外窗冷负荷计算及计算软件对比

徐付民

中信建筑设计研究总院有限公司1

摘 要：目前，针对同一建筑模型，不同空调冷负荷计算软件的计算结果差异较大。本文结合新疆某建筑，采用两种负荷计算软件及Excel表格的方法，对外窗冷负荷进行计算并对结果进行对比分析。结果表明，输入参数的规范化可有效减少软件计算结果之间的差异。

关键词：空调冷负荷 计算软件 传热系数 外窗 对比

0引言

空调冷负荷计算是空调设计的基础，在空调设计中具有非常重要的意义，它直接影响到系统的划分、设备的选择、控制方案的确定以及技术经济分析等技术决策问题^[1]。当前，国内建筑设计院主要使用软件进行空调冷负荷计算，有效提高了计算效率和准确性，降低人工成本，但存在以下问题：（1）在使用过程中，参数的取值不同，导致计算结果差异较大；（2）不同计算软件之间的参数类型差异，影响计算结果。因此，有必要对负荷计算软件的各种输入参数进行对比分析，以期在实际工作中获取最佳的工作效率和最大的经济效能。本文针对围护结构中的外窗进行冷负荷计算。

现选取软件A1（谐波法）、软件A2（冷负荷系数法（2012版））和软件B，对参数的选择进行说明，另外，按照《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）（以下简称《暖通设计规范》）中的负荷计算方法，采用excel表格的形式计算建筑围护结构的冷负荷，最后将以上各种方法所得的结果进行比较分析。

1初始条件设置

1.1气象参数选取

负荷计算软件的气象参数有三种来源：《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）、《实用供热空调设计手册》第二版、《暖通设计规范》，为规范及统一，在计算时，应当选择《暖通设计规范》中的气象参数。

1.2冷负荷计算方法

冷负荷计算方法主要有两种：谐波法和冷负荷系数法（2012年版），软件A可以使用冷负荷系数法和谐波法进行冷负荷计算，软件B仅可采用谐波法进行负荷计算。

2建筑信息

以新疆乌鲁木齐某办公建筑一层的某个房间作为算例，详见图1。

图1 某办公室平面图

2.1室外空气计算参数，详见《暖通设计规范》中新疆乌鲁木齐市室外空气计算参数^[2]。

2.2室内空气计算参数

表1 室内空气计算参数

2.3围护结构参数

表2 围护结构参数

围护结构部位	传热系数W/(m2·K)
外窗	2.5/2.56（夏/冬）

3外窗冷负荷

3.1计算说明

外窗的传热包括两部分：温差传热形成的冷负荷、太阳辐射形成的冷负荷。

3.2计算参数设置

不同软件计算，在进行外窗冷负荷计算时，需要输入的参数见表3。

表3 不同软件计算参数

传热系数

外遮阳修正系数

内遮阳修正系数

窗框修正系数

窗的构造修正系数

玻璃的遮挡系数

玻璃净面积

房间类型

软件A1

√

√

√

√

√

√

√

软件A2

√

√

√

√

√

√

Excel表格计算

√

√

√

√

√

3.3参数设置说明

3.3.1窗框修正系数

该系数跟窗框种类、窗框比、玻璃的类型有关，可用来修正玻璃窗的传热系数，具体见《实用供热空调设计手册(第二版)》表20.4-2玻璃窗的传热系数^[3]。

3.3.2构造修正系数

该系数跟玻璃的类型和窗框比的大小有关，可用来修正外窗的太阳辐射量，详见《实用供热空调设计手册(第二版)》表20.5-1玻璃窗的构造系数Xg ^[3]。

3.3.3玻璃的修正系数

在负荷计算初期，若玻璃类型未知，可以参照《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2015）中的太阳得热系数（SHGC）来计算玻璃的遮阳系数，除严寒地区外，该标准对透明围护结构的太阳得热系数的限值进行了规定^[4]。玻璃的遮阳系数与SHGC的比值为0.87。

在参数输入时，注意事项如下：

（1）最大阴影面积的设置，实际上是为了计算外遮阳修正系数；

（2）窗玻璃净面积为手动输入项，不可以使用软件的默认设置。

3.4计算结果

不同软件和方法计算结果见表4。

表4 西外窗冷负荷

3.5计算结果分析

（1）上述四种计算结果有一定偏差；

（2）计算结果出现偏差的原因：1）外窗材料难以统一；2）Excel表格计算法和软件A2的算法进行了不同程度的近似计算。

4小结

负荷计算软件的比对是一项复杂的系统工程，不同空调冷负荷计算软件的计算结果差异较大。除外软件程序本身的影响，软件参数的取值、建筑参数的输入等人为因素对计算结果也有较大影响，因此很难保证在实际工作中各种软件的计算结果完全一致。

目前，导致计算结果不一致的主要因素有：

（1）对于怎样将实际建筑的真实信息转化为计算软件所使用的数据缺乏相关指导；

（2）软件的界面设计过于复杂，导致用户容易错误输入数据。

这些问题的解决需要工程师、软件开发人员以及整个行业的共同努力和长期的积累。

参考文献:

[1] 孙德宇，徐伟.空调冷负荷计算方法发展状况研究[J].建筑科学,2011,27(12)：109-113

[2] 中国建筑科学研究院.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范：GB 50736—2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012：174

[3] 陆耀庆主编.实用供热空调设计手册(第二版). 北京：中国建筑工业出版社，2008：1535-1537

[4] 中国建筑科学研究院. 公共建筑节能设计标准：GB50189-2015 [S].北京：中国建筑工业出版社，2015：8-14

1 徐付民，男，1987年09月生，硕士研究生，工程师

430014，武汉市江岸区四唯路8号中信建筑设计研究总院有限公司 联系方式：15727011926

E-mail：[e-mail]