基于 Excel VBA 測算空調(diào)機組冬季新風(fēng)能耗

李欣

北京首都機場動力能源有限公司大興國際機場分公司

在疫情防控常態(tài)化下，公共建筑新風(fēng)供應(yīng)量較常規(guī)模式均有所增加，新風(fēng)能耗更加備受關(guān)注，新風(fēng)能耗不光影響運行成本，也影響冷熱源運行調(diào)節(jié)參數(shù)。為了測算空調(diào)機組新風(fēng)能耗需要知道新風(fēng)量，新風(fēng)焓值和新風(fēng)等濕加熱至室溫的焓值，新風(fēng)量可現(xiàn)場實際測量，而焓值一般可采取手動查焓濕圖法、列表插值法、公式帶入法和外部焓濕圖計算小程序法，但上述方法均不能快速、批量地計算新風(fēng)焓值和新風(fēng)等濕加熱至室溫的焓值。對此作者基于Excel VBA，以自定義函數(shù)的方法分別定義了新風(fēng)焓值、新風(fēng)等濕加熱至室溫的焓值和冬季新風(fēng)能耗的計算公式，并將 VBA 代碼以Excel加載宏的格式另存為電腦中，利用開發(fā)工具選項卡中加載項功能按鈕加載新保存的宏文件，從此可在任意 Excel 工作簿文件中快速使用自定義函數(shù)。其使用方法與Excel內(nèi)置函數(shù)相似，為暖通數(shù)據(jù)分析人員提供了焓值和冬季新風(fēng)能耗批量，快速的計算方法。

1 冬季新風(fēng)能耗理論計算基礎(chǔ)

空氣溫濕度是空調(diào)機組關(guān)鍵的運行參數(shù)，也是計算空氣焓值的直接參數(shù)。通過查找ASHRAE手冊中相關(guān)計算公式[1]，確定了焓值的計算方法。進而根據(jù)新風(fēng)量和新風(fēng)等濕加熱前后的焓差，理論計算冬季新風(fēng)耗熱量。

①根據(jù)空氣溫度計算濕空氣飽和水蒸氣分壓力（p s），當(dāng)氣溫小于 0 ℃時采用式（1），當(dāng)氣溫大于等于0 ℃時采用公式（2）。

②計算濕空氣含濕量（d）

式中：d為濕空氣含濕量，k g/kga；φ為濕空氣相對濕度，% ；p為濕空氣總壓力，Pa。

③計算濕空氣焓值（h）

式中：h為濕空氣焓值，kJ/kga；t為濕空氣干球溫度，℃ 。

④計算新風(fēng)耗熱量(Q)

式中：Q為冬季新風(fēng)耗熱量，G J/h；G為新風(fēng)量，萬m3/ h；Δh為新風(fēng)等濕加熱前后的焓差，kJ/kga。

2 Excel VBA自定義函數(shù)功能實現(xiàn)

在 Excel 開發(fā)工具選項卡下點擊 Visual Basic 或者使用快捷鍵【 Alt+F11】調(diào)出 VBE 窗口，然后點擊插入選項卡，在彈出的菜單里選擇模塊，即可建立一個用來編寫自定義函數(shù)的模塊。為了方便日后單獨計算濕空氣含濕量，焓值以及后續(xù)功能構(gòu)建，作者基于公式（1）～（5），將冬季新風(fēng)耗熱量計算過程分解為可單獨使用和供其他自定義函數(shù)調(diào)用的多個自定義函數(shù)，增加了過程代碼的應(yīng)用能力。V BA自定義函數(shù)代碼如下所示：

Public Functiond(twAs Range,φAs Range)' 定義含濕量函數(shù)d，其中(tw為空氣溫度，φ為空氣相對濕度(0至100)

Dimt,k,ps' 聲明變量濕空氣飽和水蒸氣分壓力ps、熱力學(xué)溫度t、過程變量k

3 應(yīng)用自定義函數(shù)計算冬季新風(fēng)耗熱量

3.1 自定義函數(shù)使用方法

本文自定義函數(shù)的參數(shù)是Range類型的變量。在使用函數(shù)時，函數(shù)的參數(shù)只能設(shè)置為單元格，不接受手動給定參數(shù)。具體應(yīng)用方法如圖1所示，首先創(chuàng)建參數(shù)單元格，然后輸入求解公式即可一次獲取新風(fēng)焓值、新風(fēng)等濕加熱至室溫的送風(fēng)焓值、焓差和新風(fēng)小時耗熱量。

圖1 自定義函數(shù)應(yīng)用方法

3.2 計算冬季新風(fēng)耗熱量

應(yīng)用自定義函數(shù)進行批量計算時，應(yīng)把圖 1 所示的四個已知條件和四個求解值放置在同一行，方便利用快速填充功能，批量填充相應(yīng)的公式，進而利用數(shù)據(jù)透視表或SUMIFS函數(shù)快速匯總數(shù)據(jù)。新風(fēng)溫濕度可使用室外溫濕度進行替代，溫濕度取逐時值即可滿足計算需求。室內(nèi)溫度即室內(nèi)保障溫度，一般相對固定。新風(fēng)量跟空調(diào)機組運行模式相關(guān)，運行模式改變時，需重新測量新風(fēng)量大小。在已知條件齊全的條件下，使用上述方法5分鐘即可輕松計算出如表1所示的新風(fēng)冬季耗熱量。

表1 空調(diào)機組每萬m3/ h新風(fēng)冬季耗熱量（GJ）

4 結(jié)束語

①應(yīng)用Excel VBA 自定義函數(shù)進行焓值、冬季新風(fēng)耗熱量計算，與其他方法相比，具有輸入輸出界面簡潔、操作簡單、計算快速的優(yōu)點，同時還可借助Excel內(nèi)置功能快速匯總數(shù)據(jù)、設(shè)置數(shù)據(jù)格式，進行數(shù)據(jù)可視化操作。

②本文應(yīng)用 Excel VBA 自定義函數(shù)的開發(fā)方法對暖通或其他行業(yè)具有借鑒意義，利用VBA自定義函數(shù)功能可將平時工作常用公式內(nèi)置在 Excel 中，減少平時繁瑣輸入，提高工作效率，同時使得計算過程簡單明了，易于他人復(fù)查和理解。