各家软件空调负荷计算结果比较(精)

几个空调负荷计算软件的计算结果比较以及看设计日负荷计算

暖通小宝他爹翁骁炜

有幸成为 PKPM 新开发的负荷计算软件计算结果正确性验证人员之一, 也借此机会对市面上的各种主流负荷计算软件计算结果做一个系统的比较。

为了减少众多的干扰计算结果的因素, 采用比较简单的两道例题分别计算轻型与重型围护结构一共四种结果(例题具体见附录。

软件分别采用 PKPM 负荷计算软件 beta 版、华电源 smad 1.9 、鸿业暖通空调负荷计算软件 6.0、天正暖通 8.2。各个软件均采用谐波反应法计算。原本也想拿浩辰的一起来算, 考虑到浩辰的负荷计算与天正的出自一人手笔,天正的又是后做,所以偷懒了下。

一计算结果

逐时负荷对比:重型中间

重型顶层

二负荷计算结果分析

先要对例题中轻型材料和重型材料做一下分析, 可以看到重型材料的衰减延迟系数普遍高于对应的轻型材料, 但重型材料中的外墙屋顶的传热系数要大于轻型材料, 这就表明重型房间要比轻型房间得热量大,但它的蓄热能力更强。

其次对统计值进行分析。天正的各情况下的冷负荷最大值是各家之首。但他逐时负荷之和与其它几家差别不大。房间的逐时冷负荷之和是等于房间的得热量之和, 所以从它可以看到各家软件对从得热量到冷负荷这一过程的理解。而冷负荷平均值和冷负荷最值之比可以看

引入得热量和冷负荷的区别是负荷计算中的一大进步。把房间分为轻、中、重三种标准类型是综合考虑计算复杂度和体现房间蓄热能力、区分得热量和冷负荷的权衡。

从各个软件里的设置看,华电源软件让用户直接设置房间轻、中、重类型;鸿业软件里没有这个概念, 应当是隐藏在背后自动计算了; 天正软件可以让用户选择房间类型也可以软件自动判断; PKPM 软件因为它的围护结构信息比较全所以摒弃了轻中重类型,通过实际情况计算实际房间的衰减延迟效果。。

从计算结果看, 鸿业围护结构数据不全而采取自动判断导致了它的轻型和重型房间蓄热能力差别是所有软件里最小的,也导致了负荷最大值中一个和其它软件不同的反常的现象, 就是重型房间的冷负荷反而比轻型房间大; 华电源计算结果非常正常, 只不过在实际使用中用户自己很难判断房间到底是轻型还是重型; 天正软件界面上考虑得比较周全, 但和其它软件比,对房间蓄热能力的考虑稍嫌不足; PKPM 因为从实际计算出发,所以中间层和顶层同样类型的不同房间蓄热能力差别是所有软件中最小的,这也是比较实际的。

第三分析逐时曲线

华电源、 PKPM 的曲线相对比较光滑,鸿业的四个曲线中都会有一个折,天正的后两个图中有一个折。房间的围护结构会拉平室外扰量, 偶然有个折是可能的, 但每个情况下都有折就比较奇怪了。四条折线的趋势大致都是一样的。

三推测造成计算结果差距的原因

1 太阳辐射

太阳辐射是造成各个软件负荷差异的一个原因。太阳的辐射量是可以理论计算得出的, 这个是负荷计算方法中有, 但同时计算公式里面包含了一个大气透明系数。在天气晴朗的情况下取 1。华电源和 PKPM 软件不同的城市是取不同的透明系数的,天正的应该没有所以会比其它软件大一些。鸿业的应该是不同城市不同方向上有一个折扣系数, 和规范相一致。现有的暖通规范、手册是利于手算而得出的一些数据没有使用计算机计算的算法、公式、数据, 希望可以补充这个缺漏。

2 围护结构表面辐射吸收系数

例题中虽然说了表面辐射吸收系数都是 0.9,但华电源软件是不能设置的。华电源软件的外墙采用唯一的系数, 屋顶有一个颜色可以选择, 浅色深色等应该是影响这个系数的。天正鸿业 PKPM 都可以自由设置。

3 房间的蓄热效果

房间的蓄热效果是导致负荷和得热量有差异的直接原因。但房间蓄热效果各家软件并没有定量给出, 比如房间的吸热放热特性等。天正和华电源给出了房间轻中重三种类型的选择, 我个人认为, 软件让用户选择房间类型可以自动计算房间类型也可以但需要量化输出所在的房间的蓄热效果, 这是现有的软件不足导致了各家软件结果不同且无法逐步比对, 也是规范上没有规定出来的地方。

另一些是本题未涉及的问题

4 窗的一系列修正系数

窗的内外遮阳, 逐时的辐射和阴影变化导致了窗的辐射负荷模拟实际情况计算难度很大, 引入了很多修正系数的概念, 各家软件的修正系数不大相同, 有窗框修正系数, 结构修正系数, 内遮阳系数, 外遮阳系数, 综合修正系数等。而且各家在使用这些系数的时候也不统一。这次例题考虑到这个因素所以没有窗的修正,不然差距更大。

5 非空调房间的影响

邻室如果是非空调房间会对空调房间产生负荷, 这种负荷的计算是拍脑袋的, 并没有严格的计算意义, PKPM 的软件在这里做的比较好,通过整幢建筑进行计算,无须用户输入内墙楼板等邻室温升散热的值,比较好。但这部分负荷占总负荷比例非常小,关系不大。

四结论

总的来说, 各家负荷计算软件的计算结果在数量级上保持了一致, 并且给出了一些系数可以让用户根据实际情况修正, 比如大气透明度系数、太阳辐射吸收系数

等。并不能说哪家软件错误或者更准确。负荷计算的目的只是为了选择一个尽量小但足够用的设备, 结果算大了没什么问题,算小了不能保证室内的舒适度就麻烦了。但往大处算又不符合节能的趋势。在这种纠结中, 我想说官方最好能够以规范的形式给出软件用的计算方法以及软件上明确要

输出或者允许用户修改的数据、系数，让软件的过程透明化，我想负荷计算的算法已经是 80 年代的老古董了，但在有些人手里还是像一个宝贝般不肯公开，并以此获利，导致了各家负荷软件结果相差甚远，实在是暖通行业的悲哀。附录：算例一室内外计算参数城市：北京室内设计温度：24℃。太阳辐射吸收率：0.9 二房间结构（一）选取某办公楼（中间层），房间高度 3m，长 6 米，宽 6 米，面积 36 平米；房间南向为外墙有外窗，外窗：高 1.8 米，宽 3 米，其余为内墙，临室为空调房间，无传热温差。具体维护结构参见后文。（二）选取某办公楼（顶层），房间高度 3m，长 10 米，宽 10 米，面积 100 平米；房间北、西、东向为外墙有外窗，外窗：高 1.8 米，宽 3 米，南向为内墙，临室为空调房间，无传热温差。具体维护结构参见后文。三围护结构参数（一）重型重型围护结构 1. 外墙序号墙体材料名称水泥砂浆砖墙水泥砂浆厚度 mm 20 490 20 密度 3 kg/m 1800. 1800. 1800. 导热系数 W/m.K 0.930 0.814 0.930 热容 J/kg.C 1050.00 879.00 1050.00 修正系数 1 1 1 吸收系数ρ=0.9 传热系数：1.23 W/m.K 传热衰减：0.07 2. 内墙序号材料名称厚度 mm 传热延迟：16.5 h 密度 3 kg/m 导热系数 W/m.K 热容J/kg.C 修正系数

墙体水泥砂浆砖墙水泥砂浆 20 240 20 1800. 1800. 1800. 0.930 0.814 0.930 1050.00 879.00 1050.00 1 1 1 传热系数：1.76 W/m.K 传热衰减：0.28 传热延迟：9.1

h 3. 楼板序号材料名称水泥砂浆细石钢筋混凝土钢筋混凝土水泥砂浆厚度 mm

20 40 100 20 密度 3 kg/m 1800. 2300 2500. 1800. 导热系数 W/m.K 0.930 1.51 1.74 0.930 热容 J/kg.C 1050.00 920 920.00 1050.00 修正系数 1 1 1 1 传热系数：2.77

W/m.K 传热衰减：0.46 传热延迟：5.6 h 4.屋顶序号屋顶材料名称水泥砂浆加气混凝土水泥砂浆厚度 mm 20 350 20 密度 3 kg/m 1800. 700. 1800. 导热系数 W/m.K 0.93 0.22 0.93 热容 J/kg.C 1050.00 1050.00 1050.00 修正系数 1 1 1 吸收系数ρ=0.9 传