空調設計 (1)空調相關術語 (2)認識各類空調系統 (3)空調計算 Lecture 09 空調設計 (1)空調相關術語 (2)認識各類空調系統 (3)空調計算 Meiling CHEN 2005
空調相關術語 (1) 物質的潛熱 1.溶解(melting)-溶解熱 (吸熱) 每溶解1kg的冰可吸收79.68kcal的熱量, 2.凝結或液化 (condensation) (排熱) 水蒸氣之凝結潛熱為539kcal/kg 3.昇華 (sublimation) (吸熱) 昇華潛熱為136.8kcal/kg 4. 蒸發熱(evaporation) (吸熱) 蒸發潛熱為539kcal/kg 5.凝固 (solidification) (排熱) 凝固潛熱為79.68kcal/kg Meiling CHEN 2005
空調相關術語 (2) Meiling CHEN 2005
冷凍噸 RT (Refrigeration Ton) 空調相關術語 (3) 冷凍噸 RT (Refrigeration Ton) Refrigeration Ton of British System )(USRT) (使1英噸( 2000磅 ) 32℉的水在24hr內變成32℉的冰，所需的熱量) Refrigeration ton of Metric System (使1公噸(1000kg) 0 ℃的水在24hr內變成0 ℃的冰，所需的熱量) 冷房能力 (Refrigeration capability ) KW (Heat capacity 1KW=860kcal/hr) 1kW = 860 Kcal/hr=3412BTU/hr Meiling CHEN 2005
冷氣季節性能因數 CSPF(Cooling Seasonal Performance Factor) 空調相關術語 (4) 冷氣季節性能因數 CSPF(Cooling Seasonal Performance Factor) Total Refrigeration load [kW-h]/ total consumption load [kW-h] 性能系數COP (coefficient of performance ) Refrigeration capability [kW]/ consumption power [kW] 能源效率比值 EER (Energy Efficiency Ratio) Refrigeration capability ( Kcal/hr)/ consumption power [W] COP = 冷房能力（KW）/ 消耗電力（KW）= EER x 1.163 EER（能源效率比值）=冷房能力（Kcal/hr）/ 消耗電力（W） Meiling CHEN 2005
空調相關術語 (5) COP Meiling CHEN 2005
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空調系統 分類 冷凝器冷卻方式 循環系統 氣冷式 水冷式 冷媒系統 冰水系統 Meiling CHEN 2005
空調系統(1)單體式冷氣機 COP: >3.4 (KW/KW) 一級 Meiling CHEN 2005
COP: >3.81 (KW/KW) 一級 空調系統(2)分離式冷氣機 1RT以下可以 >4.17 Meiling CHEN 2005
壓縮機COP: >5.14 (KW/KW) 一級 空調系統(3)水冷式箱型機 壓縮機COP: >5.14 (KW/KW) 一級 Meiling CHEN 2005
壓縮機COP: >2.79 (KW/KW) 全機種 空調系統(4)氣冷式冰水機 壓縮機COP: >2.79 (KW/KW) 全機種 Meiling CHEN 2005
空調系統(5)水冷式冰水機 容積式壓縮機COP: >5.5(KW/KW) 500RT以上機種 Meiling CHEN 2005
空調計算(1) 熱負荷 屋頂熱傳導負荷 照明負荷 外氣負荷 外牆熱傳導負荷 人體負荷 窗戶日照負荷 設備負荷 窗戶熱傳導負荷 設備負荷 樓板熱傳導負荷 Meiling CHEN 2005
熱傳導率 Ui 值 (W/m2‧k) 空調計算(2) 熱傳導率 兩側溫差1 ºK時 其實1 ℃也可以 單位面積導入之熱量 (W) 試算: 60M2 空間外牆(非頂樓)室內外溫差5度時 3.5*(6+10)m*2*3m(高度)*5度=1.68KW 註: 1RT=3.516KW 帷幕玻璃: 4.7*(6+10)m*2*3m(高度)*5度=2.256KW 2013 年出版之建築技術規則： 住宅建築隔熱新建築物 1. 外牆：U 值由 3.5(W/m2-K)降至2.75(W/m2-K)。 2. 窗戶：開窗率 30%，U 值 4.7(W/m2 K) 終極目標 U= 0.85 (W/m2-K) Meiling CHEN 2005
隔熱磚鋪設 空調計算(2) 熱傳導率 屋頂材質 W/m2‧k (60m2) 頂樓空間全年空調負荷(度/年) 備 註 備 註 15cm RC+2mm PU 2.83 12752.4 一般住宅屋頂 15cm RC+ 50mm 輕質混擬土+3mm 隔熱磚 0.94 11978.4 隔熱防水工程 差值 774 (度/年) 隔熱磚鋪設 RC屋頂 屋頂防水層 水泥砂漿 包覆式磨石隔熱磚 Meiling CHEN 2005
綠屋頂隔熱 空調計算(3) 蓄熱 蒸發少造成表面蓄熱 2.83*(60)m2*(23-20)度 2.83*(60)m2*(60-35)度 5320 Wh/m2 5320 Wh/m2 蒸發123Wh/m2 蒸發1.2KWh/m2 表面溫度60℃-80℃ 表面溫度19℃-23℃ 2.83*(60)m2*(60-35)度 =4.245KW=1.2RT 2.83*(60)m2*(23-20)度 =509KW=0.15RT Meiling CHEN 2005
空調計算(4) 日照負荷 43% 53% 4% 太陽光占比率 產生熱的光譜 可見光光譜 紫外線光譜 紅外線光譜 有照明作用 比例低不考慮 Meiling CHEN 2005
空調計算(5) 遮陽率 Meiling CHEN 2005 圖片來源: https://www.tgpf.org.tw/event/file/20130704建築節能與店面節能設計案例.pdf Meiling CHEN 2005
遮陽係數（Shading Coefficient） 窗平均遮陽係數 SC（Shading Coefficient : 日射量穿透進所有建築立面開窗部位之比例 玻璃 傳熱係數W/m2-k 遮陽係數(SC) 透光率LT 普通玻璃 6 0.9 0.81 中空玻璃（氬氣） 1.1 0.66 雙腔中空玻璃（氬氣） 0.6 0.54 0.71 真空玻璃 0.5 兩片真空複合中空玻璃 0.2 0.46 0.63 三片真空複合雙腔中空玻璃 0.1 0.36 遮陽係數越小，阻擋陽光熱量向室內輻射的性能越好 Meiling CHEN 2005
空調計算(6) 電腦輔助熱負荷計算 RBESP( Rapid Building Energy Simulation Platform) http://www.rbesp.com 討論議題 Example 1: 90m2 教室一間， 容納50人， 單面採光窗(有窗簾) 2m*8m ， 一面通風窗0.5m*8m ， 照明以20W/m2配置， 教室內有一台200W的投影機及100W的擴音機， 計算總熱負載 Meiling CHEN 2005
空調計算(7) 經驗值估算 (I) Floor Area of Room Room Area (空間面積)=85 Kcal/hr/m2 (II) Window Size (m2) and Position (有窗簾) West Facing window (西曬窗戶) = 220 Kcal/hr/m2 East Facing windows(非西曬窗戶) = 42 Kcal/hr/m2 Windows Kcal/hr = West Window(s) + East Window(s) Windows Kcal/hr (無窗簾)= Windows Kcal/hr*1.5 (III) Occupant人體負荷 Total Occupant Kcal/hr (人體負荷)= Number of occupants x 100 Kcal/hr (IV) Equipment 設備負荷 Equipment Kcal/hr = Total wattage for all equipment x 0.86 (V) Lighting 照明負荷 Lighting Kcal/hr = Total wattage for all lighting x 1
Example 1: 90m2 教室一間， 容納50人， 單面採光窗(有窗簾) 2m. 8m ， 一面通風窗0. 5m Example 1: 90m2 教室一間， 容納50人， 單面採光窗(有窗簾) 2m*8m ， 一面通風窗0.5m*8m ， 照明以20W/m2配置， 教室內有一台200W的投影機及100W的擴音機， 計算總熱負載 討論議題 Meiling CHEN 2005