冬季空調熱負荷計算為什麽要用穩態計算，而不像夏季用逐時負荷計算呢？

2015-02-28科學

結論：使用穩態計演算法計算冷負荷，冷負荷峰值會估計過高、峰值出現的時間也會估計錯誤。

動態計算 (time-dependent) 並不是單純的逐時計演算法，而是需要考慮蓄熱能力，列出能量守恒，數值法求解微分方程式的一種較為復雜計算方法。
計算熱負荷時，房間得熱最小值決定了熱負荷的峰值；計算冷負荷時，房間得熱最大值決定了冷負荷的峰值。因此 計算熱負荷時，房間得熱一般是次要因素；計算冷負荷是，房間得熱是主要因素之一。房間得熱，造成了兩種負荷需要兩種不同的計算方式。
國內的冷負荷計算運用諧波反應法/傳遞函數法，德國的冷負荷計算標準VDI 2078使用2-Kapazität-Modell（兩電容模型）， 這幾種計算方法的最主要的特點以及最大的共同點，就是考慮了建築蓄熱能力 。 建築蓄熱能力會導致：

延遲效應 ：光照得熱、人體散熱、器材發熱這些會對建築物形成瞬時的負荷，這些負荷可以分成兩種：輻射得熱以及對流得熱。房間內部空氣直接獲得對流熱，由於空氣的蓄熱能力較低，對流得熱造成空氣溫度在短時間內就會上升。輻射得熱會被建築物的各個表面吸收，但由於房間表面（墻體）的蓄熱能力較高，輻射得熱要在一定時間之後才會造成房間各個表面溫度上升，房間表面溫度上升之後，與空氣進行熱對流，導致空氣溫度上升。可見， 由於建築蓄熱，輻射得熱有一定的延遲效應。

峰平效應：建築蓄熱除了產生延遲效應之外，還會產生「峰平」效應。 我們來算一個簡單的例子，假設室外溫度不變，房間的單位蓄熱能力是15Wh/(m2*K)，某一時刻房間的光照總得熱是30W/m2，一小時之後，房間的溫升是30/15 = 2攝氏度，如果房間的單位蓄熱能力是50Wh/(m2*K)，那一小時之後，溫升只有30/50 = 0.6攝氏度。可見，蓄熱能力越大，得熱所造成的溫升就越小，所造成的動態冷負荷就越小，瞬時冷負荷峰值被蓄熱能力填平。

綜合上述兩點，瞬時冷負荷與房間蓄熱能力的關系可以由下圖表示（圖片出自空氣調節第三版P35，中國建築工業出版社，作者趙榮義，侵權刪）

實線是瞬時負荷，也是穩態計算出的結果。虛線是各種不同蓄熱能力導致的實際負荷。可以看出，如果使用穩態演算法計算冷負荷，冷負荷的最大值會估計過高。建築蓄熱能力越大，靜態計算的最大值和實際負荷最大值偏差也越大。（輕型結構例：木質結構，重型結構例：鋼筋混凝土）

P.S.: 負荷計算並不是必須使用穩態演算法 ，熱負荷也可以采用動態演算法，計算的結果較為精確，但是 動態演算法一般所需計算時間較長成本較高 （需要電腦進行較大量的運算求解微分方程式、輻射角系數等），所以一般不采用動態演算法。負荷並不需要高精度，所以就算有精度需求，一般也只會采用簡化的動態演算法。