用Excel计算空调冷负荷

用Excel计算空调冷负荷 计算机应用与 IT技术 荣庆兴 ， 孟 威 (1．深土¨l奥意建筑 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 设计有限公司，广东 深圳 51 8031；2．天津二十冶机装分公司 天津 300350) ● ● - ● ● ● 。 。 。 。 。 。 。 ’ - 。 。 。 。 。 。 ’ 。 。 。 。 。 。 ’ ’ 。 。 。 。 。 。 ’ 。 。 。 。 。 。 。 ’ ’ 。 。 。 。 。 。 。 ’ 。 。 。 。 。 。 。 ’ 。 。 。 ’ 。 ’ ’ 。 。 。 。 。 。 。 。 - ◆ ● ： 摘要：利用MicrosoftExcel软件在重复计算法方面的优势，介绍了z传递函数法对空调负荷 ： ： 进行计算的方法，最后利用该方法对武汉一栋两层办公楼的空调冷负荷进行了计算，结果显示利 ： ： 用z传递函数法及Microsoft Excel软件能方便、快捷、准确地对空调负荷进行计算。 ： ： 关键词：空调冷负荷； 计算； 传递函数； MicrosoftExcel ： ● ● ● ● _ - ● ● _ _ - _ _ - ● - - - ● _ _ - - - - - - _ - - ● _ _ - _ _ ● - - _ _ _ ● _ 。 _ - _ ● - ● ● - _ - - - ● _ _ _ - ● - _ 。 _ ● - - - _ _ - _ ● - ● ● ● 中图分类号：TU831．2 文献标识码：A 文章编号：1 006—8449(201 0)03—0054—04 0 引言 空调冷负荷的计算是空调系统设计的基础，其计 算的准确与否直接影响到空调系统的效果、投资情况 及其运行管理费用，因此人们越来越关心冷负荷计算 的准确度。在实际工程中，建筑条件的不确定性使得冷 负荷的计算非常繁琐，在计算的过程中存在着大量的 重复计算。关于空调冷负荷的计算方法主要有谐波反 应法、冷负荷系数法和z传递函数法。z传递函数法是 把工程控制论中的方法应用到负荷的计算中来，它计 算冷负荷不考虑外扰是否是周期性变化的，用时间系 列来 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示外扰变化，由于它避免了简化处理过程中的 各种近似和假设，所以较其它方法更加准确。Microsoft Excel软件具有良好的计算功能，界面简单，操作方便， 且能根据实际的计算需要进行编程 。笔者在用 z传递 函数计算空调冷负荷的基础上，用 Excel软件进行空 调冷负荷的计算，实际使用效果良好。 1 空调负荷的计算 1。1得热量的计算 1．1．1通过外墙、屋顶的传导得热 通过外墙、屋顶传导得热的计算公式为： g ：∑b。 ( ∑c 扩∑d q．-i (1) i=0 i：0 i=I 式中 q 一在n时刻，外墙、屋顶传热得热量，Wire ； q 一在n—i时刻，外墙、屋顶传热得热量，W／m ； 一 在凡一i时刻，室外空气综合温度，oC； ／)itC ，d 一围护结构z传递函数的各系数； 一 在 凡一i时刻，室内空气温度，cIC。 在 ／7,时刻室外空气的综合温度计算公式为： ． + 一曼 生 (2) Otw 式中 一夏季设计 日的逐时气温，oC； P一建筑物围护结构外表面的太阳辐射吸收率； 一 围护结构表面接受 的总太 阳辐射强度 ， W／m。； 一 围护结构外表面的放热系数，W／(in ·K)； 一 围护结构外表面的长波辐射系数； 3R一围护结构外表面向外界发射的长波辐射和 由天空及周围物体向围护结构外表面的长 波辐射之差，W／m 。 Tw ． = Tw— △ 式中 r，w一夏季空调室外设计温度，oC； 一 以为基准的模比系数； AT一最热月室外 日较差。 当室温恒定时，即 ( )=const时有： g ：∑b ( 厂Ti ∑c 一∑d q (3) = 0 i=0 i=1 b 、c。、d，作为传递函数系数系列，表征围护结构 54 卷 计算机应用与 IT技术 的全部热工特性。可以通过解一定边界条件下的傅立 叶导热微分方程求得。我们在计算空调负荷时可以通 过查相应的手册得到。 1．1．2通过窗户的得热 (1)传热得热。通过窗户传热得热的计算公式为： q =K( ( )一 ) (4) 式中 q 一通过窗户的传热得热量，w／m ； — 忽略自身热阻时的玻璃传热系数，W／(m ·K)； 一 在 n时刻，室外空气综合温度，oC； 一 室内设计温度 ，℃。 (2)日射得热。通过窗户日射得热的计算公式为： q C ·C ·D (5) 式中 q 一通过窗户的日射得热量，W／m ； C 一窗玻璃的遮阳系数； C 一窗内遮阳设施的遮阳系数 ； Di一日射得热因数，w／m 。 1．2冷负荷的计算 1．2．1外墙、屋顶冷负荷的计算 外墙、屋顶冷负荷的计算公式为： CLq =V0口 +V1 q 一1+V2 q -2+ l CLq 一1 (6) 式中 CLq ，CLq，卜 一n和 n一1时刻的通过外墙、屋顶得 热引起的冷负荷，W／m ； qn,q ，q 一 时刻、n—l时刻、n一2时刻外墙及 屋顶的得热量，W／m ； 。， ， ：， 。一 外墙、屋顶的z传递函数系数。 z传递函数系数 。、 、 、 和得热量的性质， 室内各部分围护结构和家具的热容量以及室内气流流 动情况有关，它们可以通过求解房间各围护结构所建 立起来的热平衡方程式得到。在实际工程中，我们可以 查表得到相应的系数值。 1．2-2窗冷负荷的计算 (1)传热得热引起的冷负荷计算公式为： CLq。， = Vo q ， +V x q~,n-1+ 2 q ，， +] 1 CLq。， 一 1 (7) 式中 CLq CLq --n时刻、凡一1时刻通过窗户的传 热得热引起的冷负荷，W／m ； qo,n,g ， 一。，q。． 之——n时亥0、n一1时亥0、n一2时亥0的传 热得热量，w／m ； 。， ¨ ：， — — 窗户的传热得热的z传递函数 系数。 (2)Ft射得热引起的冷负荷计算公式为： CLqf ， = Vo qf ． + l qf， 1+V2qf ， ，卜2+F／1 CLqf ， 一 l (8) 式中 CLqh，CLq --n时刻、凡一1时刻通过窗户的日 射得热引起的冷负荷 ，w／m ； qf,n,q r， ，qf, —— 时亥0、凡一1时亥0、凡一2时亥0的 Et 射得热，w／m ； 。， ， ， 一 窗户的 日射得热的 z传递函数 系数。 1．2．3照明、人体、设备得热引起的冷负荷的计算 冷负荷的计算和墙体，屋顶和窗户的计算方法相 同，所不同的是我们应该查取相应的得热性质的传递 函数系数。 2 计算实例及空调负荷计算表格的制作 下面以一个实例来说明冷负荷计算表格的制作。 武汉地区有一栋两层办公楼，平面布置如图 1所示，外 墙为十六号，屋面为 45号 ，表面深色(p=0．9)楼板为 30号。内墙为 5号，走廊不设空调，层高为 3．4m，设 0×b=7200mm×3600mm，窗户 2400mm×2200mm，采 用 5mm普通玻璃，钢外窗，内设尼龙调白色窗帘，无遮 阳板。 室内人员、灯光和设备条件为：设每个房房间均为 三班工作制，早中班 4人，夜班(从 23点至次 日6点)2 人，均为男子轻劳动。室内装有 2支 40W荧光灯及镇 流器和 4支 60W 的白炽 灯，从晚上 20：00至 次 日早上 8：00 连 续 开 灯 12h。室内装 有 一 500W J 1O1 102 lO3 e { 104 l05 l06 ≈ 图 1办公楼平面布置图 的电热设备，在白天从 8：00～l4：00连续使用 6h。 2．1基础数据的计算表格 基础数据的计算表格如图2。 在基础数据的计算表中包括查得一些基本数据和 经过计算得到的逐时日气温、东南西北四面的综合温 度、内墙的得热、南北方向日射得热。对于需要计算的 数据，只需在 B列中输人计算公式，然后利用 Excel的 拖放功能进行计算。下面以南窗的日射得热的计算说 明之，首先用鼠标左键单击 B36单元格，然后输人 “ ： ” ，接着用鼠标单击 B28单元格 ，再输入“：l=，’，接着 用鼠标单击 B29单元格，再输入“ ，最后用鼠标单击 B32单元格，按“Enter”键结束。再计算第 36行其它单 元格就很方便了，只需用鼠标单击 B36单元格，移动 十字光标到该单元格的右下方，当十字光标变黑后按 住鼠标左键不放 ，水平拖动到Y36即可。 总第。 N期o．3 第 ／2 0 卷 10 1 ]55 总第l33期第3l卷l JJ 2．2冷负荷和得热量的迭代表格 得热量迭代过程的表格如图3，图中各列所表示 的内容如下：A一时刻，B一室外综合温度，c一第一周 期 (第一次迭代的结果)D一第二周期，E一第三周期， 计算机应用与 IT技术 F_第四周期。由于篇幅的限制，在这里冷负荷的迭代 过程的表格就列出。需要指出的是，在求开始第一个时 刻的得热量q 和 CLq 时，需假设这一时刻前的q 或 CLq 都等于零。在计算的时候同样可以用到Excel的 图2基础数据的计算表 so 267 婶 ⋯ 飙 ‘ 一 照¨n墨c疆 盆：n 鞠鹞博 一 ～ " ～ 三_ m 苣{ 打～箍 甜～娩一乱． ～ 计算机应用与 IT技术 图 4 冷负荷汇总计 算表 拖放功能进行快速的重复计算。 2．3冷负荷计算汇总表 各个房间的冷负荷计算表如图 4。 其中第 1～第 10项都是单位面积的，在计算每个 房间的逐时冷负荷时，只需在第一列输入计算公式，然 后利用 Excel的重复计算功能，只需点着第一个单元 格拖动到最后一个单元格，所有 24h的冷负荷值都求 出来了。而且我们在计算第一个单元格的时候也是很 方便地输入相应的计算公式的。 3 结语 空调冷负荷计算重复T作量比较大，而 Excel软 件在重复计算方 面非常有优势 ， 利用 Excel图表 计 算空 调冷 负 荷，可以清楚的 看到每一个房间 冷负荷的构成 ， 方便检查和修 改，而且这些表 格的重复使用性 很好。当建筑条 件改变时，我们 的基础数据的表 格仍然具有很高 的利用价值 ，只 需 做少 量 的修 改。同时，随着人 们对空调节能的 关注程度不断的 提高，要求对空 调负荷的计算准确度也在加大。z传递函数区分了得 热量和冷负荷的不同，且避免了冷负荷系数法等算法 中的一些假设和近似处理，提高了计算的准确度。 参考文献： [1]华君 ，刘建华，等．用 Excel计算供暖热负荷『J1．暖通空调 ，2003，(1)： 71～72． [2]钱以明．高层建筑空调与节能[M】．上海：同济大学出版社，1990． [3]陈沛霖，曹叔维 ，郭建雄．空气调节负荷计算理论和方法[M]．上海：同 济大学出版社，1978． 【4]曹叔维．房间热过程和空调负荷 [MI．上海：上海科学技术文献出版 社 ．1990 收稿日期：2010—1 1—24 修回日期：2010—01—07 Application of M icrosoft Excel in Air Conditioning Cooling Load Calculation RONG Qing—xing ， MENG Wei (1．ShenZhen A+EDesign Co ，Ltd，Shenzhen 518031，China；2． inMcc20MachineryInstaucnent EngineeringBranch Company， 300350，China) Abstract： Taking the advantage of Microsoft Excel in repeated computation，its using in air conditioning’S cooling load calculation by the Z transfer function methods was introduced．Then a two—storey office building in Wuhan was taken as an example，its air—conditioning cooling load was calculated in this way，the results showed that，with Z transfer function method and the Microsoft Excel software，calculation of the air conditioning cooling load was convenient，fast and accurate． Key words：air conditioning cooling load； calculation； transfer function； Microsoft Excel 作者简介： 荣庆兴(1977一)，男，湖北麻城人，工学硕士，工程师，从事暖通空调设计工作； 孟 威(1981一)，男，辽宁鞍 山人 ，学士，助理工程师。 I 57