顯熱冷負荷
計算公式：CL=C_CLQ
式中，CL為設備散熱形成的冷負荷（hé）（W）；
   C_CL為設備散（sàn）熱冷負荷係（xì）數（shù）；
   Q為（wéi）設備散熱量（W）。
當設備和電動機都在室內時：Q=1000n₁n₂n₃N/η
當隻有設備在室內時：Q=1000n₁n₂n₃N
當隻有電動機在室內時：Q=1000n₁n₂n₃N（1-η）/η
式中，N為設備的安裝功率（lǜ）（kW）；
   η為電（diàn）動機效率；
   n₁為（wéi）同時使用係數，通過了解工藝過程來確定；
   n₂為利用（yòng）係數，反映安裝功率（lǜ）的利用程度，一般（bān）取0.7～0.9；
   n₃為負荷係數（shù），反映了平均負荷達到大負（fù）荷的程（chéng）度；精密機床取（qǔ）0.15～0.4，一般可取0.4～0.5。
以上各係數對負荷計算影響較大，特別是安裝功率較大時，其影響更為明顯。所以在計算時應仔細分析，必（bì）要時現場考察同類設備的實際（jì）運行情況，以確定各項係數。
電熱設備散熱量：無保溫密閉罩時，計算公式為：Q=1000n₁n₂n₃n₄N（W）
式中，n₄為（wéi）排風帶走的熱量的係數，一般取0.5。
（2）照明散熱形式的冷負荷
計算公式：CL=C_CLQ
式中（zhōng），CL為（wéi）照明散熱形成的冷負荷（W）；
   C_CL為照明散熱冷負荷係數；
    Q為照明設備散熱（rè）量（W）。
白熾燈：Q=1000N（W）
熒光燈：Q=1000n₁n₂N（W）
式中（zhōng），N為照（zhào）明設備所需功率（kW）；
   n₁為鎮流器消（xiāo）耗功率係數（shù），當明裝（zhuāng）熒光燈的鎮流器在室內（nèi）時，取1.2；當暗裝熒光燈的鎮流器裝在（zài）頂棚內時取0.1；
   n₂為燈罩隔（gé）熱係（xì）數（shù），當罩的上部穿孔時取0.5～0.6，無孔時取0.6～0.8，潔淨室淨化燈無（wú）孔，故取0.6～0.8。
（3）人體散熱形成的冷負荷
計（jì）算公式：CL=C_CLnq_s
式中（zhōng），CL為人體散熱形成的冷負荷（hé）（W）；
   C_CL為人體散熱的冷（lěng）負荷係數；
   q_s為不同室溫（wēn）和勞動性質成（chéng）年男子散熱量；
   n為室內人數。
（4）室內濕源散濕引起的潛熱冷負（fù）荷
如果潔淨室內有一（yī）個熱的濕表麵，水（shuǐ）分被熱源加熱而蒸發，那麽該設施與室內空氣既有顯熱交換又有潛熱交（jiāo）換。顯熱交換取決於其表麵與室內空氣的傳熱溫差（chà）和傳熱麵積，散（sàn）濕量可由下式計算（suàn）：

式中，P_b為（wéi）水表麵溫度下的飽和空氣的水蒸（zhēng）氣分（fèn）壓（yā）力（Pa）；
   P_a為空氣中水蒸氣分壓力（Pa）；
   F為水的蒸發表麵積（m²）；
   B₀為（wéi）標準大氣壓力，101325Pa；
    B為當地實際大氣壓力（Pa）；
   β為蒸發係數［kg/（N.s）］；β=（α+0.00363ν）10^-5；
   α為不同水溫下的擴散係數［kg/（N.s）］，見下表：
   ν為水麵上周圍空氣的流速（m/s）。

如果潔淨室內的濕表麵是通過吸收空氣中的顯熱量蒸發的，而（ér）無其它的加熱源，則室內的總得熱（rè）量沒有增加，隻有部分顯熱負荷（hé）轉化為潛熱負（fù）荷。
如果潔淨室內有一個蒸汽散發源（yuán），則散濕量即為散入室內的蒸汽量。
計算出潔淨室內各項散濕量D_i後，總散濕量W=ΣD_i，則室內散濕源引起的潛熱冷負荷為：
CL=（2500+1.84t_n）W（W）