熱負荷電算化的程序?qū)崿F(xiàn)

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發(fā)布日期：2010-06-29 瀏覽次數(shù)：313

1、引言

　　最近幾年，由于受節(jié)能問題的推動，計算機技術(shù)應(yīng)用于暖通空調(diào)工程領(lǐng)域中的首要問題是建筑物冷熱負荷計算和建筑物能量分析。社會需求的驅(qū)使，要求把粗糙的穩(wěn)態(tài)或準穩(wěn)態(tài)計算方法向精確的動態(tài)計算方法過渡。在這個新興的領(lǐng)域里，算法理論研究主要是對建筑熱過程電算方法的研究，包括經(jīng)典的穩(wěn)定傳熱計算方法，有限差分法，諧波分析法，以及新出現(xiàn)的傳遞函數(shù)法等。其中古老的經(jīng)典方法由于有了計算機做為工具，又產(chǎn)生了新的研究和應(yīng)用動力。

　　在暖通空調(diào)專業(yè)所從事的設(shè)計工作中，要進行大量的重復(fù)的，繁雜的計算工作。特別是在最基本的冷熱負荷計算中，需要查看大量的參數(shù)，處理大量的數(shù)據(jù)，而在不同的計算單元中又存在大量的重復(fù)性計算內(nèi)容，這樣就大大的降低了工作效率，同時由于計算工作的枯燥乏味，因而許多設(shè)計人員不愿詳細進行計算，而采用了估算或簡化計算的方法，這樣就造成了負荷計算數(shù)據(jù)的不精確與不合理性。

2、開發(fā)工具的選擇

　　隨著計算機技術(shù)的普及，在各大高校計算機語言已成為我們暖通空調(diào)專業(yè)學生的必修課程，這樣就為我們專業(yè)的電算化提供了契機。在這里，我以如今比較流行的計算機開發(fā)語言，微軟公司的Visual Basic6.0為例（目前已成為大多數(shù)院校暖通空調(diào)專業(yè)的必修課程），來講一下暖通專業(yè)中，有關(guān)計算程序設(shè)計的問題。Microsoft Visual Basic 開發(fā)語言是以BASIC語言為基礎(chǔ)，可視化的、面向?qū)ο蟮摹⒉捎檬录?qū)動方式的結(jié)構(gòu)化高級程序設(shè)計語言，是一套完全獨立的開發(fā)系統(tǒng)，它提供了開發(fā)Microsoft Windows®應(yīng)用程序的最迅速、最簡捷的方法。Visual Basic最引入注目的特點就是它訪問數(shù)據(jù)庫的強大功能，而在我們的專業(yè)計算中這一點顯得很重要，因為我們在計算中要進行大量的數(shù)據(jù)處理，并且在完整的系統(tǒng)計算中，數(shù)據(jù)結(jié)果能否充分共享是程序自動化程度、功能是否完善的重要因素。Visual Basic6.0不僅引入了功能強大的ADO作為存取數(shù)據(jù)的新標準，還提供了新的數(shù)據(jù)環(huán)境設(shè)計器，使得數(shù)據(jù)庫編程更為靈活、簡便。數(shù)據(jù)庫表的索引是比表搜索更快的排序列表。每個索引輸入項指向其相關(guān)的數(shù)據(jù)庫行。

3、程序的實現(xiàn)流程

　　3.1 控制中心設(shè)計

　　在進行程序設(shè)計之前，首先我們先要明確一下，我們要求程序能給我們提供什么樣的功能，這樣我們才能通過開發(fā)工具來實現(xiàn)我們的目的。我們知道程序的關(guān)鍵是計算的準確性問題，但同時也要保證她的易用性，在進行專業(yè)的計算之前，我們需要對整個程序作一個整體設(shè)計，如下圖所示，我們對控制中心作以下功能設(shè)計：

能夠進入各計算模塊，并方便返回控制中心；
完成對用戶參數(shù)的設(shè)置修改；
提供各計算模塊的輸出

軟件系統(tǒng)流程圖 3-1

　　這樣設(shè)計的目的在于各計算模塊之間是相互獨立的，設(shè)計是通過控制中心對各模塊起到協(xié)調(diào)組織的作用，而同時，各個模塊又是獨立的，這樣方便我們對各個模塊分開設(shè)計。完成了計算中心的設(shè)計我們就可以分開進入各個計算模塊的設(shè)計過程了，由于篇幅的限制，在這里我謹以供暖熱負荷計算模塊為例，向大家介紹一下程序的實現(xiàn)過程，希望能給同仁們共享。

　　3.2 熱負荷計算模塊

　　供暖系統(tǒng)設(shè)計熱負荷是供暖設(shè)計中最基本的數(shù)據(jù)。它直接影響供暖系統(tǒng)方案的選擇、供暖管道管徑和散熱器等設(shè)備的確定、關(guān)系到供暖系統(tǒng)的使用和經(jīng)濟效果。與控制中心的設(shè)計思路相同，我們首先需要明確我們想要達到的目的，考慮熱負荷計算的特點及程序使用的方便，我們對程序作以下功能設(shè)計：

為每一工程設(shè)置獨立的存儲空間；
能夠?qū)⒁M行的工程計算項目進行管理，如新建、刪除等；
能夠重復(fù)進入已建立但未完成工程項目地繼續(xù)計算過程；
計算用氣象參數(shù)的自動調(diào)入；
各種規(guī)范規(guī)定的修正系數(shù)的自動選擇或輸入；
能夠根據(jù)不同的已知條件選擇正確的計算公式；
能夠完成所有工程所需項目的計算；
能夠?qū)τ嬎銛?shù)據(jù)進行保存，修改，刪除等操作；
完成計算最終數(shù)據(jù)的輸出，打印等。

　　以上問題的解決，需要對軟件進行整體的規(guī)劃，才能滿足各部分協(xié)調(diào)一致地為系統(tǒng)設(shè)計熱負荷的計算順利工作。采用如下計算流程，如圖示：

熱負荷計算模塊流程圖 3-2

　　因為本系統(tǒng)可以進行工程的斷點計算，所以需要對工程計算過程中的數(shù)據(jù)進行存儲，故采用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來完成此項工作，首先在系統(tǒng)控制中心建立熱負荷計算用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，而后以工程名稱建立不同的數(shù)據(jù)表，每一個數(shù)據(jù)表代表一個獨立計算單位，從而達到對數(shù)據(jù)隨時保存的目的。

　　本過程為系統(tǒng)設(shè)計熱負荷計算的核心部分，它需要完成房間9個部分的耗熱量的計算過程，同時能隨時存儲每一部分的計算數(shù)據(jù)，對這一部分的計算程序需完成以下工作：

為每一房間建立獨立的存儲空間；
完成房間公用變量的存儲過程；
計算包括所有可能引起房間耗熱量的部分，每一部分互不影響，并能相應(yīng)的存儲到該房間的存儲空間里；
能對各部分的計算數(shù)據(jù)進行匯總，最終得到該房間的設(shè)計熱負荷；
能夠?qū)τ嬎銛?shù)據(jù)進行處理，如修改、刪除、查找、打印等。

　　對本計算部分的程序設(shè)計如下面的流程所示：

熱負荷計算模塊流程圖 3-3

　　以上各部分的計算原理大同小異，現(xiàn)以外墻耗熱量計算為例，對軟件的計算原理作一闡述：

　　a. 點擊外墻耗熱量計算選項卡，進入外墻耗熱量計算過程；

　　b. 作為一個房間，可能不止有一面外墻，而對各面外墻來說，所使用的計算過程是相同的，這樣就需要軟件能重復(fù)地調(diào)用這一計算過程；

　　c. 在計算的過程中需要對計算數(shù)據(jù)進行存儲，并查看其范圍是否合適，所以軟件需要提供計算數(shù)據(jù)的查看功能；

　　d. 計算過程中在調(diào)用外部計算工具時，需能提供傳值功能，并對外門參數(shù)進行選擇處理。

　　其計算原理流程圖如下：

熱負荷計算模塊流程圖 3-4

　　軟件需作如下處理：

外墻傳熱面積的自動計算；
外墻傳熱系數(shù)的計算或選擇；
外墻朝向的選擇；
計算數(shù)據(jù)的對應(yīng)處理；
與計算模塊的調(diào)用接口；
計算的連續(xù)性進行處理。

　　對于以上問題進行如下解決，輸入外墻尺寸，軟件自動計算其面積；傳熱系數(shù)通過選擇窗口進行選擇輸入，對于不同的朝向分別進行計算；每一方向的外墻計算調(diào)用同一計算模塊，最后對各方向計算結(jié)果進行疊加處理，得到外墻部分的總耗熱量；將外墻部分耗熱量添加到數(shù)據(jù)庫中進行存儲。其軟件流程如下：

熱負荷計算模塊流程圖 3-5

　　其余各部分的計算原理與外墻耗熱量計算原理基本相同，這里就不一一說明了，至此，供暖系統(tǒng)設(shè)計熱負荷軟件的計算流程已經(jīng)全部完成。

4、結(jié)論

　　本文只是通過對程序流程的介紹來闡述一下專業(yè)程序開發(fā)的思路，其中的熱負荷計算模塊采用的是穩(wěn)定傳熱計算方法，參見《供熱工程》（（第三版）中國建筑工業(yè)出版社賀平孫剛編著）本文不再作詳細介紹。作為具有專業(yè)特點的應(yīng)用程序開發(fā)，每個人都可能有其獨特的設(shè)計思路，無論采用何種設(shè)計流程，最終的目的都是一樣的，提供精確的計算數(shù)據(jù)，滿足專業(yè)設(shè)計的要求，同時能把設(shè)計人員從枯燥繁雜的計算中解脫出來，提高我們的工作效率。如今計算機技術(shù)的飛速發(fā)展也我們專業(yè)的計算機化程度提高提供了條件，作為開發(fā)工具而言，我們可以根據(jù)自身特點選用自己比較上手的語言。我們的專業(yè)知識如果能很好乘上計算機這個工具，一定會對我們專業(yè)的發(fā)展有極大的促進。在這里，希望大家多探討，多交流，為我們專業(yè)的發(fā)展添磚加瓦。