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建筑科学

手动J和暖通空调设计

设计温度,负载计算和超大HVAC系统

图1 / 2
在进行手动J负载计算时,正确的设计温度至关重要。
图片来源:Steve 2.0,来自flickr.com,根据知识共享许可使用
在进行手动J负载计算时,正确的设计温度至关重要。
图片来源:Steve 2.0,来自flickr.com,根据知识共享许可使用
使用错误的设计温度会导致空调系统过大。
图片来源:Energy Vanguard

我们在进步!随着对能源法规和能源效率项目的重视,比如能源之星新住宅,越来越多的家庭手动加热和冷却负荷计算这些天。这样做的目的是为了加热和冷却系统的尺寸合适,因为过大的系统会有问题(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合适的。

Martin Holladay报道一个伟大的系列最近在供暖和冷负荷计算,他已经深入研究了很多细节,这是选择合适尺寸的暖通空调设备的第一步。他在他关于冷负荷计算的文章中提到你必须使用正确的设计条件,但这究竟意味着什么?如果你了解Manual J,你可能知道它们是什么,但我想在这个话题上更深入一些。

天气越来越热了

许多暖通空调系统变大的原因之一是在负荷计算中使用了错误的设计温度。下面是要点:

  • 房屋在冬天将热量散发到室外,在夏天从室外获得热量。
  • 热量损失或增加的速率取决于内部和外部的温差。
  • ASHRAE这样(一群对暖通空调略知一二的工程师)有一张冬季和夏季室外设计温度表。
  • ACCA(空调承包商行业协会)的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,通常会超过推荐的设计温度。

你家内外的温度是不断变化的。有时你的家失去或获得的热量很低,有时很高。即使在一天的过程中,负荷也会发生变化。例如,我们可能会在夏天的晚上达到70华氏度的最低温度,而在白天达到96华氏度的最高温度,并且负载一直在变化。

如果我们试图将室内空气温度保持在75华氏度,那么早上的温差接近于零,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,当温度条件发生变化时,大多数安装在家中的空调无法改变其提供的冷却量。是的,有些系统的容量是可变的,比如微型分体式热泵,但大多数是固定容量。

99%和1%

进入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呢?

冬季:99%设计温度。这是根据30年平均值计算的,你所在地区一年中99%的时间都保持在以上的室外温度。反过来说,你居住的室外空气在一年中只有1%的时间比这个温度更冷。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,根据30年的平均值,你所在的位置在一年中只有1%的时间高于这个温度。在亚特兰大,这个数字是91华氏度,所以我们一年中只有88个小时的温度高于这个温度。

偶尔,你会遇到97.5%和2.5%的设计温度。不是你想的那样。这些数字的定义不同,不再使用。由于定义不同,温度非常接近99%和1%的设计温度。

室外设计温度与室内设计温度(70°F和75°F)之差为ΔT,应纳入负荷计算。

为暖通空调承包商辩护

暖通空调承包商不喜欢因为舒适度的抱怨而被叫回去,而超大尺寸解决了这个问题一些舒适的投诉。当然,暖通空调承包商无法控制建筑的围护结构,通常也不知道房子会有多少渗透。菲尔·穆茨,暖通空调专家之一Moncrief供暖和空调在亚特兰大,最近写了关于这个问题Energy Vanguard Facebook页面

房屋很少按照设计建造,这意味着阻塞/绝缘/密封几乎总是达不到设计要求。7月中旬,也就是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人大喊大叫,而不是对隔热材料的人。

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一些问题上做得更好。多年来,像“能源之星”这样的项目要求进行检查、测试,并配备手动负载的设备,所以我们知道,如果做得好,这是可以工作的。当做负荷计算的人得到更好的关于围护结构的数据时,负荷计算的结果将更好地匹配新住宅的负荷,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

尽管如此,任何准备新房或进行大规模改造的人都应该坚持使用精确的Manual J负荷计算和与负荷相匹配的设备。如果你是一个建筑商,房主,或她的评级检查手册J报告,你应该看的第一件事是室外设计温度。应匹配来自ASHRAE的99%和1%的设计温度,这些温度也在ACCA手册J的表1A中给出。

如果1%的夏季设计温度是91°F,就像亚特兰大一样,Manual J报告显示负载计算是在97°F下完成的,这将导致空调过大。实际上,即使负载计算使用91华氏度,设备也会过大,因为协议中内置了大约15%的超大尺寸。让你的设备适合设计负荷,而不是极限负荷。也许近年来天气越来越热,但最好还是使用基于30年平均值的设计温度,而不是去年夏天3小时的温度。

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Allison A. Bailes III博士是一个演讲者他是乔治亚州迪凯特市能源先锋公司的创始人,作家、建筑科学顾问。他拥有物理学博士学位,并撰写了能源先锋博客。他也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

    暖通空调的家伙有吹风机门,风管喷射器和通风罩
    佛罗里达州杰克逊维尔的设计温度为32 / 94。我会稍微调整一下这些值,以考虑到小气候的差异,如果房子沿着水道或在茂密的树林里,通常会调整到更温和的值。

    除了最注重预算的变化(如出租物业),我们做一个鼓风机门和风管爆破。这就证实了我们输入Man J的数字。

    我的目标是销售尽可能小的暖通空调系统,但不要太小。

  2. P2SDGo6mKr||# 2

    负载钙
    试试每吨平方英尺。什么是手册?

  3. elcam84||# 3

    J很棒,但有点脱离现实
    我完全同意使用手动J,它在计算热量损失和增加方面很好。但说到那1%的人,他们的数字在很多地方都不是很最新。在DFW的这一部分,1%的温度是99*。到目前为止,我已经用了5年的时间来计算我们当地的1%临时工,到目前为止,我们平均每年有350个小时超过99*。这5年1%的温度等于102*。

    在过去,我曾拜访过那些设计良好的系统的房子,这些系统都是按照规定的,其中一些是能源之星的房子。抱怨的是夏天的冷却不足。问题是,由于遵循手动J设计温度,这些系统最终尺寸太小,因此房屋在平均炎热的日子里只能维持80华氏度左右。两年前,在我们连续几天有110度或更高的日子里,这些房子保持85度,从中午之前到晚上9点左右,交流电不停地运行,然后再次开始循环。
    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,一个较小的系统所感知到的节省并没有通过嗅探测试。在那个区域,我们在晚上也不会真正降温,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现实,使用30年的平均值有点太长了,同时考虑到这些系统将不会在一个房子里使用10-15年,过去10年比过去30年更能反映未来10年的情况。
    今年夏天这里很温和,我们已经在99度以上的300小时左右了……

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