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建筑科学

手册J和HVAC设计

设计温度、负荷计算和超大HVAC系统

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在进行手动J负荷计算时,正确的设计温度是至关重要的。
图片来源:Steve 2.0,来自flickr.com,在创作共用许可下使用
在进行手动J负荷计算时,正确的设计温度是至关重要的。
图片来源:Steve 2.0,来自flickr.com,在创作共用许可下使用
使用错误的设计温度会导致空调系统尺寸过大。
图片来源:能源先锋

我们正在取得进展!随着对能源法规和能源效率项目的重视,如“能源之星新家园”,越来越多的家庭得到了手工J冷热负荷计算这些天。其目的是使加热和冷却系统的尺寸适当,因为过大的系统存在问题(除湿效果差,循环时间短……)。但是,仅仅因为暖通空调承包商做了手动J,这并不能保证系统的大小是正确的。

Martin Holladay一直在跑步一个伟大的系列最近关于供暖和冷负荷他已经深入研究了挑选合适尺寸的暖通空调设备的第一步的许多细节。他在关于冷却负荷计算的文章中提到,你必须使用正确的设计条件,但这到底意味着什么?如果您了解Manual J,您可能知道它们是什么,但我想更深入地讨论这个主题。

天气越来越热了

许多暖通空调系统变大的原因之一是有人在负荷计算中使用了错误的设计温度。以下是概要:

  • 房屋在冬天会从外部流失热量,而在夏天会从外部获得热量。
  • 热量损失或增加的速率取决于内外温差。
  • ASHRAE这样(一群对暖通空调略知一二的工程师)有一个冬季和夏季室外设计温度表。
  • ACCA(空调承包商行业协会)将其Manual J负荷计算程序基于ASHRAE设计温度。
  • 承包商进行负荷计算时,经常会超过建议的设计温度。

你家内外的温度一直在变化。有时你的房子损失或获得的热量很低,有时很高。即使在一天中,负荷也会发生变化。例如,我们可能会在夏天晚上达到70华氏度的低点和96华氏度的高点,一整天,负荷都在不断变化。

如果我们试图将室内空气保持在75华氏度,那么上午的温差接近零,下午则上升到20华氏度左右。随着温差(ΔT)的变化,冷负荷也随之变化。然而,事实证明,大多数安装在家里的空调不能在温度变化时改变它们提供的冷却量。是的,有些系统确实有可变容量,比如微型裂缝热泵,但大多数是固定容量。

99%和1%

输入ASHRAE的设计温度。事实证明,如果你有固定容量的暖通空调设备,这个温度将提供最佳性能。但是ASHRAE的设计温度到底是多少?

冬季:99%设计温度。这是基于30年的平均值,你所在地点在一年中99%的时间内保持在以上的室外温度。反过来,你生活的地方的室外空气在一年中只有1%的时间比这个温度要冷。也就是每年88个小时。在亚特兰大,99%的冬季设计温度是23华氏度。

夏季:1%设计温度。同样,基于30年的平均值,你所在的位置在一年中只有1%的时间会高于这个温度。在亚特兰大,这个数字是91华氏度,所以我们一年中只有88个小时高于这个温度。

偶尔,您会遇到所谓的97.5%和2.5%设计温度。这可能不是你想的那样。这些数字的定义不同,不再使用。因为定义不同,温度非常接近99%和1%的设计温度。

室外设计温度和室内设计温度(70°F和75°F)之间的差异是ΔT,应该进入负荷计算。

为暖通空调承包商辩护

暖通空调承包商不喜欢因为舒适的抱怨而被召回,而尺寸过大可以解决问题一些舒适的投诉。当然,暖通空调承包商无法控制建筑围护结构,通常也不知道房子会有多少渗透。菲尔·穆茨,暖通空调的一个聪明的家伙蒙克利夫采暖空调在亚特兰大,他最近写了关于这个问题能源先锋Facebook主页

房屋很少按照设计建造,这意味着阻挡/绝缘/密封几乎总是达不到设计要求。7月中旬,当客户搬进来几个月后,家里很热的时候,客户会打电话对暖通空调的家伙大喊大叫……而不是隔热的家伙。

随着格鲁吉亚现在要求的测试和验证,我们应该在控制所有家庭的其他问题方面做得更好。多年来,像“能源之星”这样的项目一直要求检查、测试和设备大小为手动加载,所以我们知道,如果做得正确,这是可以工作的。当进行负荷计算的人得到关于包络线的更好数据时,负荷计算的结果将更好地与新房的负荷匹配,暖通空调承包商将不再害怕安装他们认为太小的系统。

核对数字

不过,任何买新房或进行大规模改造的人都应该坚持进行准确的Manual J负荷计算,并配备与负荷匹配的设备。如果你是一名建筑商、房主或HERS评级员,检查Manual J报告,你应该首先查看的事情之一是室外设计温度。应符合ASHRAE的99%和1%的设计温度,这也在ACCA手册J的表1A中给出。

如果1%的夏季设计温度是91华氏度(91°F),就像在亚特兰大一样,一份Manual J报告显示,负荷计算是在97华氏度(97°F)下完成的,将导致一台超大的空调。实际上,即使负载计算使用91°F,设备也会过大,因为协议中有大约15%的尺寸过大。根据设计负荷而不是极端负荷调整设备尺寸。也许近年来天气越来越热,但最好还是使用基于30年平均水平的设计温度,而不是去年夏天3小时的温度。

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Allison A. Bailes III,博士是一个演讲者作者、建筑科学顾问、乔治亚州迪凯特能源先锋(Energy Vanguard)的创始人。他有物理学博士学位能源先锋博客.他还有一本关于建筑科学的书2022年夏天上映。你可以在推特上关注他@EnergyVanguard

3评论

  1. watercop||# 1

    暖通空调的家伙有鼓风机门,管道爆破器和通风罩
    佛罗里达州杰克逊维尔的设计温度为32 / 94。我将稍微调整这些数值,以考虑微气候的差异,如果住宅位于水道沿岸或茂密的树林中,通常会调整为较温和的值。

    除了最具预算意识的更换(如出租物业),我们都做鼓风机门和管道爆破。这使我们输入Man J的数据更加可靠。

    我的目标是销售尽可能小的暖通空调系统,但又不能太小。

  2. P2SDGo6mKr||#2

    负载钙
    试试每吨平方英尺。什么是ManualJ?

  3. elcam84||# 3

    J很好,但是有点脱离现实
    我完全同意使用手动J,它在计算热量损失和增益方面很好。但当涉及到1%时,他们的数据在许多地方都不是最新的。在DFW的这一部分,1%的温度是99*。我回顾了5年(到目前为止)我们当地1%的临时工,到目前为止,我们平均每年350小时,超过99*。5年里1%的温度是102度。

    在过去,我曾经拜访过一些设计良好的房子,这些房子的系统都是照章办事的,其中一些是能源之星。投诉是夏季降温不足。问题是,由于遵循手动J设计温度,这些系统最终尺寸过小,所以在平均炎热的日子里,房子只能保持大约80度。两年前,我们的气温连续几天都在110*以上,这些房子的空调从中午前一直开到晚上9点左右,然后又开始循环,温度一直保持在85*。
    这导致了许多不满意的客户。现在,我们的夏天从晴朗的天气变成炎热的天气,所以当冷却需求较低时,一个较小的系统所带来的节省并没有通过嗅探测试。在那个地区,我们晚上也没有真正的降温,所以晚上也没有明显的节省。就在昨天晚上7点,气温还是100度。

    手动J很好,但设计温度需要更符合实际,使用30年的平均值有点太长了,同时考虑到这些系统不会在房子里10-15年,过去10年比过去30年更能反映未来10年。
    今年夏天这里一直很温和,我们已经在99* 300小时左右……

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