本發(fā)明涉及一種空調(diào)負荷計算技術，特別涉及一種大空間噴口送風分層空調(diào)對流熱轉(zhuǎn)移負荷計算方法。

背景技術：

大空間建筑分層空調(diào)下的熱環(huán)境，室內(nèi)空氣垂直溫度分層、梯度明顯和上下溫差大以及屋頂壁面溫度分布的特點導致大空間分層空調(diào)負荷與普通房間計算方法不同。即大空間室內(nèi)復雜的氣流組織、室外環(huán)境變化、室內(nèi)熱源分布等的影響，都會導致室內(nèi)熱環(huán)境狀態(tài)參數(shù)的變化和對流熱轉(zhuǎn)移量的變化，因此對流熱轉(zhuǎn)移負荷計算一直是設計人員的難題。

目前大空間建筑分層空調(diào)負荷計算方法采用由陸耀慶教授主編的《實用供熱空調(diào)設計手冊》中提及的方法，該方法指出分層空調(diào)負荷包括常規(guī)空調(diào)區(qū)負荷(如圍護結構傳熱負荷、室內(nèi)熱源負荷、新風或滲透風負荷等)以及非空調(diào)區(qū)向空調(diào)區(qū)轉(zhuǎn)移的輻射轉(zhuǎn)移熱和對流轉(zhuǎn)移熱形成的負荷，并通過模型實驗和現(xiàn)場實測對照，得出影響熱轉(zhuǎn)移負荷的因素以及計算方法。具體計算方法為：(1)常規(guī)空調(diào)區(qū)負荷則采用傳統(tǒng)全室空調(diào)負荷計算方法計算；(2)輻射轉(zhuǎn)移熱負荷采用冷負荷系數(shù)法：首先通過計算非空調(diào)區(qū)向空調(diào)區(qū)地板輻射轉(zhuǎn)移熱，再乘以得熱系數(shù)c1(一般取1.3)，得到非空調(diào)區(qū)向空調(diào)區(qū)的輻射轉(zhuǎn)移熱。繼而非空調(diào)區(qū)向空調(diào)區(qū)的輻射轉(zhuǎn)移熱乘以冷負荷系數(shù)c2(取值范圍為0.45～0.72，一般取0.5)，得到輻射轉(zhuǎn)移負荷；(3)對流熱轉(zhuǎn)移負荷計算是通過對某廠房多次試驗與現(xiàn)場實測，將結果回歸擬合成計算曲線并推廣應用至大空間建筑中，將形成對流熱轉(zhuǎn)移負荷的關鍵因素——由噴口送風、內(nèi)熱源、排風三者作用推動的空調(diào)區(qū)與非空調(diào)區(qū)間的氣流運動及其攜帶的能量轉(zhuǎn)移簡化為空調(diào)區(qū)熱強度、非空調(diào)區(qū)熱強度與排熱量三者之間的對比關系，通過查圖可以得到對流熱轉(zhuǎn)移負荷。

從上述可以看出對流熱轉(zhuǎn)移負荷作為分層空調(diào)冷負荷的重要組成部分，由于上述對流熱轉(zhuǎn)移負荷的計算方法研究程度受限于當時大空間建筑熱環(huán)境，其中采用了許多經(jīng)驗取值與汽輪機高大廠房實測數(shù)據(jù)，且實驗和實測條件單一?；谀壳按罂臻g建筑室內(nèi)熱環(huán)境研究程度，當時的計算方法存在一定的缺陷與不足。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是針對目前大空間建筑分層空調(diào)負荷計算方法受限當時的數(shù)據(jù)的問題，提出了一種大空間噴口送風分層空調(diào)對流熱轉(zhuǎn)移負荷計算方法，在實驗的基礎上，提出并建立block-gebhart模型，求出穩(wěn)定傳熱下的對流熱轉(zhuǎn)移負荷理論計算模型。發(fā)明中利用縮尺模型實驗的結果驗證理論模型的正確性與可靠性，進而利用數(shù)學模型分析影響對流熱轉(zhuǎn)移負荷的主要因素。得到計算對流熱轉(zhuǎn)移負荷的線算圖并進行實驗驗證并輔以現(xiàn)場實測，后期再結合輻射轉(zhuǎn)移負荷理論計算模型研究噴口送風下的分層空調(diào)輻射轉(zhuǎn)移負荷，探究出系統(tǒng)初步適用于噴口側(cè)送風的分層空調(diào)計算方法。

本發(fā)明的技術方案為：一種大空間噴口送風分層空調(diào)對流熱轉(zhuǎn)移負荷計算方法，具體包括如下步驟：

1)分析對流熱轉(zhuǎn)移負荷，建立block-gebhart模型：大空間室內(nèi)噴口送風系統(tǒng)下，噴口安裝高度為分層高度，該高度為非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)的分界面，上為非空調(diào)區(qū)，下為空調(diào)區(qū)，對流熱轉(zhuǎn)移負荷包括非空調(diào)區(qū)向空調(diào)區(qū)流動帶來的熱量以及分界面上的溫差換熱，block模型將室內(nèi)環(huán)境在豎直方向上劃分為若干個控制區(qū)，預測計算大空間建筑室內(nèi)垂直溫度分布，采用gebhart吸收系數(shù)方法，綜合考慮室外環(huán)境傳熱、室內(nèi)內(nèi)表面輻射換熱及室內(nèi)熱源輻射三者共同影響的導熱、對流以及輻射耦合換熱，求解室內(nèi)壁面溫度分布，并以此作為block模型計算的邊界條件，使用block-gebhart模型同步求解對流熱轉(zhuǎn)移負荷；

2)block-gebhart模型求解對流熱轉(zhuǎn)移負荷實驗驗證：在氣態(tài)縮尺模型實驗臺噴口送風系統(tǒng)下，進行大空間室內(nèi)溫度場與對流轉(zhuǎn)移熱負荷的實驗，對模型進行驗證，分析影響對流熱轉(zhuǎn)移負荷的關鍵性因素，利用非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)熱強度比、排熱比、無因次對流熱轉(zhuǎn)移負荷三者的關系制出線算圖，簡化計算對流熱轉(zhuǎn)移負荷，為實際所用。

所述步驟1)中block模型采用基于多區(qū)熱質(zhì)平衡block模型，用于預測大空間建筑室內(nèi)垂直溫度分布；

假設除空調(diào)射流影響區(qū)域外，室內(nèi)環(huán)境在水平方向上是均勻分布的，利用集總參數(shù)法的概念，針對每個控制主流區(qū)域分析質(zhì)量流動和能量傳遞情況，分別建立質(zhì)量和能量平衡方程，然后初設各控制區(qū)的主流區(qū)域空氣溫度及其壁面溫度，經(jīng)過一系列迭代運算，最后計算出允許誤差內(nèi)各控制區(qū)的溫度，從而得到室內(nèi)垂直溫度分布(t1，t2，t3···tn)，n為豎直方向上劃分的控制區(qū)域總個數(shù)；取噴口安裝高度為分層高度，該高度為非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)的分界面，即1-f層為空調(diào)區(qū)，f層以上為非空調(diào)區(qū)，對流熱轉(zhuǎn)移負荷計算公式如下：

qd＝cpmcf(tf+1-tf)+cbfabf(tf+1-tf)

式中：qd為非空調(diào)區(qū)對空調(diào)區(qū)的對流熱轉(zhuǎn)移負荷，單位w；cp為空氣定壓比熱，單位kj/(kg·℃)，對于空氣可取值1.01；mcf為非空調(diào)區(qū)對空調(diào)區(qū)的空氣質(zhì)量凈流量，單位kg/s；tf+1,tf分別為非空調(diào)區(qū)最低層和空調(diào)區(qū)域最高層空氣溫度，單位℃；cbf為非空調(diào)區(qū)對空調(diào)區(qū)溫差換熱系數(shù)，單位w/(m²·℃)；abf為非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)的分層界面面積，單位m²。

所述步驟1)使用block-gebhart模型同步求解對流熱轉(zhuǎn)移負荷具體包括步驟如下：

a:優(yōu)化噴口多股射流計算模型，建立壁面流動模型和多區(qū)域間熱質(zhì)交換模型；

b:利用block邊界條件-壁面溫度求解對流輻射耦合換熱：根據(jù)建筑的幾何條件，劃分為壁面，并求解壁面之間的角系數(shù)和gebhart吸收系數(shù)，通過假設壁面的初始溫度分布，根據(jù)室內(nèi)空氣溫度分布、室外環(huán)境參數(shù)、圍護結構熱工參數(shù)以及室內(nèi)熱源為邊界條件，計算出導熱量、輻射量，最后根據(jù)耦合熱平衡方程，聯(lián)立求解可得壁面溫度的分布；

c:根據(jù)block-gebhart模型建立風量與能量平衡方程；完成各個區(qū)域子模型的計算后，建立每個block區(qū)域的質(zhì)量平衡和能量平衡方程，然后聯(lián)立方程組迭代計算并求解出室內(nèi)空氣垂直溫度分布、壁面溫度分布以及對流熱轉(zhuǎn)移負荷，對于任意一塊block主流區(qū)域，建立方程；

d:block-gebhart模型同步求解：

(1)假設初始溫度,假設初始空氣垂直溫度分布和壁面溫度分布，初始壁面溫度分布輸入gebhart模型壁面導熱、對流、輻射耦合換熱方程中，以block模型計算的空氣垂直溫度結果作為邊界條件，初始空氣垂直溫度分布輸入block熱質(zhì)平衡方程中，該模型以gebhart模型計算的壁面溫度結果為計算的邊界條件，兩個模型參數(shù)相互輸入；

(2)迭代計算:將第二步得到的室內(nèi)空氣溫度、壁面溫度分布與第一步的初設值比較，當兩者誤差不滿足<10^-6時，將其賦值于初設值，返回第一步開始重復計算；

(3)如此循環(huán)迭代求解壁面溫度分布和室內(nèi)垂直溫度分布，當前后兩次兩者計算結果的相對誤差同時<10^-6時，即認為最后兩次的室內(nèi)空氣溫度分布及壁面溫度分布計算結果為問題的解，并取此時平衡方程組計算得到的分層界面上的凈流量來計算非空調(diào)區(qū)對空調(diào)區(qū)的對流熱轉(zhuǎn)移負荷；根據(jù)得到的內(nèi)壁面溫度、室內(nèi)垂直溫度以及非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)分層界面上的空氣凈流量,再根據(jù)對流熱轉(zhuǎn)移負荷計算公式從而得到分層空調(diào)的對流熱轉(zhuǎn)移負荷。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明大空間噴口送風分層空調(diào)對流熱轉(zhuǎn)移負荷計算方法，可對射流模型進行優(yōu)化，所得到優(yōu)化的block-gebhart擴展模型可以深入分析大空間分層空調(diào)室內(nèi)熱環(huán)境變化情況，在此基礎上可以進行大空間垂直空氣溫度和壁面溫度的耦合計算，探究得到初步適用于噴口側(cè)送風的分層空調(diào)對流熱轉(zhuǎn)移負荷的計算方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明大空間噴口送風分層空調(diào)對流熱轉(zhuǎn)移負荷計算方法技術路線圖；

圖2為本發(fā)明壁面流模型圖；

圖3為本發(fā)明室內(nèi)block模型示意圖；

圖4為本發(fā)明非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)熱強度比與對流熱轉(zhuǎn)移負荷之間關系圖；

圖5為本發(fā)明縮尺模型線算圖驗證圖。

具體實施方式

如圖1所示大空間噴口送風分層空調(diào)對流熱轉(zhuǎn)移負荷計算方法技術路線圖，方法具體包括以下步驟：

步驟1：分析對流熱轉(zhuǎn)移負荷的形成原因；

大空間室內(nèi)噴口送風系統(tǒng)下，噴口安裝高度為分層高度，該高度為非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)的分界面，上為非空調(diào)區(qū)，在噴口送風射流的卷吸作用下，使得非空調(diào)區(qū)域部分熱量轉(zhuǎn)移到空調(diào)區(qū)域，立即全部成為空調(diào)區(qū)域的冷負荷。對流熱轉(zhuǎn)移發(fā)生的根本原因主要歸結為非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)的以下兩點：一是兩區(qū)域的溫差，二是兩區(qū)域的氣流流動，兩者缺一不可。根據(jù)上述分析，對流熱轉(zhuǎn)移負荷包括非空調(diào)區(qū)向空調(diào)區(qū)流動帶來的熱量以及分界面上的溫差換熱。因此，室內(nèi)氣流的流動和溫差決定了對流熱轉(zhuǎn)移的發(fā)生以及對流熱轉(zhuǎn)移熱量的大小，而通常影響氣流流動和溫差的因素主要有如下幾點：空調(diào)區(qū)域送風、回風量，空調(diào)區(qū)域送風溫度，非空調(diào)區(qū)的排風量，非空調(diào)區(qū)域與空調(diào)區(qū)域的得熱比。另外有些建筑形式，設有非空調(diào)區(qū)進風口、以及其他區(qū)域設有排風口也均會影響室內(nèi)氣流流動，本發(fā)明只針對上述羅列的4個主要因素進行分析。

步驟2：采用基于多區(qū)熱質(zhì)平衡block模型，用于預測大空間建筑室內(nèi)垂直溫度分布；

使用block模型確定室內(nèi)空氣溫度分布時，壁面溫度分布會影響空氣溫度分布，故壁面溫度的確定方法是非常重要的。本文采用綜合考慮室外環(huán)境傳熱、室內(nèi)內(nèi)表面輻射換熱及室內(nèi)熱源輻射三者共同影響的導熱、對流以及輻射耦合換熱方法，即gebhart吸收系數(shù)方法，求解室內(nèi)壁面溫度分布，并以此作為block模型計算的邊界條件，使用block-gebhart模型同步求解方法來研究大空間建筑室內(nèi)熱環(huán)境。由于內(nèi)表面溫度和室內(nèi)空氣溫度是相互影響的耦合關系，需分別迭代計算，同步求解計算出以下參數(shù)，以此來計算對流熱轉(zhuǎn)移負荷：

(1)室內(nèi)各區(qū)域內(nèi)壁面溫度；

(2)室內(nèi)各區(qū)域空氣溫度分布；

(3)各區(qū)域之間的質(zhì)量流量。

block-gebhart模型分析大空間噴口送風下的室內(nèi)熱環(huán)境時，假設除空調(diào)射流影響區(qū)域外，室內(nèi)環(huán)境在水平方向上是均勻分布的，利用集總參數(shù)法的概念，針對每個控制主流區(qū)域分析質(zhì)量流動和能量傳遞情況，分別建立質(zhì)量和能量平衡方程。然后初設各控制區(qū)的主流區(qū)域空氣溫度及其壁面溫度，經(jīng)過一系列迭代運算，最后計算出允許誤差內(nèi)各控制區(qū)的溫度，從而得到室內(nèi)垂直溫度分布(t1，t2，t3···tn)。

根據(jù)上述分析，對流熱轉(zhuǎn)移負荷包括非空調(diào)區(qū)向空調(diào)區(qū)流動帶來的熱量以及分界面上的溫差換熱，如圖2所示，取噴口安裝高度為分層高度，該高度為非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)的分界面，即1-4層為空調(diào)區(qū)，5層及以上為非空調(diào)區(qū)。因此對流熱轉(zhuǎn)移負荷計算公式如下：

qd＝cpmc5-4(t5-t4)+cb5-4ab5-4(t5-t4)(1)

式中：qd——非空調(diào)區(qū)對空調(diào)區(qū)的對流熱轉(zhuǎn)移負荷，單位w；

cp——空氣定壓比熱，單位kj/(kg·℃)，對于空氣可取值1.01；

mc5-4——非空調(diào)區(qū)對空調(diào)區(qū)的空氣質(zhì)量凈流量，單位kg/s；

t5,t4——非空調(diào)區(qū)最低層和空調(diào)區(qū)域最高層空氣溫度，單位℃；

cb5-4——非空調(diào)區(qū)對空調(diào)區(qū)溫差換熱系數(shù)，單位w/(m²·℃)；

ab5-4——非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)的分層界面面積，單位m²。

為計算大空間建筑室內(nèi)垂直溫度分布，block模型將室內(nèi)環(huán)境在豎直方向上劃分為若干個控制區(qū)。若不考慮自然通風、室內(nèi)熱源的影響，室內(nèi)氣流組織可歸納為3股氣流：壁面流、空調(diào)射流以及因垂直方向上的溫差形成的室內(nèi)主體氣流，假設室內(nèi)熱環(huán)境是由此3股射流之間進行熱質(zhì)交換，共同作用的結果。對應這3股氣流，在block模型中納入3個子模型分別進行熱質(zhì)運動描述：壁面流模型、空調(diào)射流模型、區(qū)域間熱質(zhì)交換模型。根據(jù)區(qū)域熱質(zhì)平衡分析方法，block模型將室內(nèi)垂直方向上劃分為若干區(qū)域，如圖2所示。通過描述各block區(qū)域之間空氣熱質(zhì)傳遞過程，建立質(zhì)量平衡和能量平衡方程，求解各block區(qū)域溫度，以此得到室內(nèi)垂直溫度分布。

步驟3：優(yōu)化噴口多股射流計算模型；包括單股射流運動軌跡，非等溫射流軸心速度、溫度衰減公式，多股射流的疊加，卷吸特性等。

步驟4：建立壁面流動模型和多區(qū)域間熱質(zhì)交換模型；圍護結構內(nèi)壁面受室外環(huán)境溫度、室內(nèi)環(huán)境綜合影響，在內(nèi)表面附近區(qū)域會產(chǎn)生沿壁面向上或向下的氣流流動。當壁面相對于室內(nèi)空氣溫度是熱壁面，則該氣流流動方向為向上，計算壁面空氣流動時須以室內(nèi)最底層的block為起點開始計算；當壁面相對于室內(nèi)空氣溫度是冷壁面，則該氣流流動方向為向下，計算時須從最高層的block開始逐層向下計算。圍護結構根據(jù)自身四周的壁面的朝向、材質(zhì)等熱工參數(shù)的不同，會造成內(nèi)壁面溫度不同，因此將壁面按對應的block從最底層到最高層分成k個不同的壁面進行處理。如圖3所示壁面流模型圖，以夏季為例。壁面為熱壁面，壁面溫度高于附近空氣溫度，壁面與室內(nèi)空氣的對流換熱引起每層(blocki)空氣的出流量mout(i,k)匯合成沿壁面的氣流，空氣沿壁面流動方向向上，壁面流流動以最低block1為起點，開始逐層向上計算。中間任意一層blocki產(chǎn)生的質(zhì)量出流空氣(流量mout(i,k)，溫度為t(i))與從下層block(i-1)流來的混合氣流的空氣(流量為mmd(i-1,k)，溫度為tm(i-1,k-1))相遇合成后，形成質(zhì)量流量為mm(i,k)，溫度為tm(i,k)。該上升合成流繼續(xù)沿熱壁面向上流動再根據(jù)合成流溫度tm(i,k)與blocki及block(i+1)的空氣溫度三者的大小關系，判斷部分或全部流回blocki，其余流量則流入上層block(i+1)，直到全部流入最頂層blockn。

壁面附近空氣溫度可以根據(jù)邊界層理論分析，blocki沿k壁面處邊界層的空氣溫度按下式計算。

td(i,k)＝0.75t(i)+0.25tw(i,k)(2)

式中，k為壁面序號，td(i,k)為blocki沿k壁面處邊界層內(nèi)平均空氣溫度，t(i)為blocki的空氣溫度℃，tw(i,k)為壁面k的溫度℃。

建立壁面附近質(zhì)量流動換熱與自然對流換熱的平衡式如下式：

cpmout(i,k)[td(i,k)-t(i)]＝αc(i,k)aw(i,k)[tw(i,k)-t(i)](3)

式中，mout(i,k)為blocki沿k壁面的質(zhì)量出流量，kg/s，αc(i,k)為壁面k的對流放熱系數(shù)，w/(m²·℃)，aw(i,k)為blocki的壁面k的面積，m²，cp為空氣定壓比熱，w/(m²·℃)。

壁面與空氣間的自然對流換熱量等于邊界層處理流量攜帶的能量。

氣流合成時，壁面與空氣間合成上升流的風量、熱量平衡方程如下：

mout(i,k)t(i)+mmd(i-1,k-1)tm(i-1,k-1)＝mm(i,k)tm(i,k)(5)

mm(i,k)＝mout(i,k)+mmd(i-1,k-1)(6)

混合氣流的溫度tm(i,k)：

且熱壁面上升流中從最上層block(n)流來的混合氣流的空氣流量mmd(n,k)＝0,從底層block(0)流來的混合氣流的空氣流量mmd(0,k)＝0。(當i＝1時，沒有前一層i-1向i層的流動量，因此mmd(0,k)＝0；當i＝n時，沒有i層向后一層i+1的流動量，因此mmd(n,k)＝0)

每層合成上升流流向下一層具體分配時，混合氣流分配過程：

mm(i,k)＝min(i,k)+mmd(i,k)(8)

混合氣流分配時，具體流動方向和流動量由混合氣流平均溫度tm(i,k)、本層blocki空氣層的溫度t(i)及下層block(i-1)空氣層的溫度t(i+1)三者比較來判斷，按比例全部或部分的流入blocki與block(i+1)，即流向本層的流動量min(i,k)和流向下一層的流動量mmd(i,k)其比例及判據(jù)如所表3示。

表3

大空間垂直方向上分成若干區(qū)域，假設每個block的主流區(qū)域內(nèi)溫度分布是均勻的，由于相鄰主流區(qū)域的溫度存在差異性，會導致區(qū)域間的空氣流動，同時在相鄰block區(qū)域的分界面上也產(chǎn)生熱量交換。當上部區(qū)域比下部區(qū)域溫度高時，此時空氣溫度分布呈穩(wěn)態(tài)，熱量會由上部區(qū)域傳至下部區(qū)域；當上部區(qū)域比下部區(qū)域溫度低時，此時空氣溫度分布不穩(wěn)定，空氣在浮升力作用下流動，直至上下空氣溫度均勻，此時，上下溫差換熱可以不予考慮。

當block(i+1)比blocki主流區(qū)域空氣溫度高時，兩者換熱量如下式(9)所示。

qb(i+1,i)＝cpmc(i+1,i)[t(i+1)-t(i)]+cb(i)ab(i)[t(i+1)-t(i)](9)

式中，ab(i)為blocki與block(i+1)相鄰分界面面積m²，cb為溫差換熱系數(shù)w/(m²·℃)，t(i)為blocki的空氣溫度℃，mc(i+1,i)為blocki與block(i+1)區(qū)域間的空氣流動kg/s，溫差換熱系數(shù)cb值大小表示block(i+1)向blocki傳遞熱量的大小程度，隨空間分層數(shù)量等因素變化。由實驗測得，當t(i+1)>t(i)時，cb＝2.3w/(m²·℃)；當t(i+1)<t(i)時，由密度差引起的熱傳遞流強度增大，cb＝116w/(m²·℃)。

步驟5：利用block邊界條件-壁面溫度求解對流輻射耦合換熱；根據(jù)建筑的幾何條件，劃分為壁面，并求解壁面之間的角系數(shù)和gebhart吸收系數(shù)。通過假設壁面的初始溫度分布，根據(jù)室內(nèi)空氣溫度分布、室外環(huán)境參數(shù)、圍護結構熱工參數(shù)以及室內(nèi)熱源等為邊界條件，計算出導熱量、輻射量等。最后根據(jù)耦合熱平衡方程，聯(lián)立求解可得壁面溫度的分布。

步驟6：根據(jù)block-gebhart模型建立風量與能量平衡方程；完成上述各個子模型的計算后，可以建立每個block區(qū)域的質(zhì)量平衡和能量平衡方程，然后聯(lián)立方程組迭代計算并求解出室內(nèi)空氣垂直溫度分布、壁面溫度分布以及對流熱轉(zhuǎn)移負荷。對于任意一塊block主流區(qū)域，建立方程。

步驟7：block-gebhart模型同步求解；此模型同步求解的計算步驟如下：

其計算步驟包括：(1)假設初始溫度。假設初始空氣垂直溫度分布和壁面溫度分布，初始壁面溫度分布輸入gebhart模型壁面導熱、對流、輻射耦合換熱方程中，以block模型計算的空氣垂直溫度結果作為邊界條件，初始空氣垂直溫度分布輸入block熱質(zhì)平衡方程中，該模型以gebhart模型計算的壁面溫度結果為計算的邊界條件，兩個模型參數(shù)相互輸入；(2)迭代計算。將第二步得到的室內(nèi)空氣溫度、壁面溫度分布與第一步的初設值比較，當兩者誤差不滿足<10^-6時，將其賦值于初設值，返回第一步開始重復計算。(3)如此循環(huán)迭代求解壁面溫度分布和室內(nèi)垂直溫度分布，當前后兩次兩者計算結果的相對誤差同時<10^-6時，即認為最后兩次的室內(nèi)空氣溫度分布及壁面溫度分布計算結果為問題的解，并取此時平衡方程組計算得到的分層界面上的凈流量來計算非空調(diào)區(qū)對空調(diào)區(qū)的對流熱轉(zhuǎn)移負荷。根據(jù)得到的內(nèi)壁面溫度、室內(nèi)垂直溫度以及非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)分層界面上的空氣凈流量,再根據(jù)qd＝cpmc5-4(t5-t4)+cb5-4ab5-4(t5-t4)計算方法從而得到分層空調(diào)的對流熱轉(zhuǎn)移負荷，其中qd非空調(diào)區(qū)對空調(diào)區(qū)的對流熱轉(zhuǎn)移負荷，cp空氣定壓比熱，mc5-4非空調(diào)區(qū)對空調(diào)區(qū)的空氣質(zhì)量凈流量，t5,t4非空調(diào)區(qū)和空調(diào)區(qū)域空氣溫度，cb5-4溫差換熱系數(shù)，ab5-4非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)的分層界面面積。

步驟8：block-gebhart模型求解對流熱轉(zhuǎn)移負荷實驗驗證；在氣態(tài)縮尺模型實驗臺噴口送風系統(tǒng)下，進行大空間室內(nèi)溫度場與對流轉(zhuǎn)移熱負荷的實驗研究，根據(jù)實驗室的高度和噴口所在位置，在垂直方向上將縮尺模型分為4個區(qū)域，對這4個block區(qū)域建立質(zhì)量與能量平衡方程。將block-gebhart模型計算結果與實驗數(shù)據(jù)結果進行對比，可以發(fā)現(xiàn)對流熱轉(zhuǎn)移負荷的實驗值與理論值之間的最大誤差為11.50％，六個工況的平均誤差為6.60％，由此可以說明利用block-gebhart模型計算對流熱轉(zhuǎn)移負荷的可行性。

步驟9：將對流熱轉(zhuǎn)移負荷與其關鍵性的影響因素之間的相互關系轉(zhuǎn)化為無因次對流熱轉(zhuǎn)移負荷(相對非空調(diào)區(qū)得熱量下的對流熱轉(zhuǎn)移負荷)、非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)熱強度比、排熱比(相對非空調(diào)區(qū)得熱量下的排熱量)三者之間的關系并制成線算圖以便于實際應用。

構建先算圖的具體思路為：(1)確定研究的熱強度比分別是0.32，0.4，0.45，0.52，0.58；(2)分別計算出非空調(diào)區(qū)域和空調(diào)區(qū)各個外圍護結構占總得熱量的比例，將非空調(diào)區(qū)域熱強度按照這個比例再分配到非空調(diào)區(qū)域的內(nèi)熱源上分別為：0，100w，200w，300w，400w；(3)按照不同熱強度比下模型計算的對流轉(zhuǎn)移熱負荷，分別計算無因次對流熱轉(zhuǎn)移負荷；(4)改變排熱比，分別為0％，10％，20％，按照上述方式計算，得到最終的線算圖曲線，如圖4所示。由圖可知，在同一的排熱比下，隨著熱強度比的增大，從非空調(diào)區(qū)域流向空調(diào)區(qū)域的對流熱轉(zhuǎn)移量也逐漸增大。這是由于得熱量直接作用于非空調(diào)區(qū)域，使得非空調(diào)區(qū)域的溫度上升，就會產(chǎn)生非空調(diào)區(qū)域向空調(diào)區(qū)域的熱擴散。這樣，就加大了非空調(diào)區(qū)域向空調(diào)區(qū)域的熱轉(zhuǎn)移量。隨著排熱比增大，非空調(diào)區(qū)熱量被漸漸排除，減小了非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)的溫差，減弱了非空調(diào)區(qū)域向空調(diào)區(qū)域的熱擴散，從而減小了非空調(diào)區(qū)域向空調(diào)區(qū)域的熱轉(zhuǎn)移量。

步驟10：對線算圖的縮尺模型驗證，根據(jù)圖5可以看出，0％排熱比和10％排熱比的實驗數(shù)據(jù)與原手冊計算曲線值差異較大，與本次研究的對流熱轉(zhuǎn)移負荷線算圖基本吻合，可以基本說明線算圖應用的準確性以及適用性。

最后，本發(fā)明所制線算圖從氣流流動入手，使用理論和實驗相結合并輔以現(xiàn)場實測的方式得到簡易的計算對流熱轉(zhuǎn)移負荷的方法。本發(fā)明基于block-gebhart理論模型來分析大空間建筑的溫度分布、氣流流動等室內(nèi)熱環(huán)境，根據(jù)非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)分界面區(qū)域間的溫差和流動量來計算對流熱轉(zhuǎn)移負荷，繼而分析出影響對流熱轉(zhuǎn)移負荷的關鍵因素噴口送風參數(shù)、室外傳到室內(nèi)的熱量分布、排熱等，利用非空調(diào)區(qū)與空調(diào)區(qū)熱強度比、排熱比、無因次對流熱轉(zhuǎn)移負荷三者的關系制出線算圖，以便于簡便計算對流熱轉(zhuǎn)移負荷。