基于 Excel VBA 測算空調機組冬季新風能耗

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

在疫情防控常態化下，公共建筑新風供應量較常規模式均有所增加，新風能耗更加備受關注，新風能耗不光影響運行成本，也影響冷熱源運行調節參數。為了測算空調機組新風能耗需要知道新風量，新風焓值和新風等濕加熱至室溫的焓值，新風量可現場實際測量，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、批量地計算新風焓值和新風等濕加熱至室溫的焓值。對此作者基于Excel VBA，以自定義函數的方法分別定義了新風焓值、新風等濕加熱至室溫的焓值和冬季新風能耗的計算公式，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。其使用方法與Excel內置函數相似，為暖通數據分析人員提供了焓值和冬季新風能耗批量，快速的計算方法。

1 冬季新風能耗理論計算基礎

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

①根據空氣溫度計算濕空氣飽和水蒸氣分壓力（p s），當氣溫小于 0 ℃時采用式（1），當氣溫大于等于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計算新風耗熱量(Q)

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

2 Excel VBA自定義函數功能實現

在 Excel 開發工具選項卡下點擊 Visual Basic 或者使用快捷鍵【 Alt+F11】調出 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，焓值以及后續功能構建，作者基于公式（1）～（5），將冬季新風耗熱量計算過程分解為可單獨使用和供其他自定義函數調用的多個自定義函數，增加了過程代碼的應用能力。V BA自定義函數代碼如下所示：

Public Functiond(twAs Range,φAs Range)' 定義含濕量函數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、熱力學溫度t、過程變量k

3 應用自定義函數計算冬季新風耗熱量

3.1 自定義函數使用方法

本文自定義函數的參數是Range類型的變量。在使用函數時，函數的參數只能設置為單元格，不接受手動給定參數。具體應用方法如圖1所示，首先創建參數單元格，然后輸入求解公式即可一次獲取新風焓值、新風等濕加熱至室溫的送風焓值、焓差和新風小時耗熱量。

圖1 自定義函數應用方法

3.2 計算冬季新風耗熱量

應用自定義函數進行批量計算時，應把圖 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，批量填充相應的公式，進而利用數據透視表或SUMIFS函數快速匯總數據。新風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。室內溫度即室內保障溫度，一般相對固定。新風量跟空調機組運行模式相關，運行模式改變時，需重新測量新風量大小。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所示的新風冬季耗熱量。

表1 空調機組每萬m3/ h新風冬季耗熱量（GJ）

4 結束語

①應用Excel VBA 自定義函數進行焓值、冬季新風耗熱量計算，與其他方法相比，具有輸入輸出界面簡潔、操作簡單、計算快速的優點，同時還可借助Excel內置功能快速匯總數據、設置數據格式，進行數據可視化操作。

②本文應用 Excel VBA 自定義函數的開發方法對暖通或其他行業具有借鑒意義，利用VBA自定義函數功能可將平時工作常用公式內置在 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，易于他人復查和理解。