怎样用excel计算空调冷负荷.pdf

No 3 2010 总第133期 第31卷 制冷空调 与电力机械 Refrigeration Air Conditioning Electric Power Machinery 中图分类号 TU831 2文献标识码 A文章编号 1006 8449 2010 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 1 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 2 4 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 qn n i 0 biTe n i n i 0 ciTin n i n i 1 diqn i 1 式中 qn 在 n 时刻 外墙 屋顶传热得热量 W m2 qn i 在 n i 时刻 外墙 屋顶传热得热量 W m2 Te n i 在 n i 时刻 室外空气综合温度 bi ci di 围护结构 Z 传递函数的各系数 Tin n i 在 n i 时刻 室内空气温度 在 n 时刻室外空气的综合温度计算公式为 Te n Tw n In w w R w 2 式中 Tw n 夏季设计日的逐时气温 建筑物围护结构外表面的太阳辐射吸收率 In 围护结构表面接受的总太阳辐射强度 W m2 w 围护结构外表面的放热系数 W m2 K w 围护结构外表面的长波辐射系数 R 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 m2 Tw n Tw ai T 式中 Tw 夏季空调室外设计温度 ai 以为基准的模比系数 T 最热月室外日较差 当室温恒定时 即 Tin n i const 时有 qn n i 0 biTe n i Tin n i 0 ci n i 1 diqn i 3 bi ci di作为传递函数系数系列 表征围护结构 用 Excel 计算空调冷负荷 荣庆兴 1 孟 威2 1 深圳奥意建筑工程设计有限公司 广东 深圳 518031 2 天津二十冶机装分公司 天津 300350 摘要 利用 Microsoft Excel 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 Microsoft Excel 计算机应用与 IT 技术 54 No 3 2010 总第133期 第31卷 制冷空调 与电力机械 Refrigeration Air Conditioning Electric Power Machinery 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 qc K Te n Tin 4 式中 qc 通过窗户的传热得热量 W m2 K 忽略自身热阻时的玻璃传热系数 W m2 K Te n 在 n 时刻 室外空气综合温度 Tin 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 qf Cs Cn Dj 5 式中 qf 通过窗户的日射得热量 W m2 Cs 窗玻璃的遮阳系数 Cn 窗内遮阳设施的遮阳系数 Dj 日射得热因数 W m2 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 CLqn V0qn V1qn 1 V2qn 2 W1CLqn 1 6 式中 CLqn CLqn 1 n 和 n 1 时刻的通过外墙 屋顶得 热引起的冷负荷 W m2 qn qn 1 qn 2 n 时刻 n 1 时刻 n 2 时刻外墙及 屋顶的得热量 W m2 V0 V1 V2 W1 外墙 屋顶的 Z 传递函数系数 Z 传递函数系数 V0 V1 V2 W1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 CLqc n V0qc n V1qc n 1 V2qc n 2 W1CLqc n 1 7 式中 CLqc n CLqc n 1 n 时刻 n 1 时刻通过窗户的传 热得热引起的冷负荷 W m2 qc n qc n 1 qc n 2 n 时刻 n 1 时刻 n 2 时刻的传 热得热量 W m2 V0 V1 V2 W1 窗户的传热得热的 Z 传递函数 系数 2 日射得热引起的冷负荷计算公式为 CLqf n V0qf n V1qf n 1 V2qf n 2 W1CLqf n 1 8 式中 CLqf n CLqf n 1 n 时刻 n 1 时刻通过窗户的日 射得热引起的冷负荷 W m2 qf n qf n 1 qf n 2 n 时刻 n 1 时刻 n 2 时刻的日 射得热 W m2 V0 V1 V2 W1 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 0 9 楼板为 30 号 内墙为 5 号 走廊不设空调 层高为 3 4m 设 a 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 的电热设备 在白天从 8 00 14 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 列中输入计算公式 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 然后输入 接着用鼠标单击 B28 单元格 再输入 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 计算机应用与 IT 技术 55 No 3 2010 总第133期 第31卷 制冷空调 与电力机械 Refrigeration Air Conditioning Electric Power Machinery 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 时刻 B 室外综合温度 C 第一周 期 第一次迭代的结果 D 第 二周期 E 第三周期 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 qn和 CLqn时 需假设这一时刻前的 qn或 CLqn都等于零 在计算的时候同样可以用到 Excel 的 计算机应用与 IT 技术 56 No 3 2010 总第133期 第31卷 制冷空调 与电力机械 Refrigeration Air Conditioning Electric Power Machinery Application of Microsoft Excel in Air Conditioning Cooling Load Calculation RONGQing xing1 MENGWei2 1 ShenZhen A E Design Co Ltd Shenzhen 518031 China 2 Tianjin Mcc20 Machinery Instaucnent Engineering Branch Company Tianjin 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 ofthe air conditioningcoolingload was convenient fast and accurate Key words air conditioningcoolingload calculation transfer function Microsoft Excel 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工作量比较大 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