1、PKPM智能空調水力計算軟件開發d摘要：介紹了PKPM智能空調水力計算軟件開發的根本情況,讓用戶輸入盡量少的圖形信息也能得出比較全面的計算結果是智能化軟件的操作特點,節省操作時間提高工作效率的是軟件開發目的。關鍵字：水力計算；建筑智能化；功能模塊； 1 引言水泵風機消耗的電力占暖通空調系統電力消耗的比例很大,大型公共建筑這一比例甚至到達60%70%,但是這種能耗是可以降低的,降低的主要方法是對空調系統進行嚴格的水力計算。但是空調系統水力計算的復雜性以及計算過程的煩瑣性,使得暖通設計師不愿意花費時間和精力做水力計算。實際工程中設計師根本上是憑借工程經驗或者估算選擇設備以及管徑,長此以往形成了暖通

2、工程設計中管徑水泵風機偏大的問題,這種行業性問題不斷造成了投資的浪費和系統運行本錢的提高,同時也造成了暖通設計領域的混亂。伴隨著以節能為目的建筑智能化、綠色化的浪潮的興起,這種以經驗為主估算為輔的粗放型設計已經跟不上現代建筑前進的步伐,唯一能加快暖通工程師步伐的方法是借助專業的計算軟件,PKPM智能空調水力計算軟件就是在這種背景下立項,并研發出第一個版本(HCVAC 2021) 。2 軟件概況目前許多設計師在估算管道阻力時候,首先是估算管道尺寸以及管道沿程阻力，然后對管道構件(閥門、過濾器、彎頭、三通等)的局部阻力也估算，籠統地以管路總沿程阻力乘某一比例系數確定，顯然采用這種估算方法得出的局部

3、阻力是極不準確的，有時用這種方法估計風系統的局部阻力會產生很大的偏差。但是在當今這個電腦技術飛速開展的時代，如果讓設計師按照先統計管路上各個局部阻力構件的規格和數量,再逐個查閱手冊確定局部阻力系數，然后逐項疊加整個管路的局部阻力的方法是不現實的。電腦技術的日益普及為暖通設計師提供了詳細計算阻力的工具。空調水力計算軟件HCVAC是PKPM設備系列集成化CAD軟件的組成局部。軟件采用系統原理圖直接進行水力計算，計算繪圖一體化，防止了建模計算的煩瑣性、克服了傳統的表格計算方法的不直觀性。布置完設備和管道后，程序自動從圖形中提取計算所需的原始數據進行水力計算,應用方便、直觀、塊捷。軟件自動化程度高，可

4、以自動連接盤管和干管以及風口與風管、自動標注管徑、自動分析圖形連接錯誤、自動統計閥門附、自動標記出最不利管路。計算方法靈活,水系統可根據設定流速、比摩阻或兩者結合計算其管徑和系統的阻力;風系統可以可根據假定流速、靜壓復得或等壓損法計算管徑，計算過程詳細包括了閥門，三通，彎頭等管道附件的阻力計算。對于程序的計算結果，用戶可以隨時修改,生成DOC計算表，軟件自動把計算結果賦回圖形實體。軟件具有靈活方便的編輯修改功能，如平移、平移復制、動態拖動、刪除等。軟件開放性強，計算過程中用戶可以根據實際情況，設置、修改所有管道設備計算參數。計算結果以圖形和表格的形式輸,校對核查方便。2.1 軟件運行模式 軟件

5、分為風-水兩個獨立的主要功能模塊，軟件研發過程中風系統和水系統是作為兩個獨立的模塊進行開發的，用戶可以根據需要通過菜單在不同的模塊之間無縫切換，或者只加載其中一個模塊，各個模塊運行的結果互不受影響,軟件運行更加靈活。所有與PKPM圖形庫有關的模塊都采用了PKPM最新的擴展數據技術，產生的圖形更加簡潔,從而克服了PKPM早期軟件文件過多用戶管理困難的弊端。模塊運行原理見圖 1。 圖 1 模塊運行原理2.2 軟件操作流程 軟件的計算工作還是以圖形為根底的,因此設計師需要交互完成下面圖形輸入工作:風口(盤管)布置與定位，管道布置，風口(盤管)與管道連接，閥門附件布置，管道以及設備參數設置(可以采用默

6、認參數)，選擇一種計算方法(如假定流速法、壓損平均法、靜壓復得法(風)等)進行水力計算。輸入管道和設備時可以選擇組合布置(快速)也可以選擇單個手動布置,連接設備和管道時利用窗口式快速操。軟件整個過程簡潔、快速、高效，操作流程見圖 2。圖 2 軟件操作流程只要草圖完成軟件就可以自動提取數據進行水力計算,當設計人員需要對原設計進行修改，增加或減少風口(風機盤管)數量、改變風口風量、調節風口位置、改變風口連接關系時，軟件能重新計算。計算過程中軟件會自動檢查管路的連接情況、并且反響最終的計算信息,這種反響機制有利于設計師查找圖形的錯誤以及參數輸入的錯誤。3 軟件智能化功能介紹3.1 智能化的圖形輸入功

7、能 水系統管道可以根據實際情況選擇兩管制、四管制以及同程、異程等不同形式輸入，風系統那么可以選擇不同類別的管道。管道與設備是智能化操作,設計師指定需要連接的管道和設備范圍,設備和管道就能正確連接到管道上面。自動連接方式能自動處理兩管制或者四管制以及同程或者異程的水系統與盤管的連接,風系統的連接能自動分析出管道類別與風口類別,當兩者類別一致時風口才能與管道連接。管道與管道的連接也采用智能化操作方法,不斷省時而且高效。例如用手動方法連接水系統四管制同程立管與四管制異程序干管時,如果手動連接這種情況不斷費時而且容易出錯,甚至耽誤工程建度。管道上容易忽略的附件也是自動添加,例如兩管道自動連接之處自動添

8、加三通, 盤管與管道連接處自動添加閥門,風管三通管道后面的變徑也是自動添加。詳情見圖 3。自動添加三通設備管道連接自動添加閥門管道自動連接圖 3 智能化的圖形輸入 3.2 智能化的等效功能暖通工程中的水系統和風系統管路設備一樣的支路重復率非常高,單純從水力計算的角度看,這些重復的管路阻力可以認為相等,如果通過某種規那么在這些重復的支路之間建立聯系, 這些有聯系的支路就稱為阻力等效支路。在進行水力計算的時候只需要繪制出一處的等效支路,其它的支路都可以用符號代替,從而提高了繪圖效率。其中已經繪制出的那局部定義為“源支路,其它局部定義為“目標支路。“源支路的流量信息通過建立的連接關系傳遞給“目標支路

9、參入后續的計算,這種等效替代的方法是以阻力相等為根底,在不影響整個系統阻力計算的前提下,盡量減少圖形輸入的工作量到達提高效率的目的。詳情見圖 4。等效流量源支路目標支路圖 4 支路等效示意圖在高層建筑的空調水系統水力計算過程中,等效功能的優勢更為明顯。根據高層建筑的特點,這種類型的建筑設計一般是由幾個標準層組合而成,水力計算的時候如果所有的樓層都繪制出來,不斷重復工作量大、錯誤排查難度大、使用效率低。使用等效功能那么不需要浪費時間繪制過多的圖形,有限的幾個標準層圖形同樣可以計算出包括立管在內的所有管道的阻力。3.3 智能化的管道限值控制功能民用建筑內部空間是有限的,提供給風管的安裝空間更是有限

10、的,如何在有限的空間里布置多個專業的管道線路是每個工程工程都需要慎重考慮的問題,由于風管體積龐大、占據空間較多,因此在風管的尺寸限制顯得優為重要。設計師需要在空間限制和阻力限制之間尋找平衡,對設計師而言這既是一項“浪費時間的工作,又是一項必須要做的工作,因為忽略這個步驟風管就可能沒有足夠的空間安裝了。工程師需要工程軟件提供幫助去解決這個“浪費時間的問題。HCVAC為工程師提供了靈活的控制方法,既可以從整體上控制整個系統的風管尺寸,也可以采用局部控制方法控制單根風管尺寸,甚至是兩種方式聯合使用控制整個系統。3.4 智能化的阻力計算方法專業理論是軟件水力計算的根底,水力計算按照實際需要分為設計計算

11、和校核計算,校核計算用于計算阻力而設計計算用于整個系統設計。由于風水系統的差異,兩系統的設計計算方法也有區別。水系統按照控制參數以及控制方法計算方法分為三種:每根管道按照自身流速或者比摩阻控制;管道流速控制;管道比摩阻控制;其中方法屬于局部控制,而其它方法屬于整體控制,整體控制方法也根據管道類別(干管、立管、支管)不同進行了局部控制。風系統的設計計算方法也包括靜壓復得、流速控制、等壓損法。根據風系統類別不同,計算過程中還有不同得處理。當風系統為排煙系統,計算過程除了按照一般系統計算阻力,還需要標準化處理后才是最后得計算結果。當系統為除塵系統時,計算過程必須經過屢次調整到達支路之間阻力平衡。阻力

12、計算結果是嚴格按照各局部阻力疊加而成得,計算過程按照先計算沿程阻力然后計算局部阻力的過程依次而成,不管哪個系統對閥門和三通的阻力計算都非常細致。軟件的最終計算結果以報告書的形式提供給用戶,報告書中提供了計算遵循的專業標準,以表格方式羅列出系統各個局部的計算結果以及最終的匯總結果。4 軟件開發環境本系統可以利用VC+ 6.0進行開發,全部采用模塊化的開發模式。首先利用MFC微軟根底類庫, Microsoft Foundation Classes形成框架，然后進行風系統模塊、水系統模塊以及通用模塊的開發。 軟件開發采用面向對象的方法，開發過程中只要保證各個模塊采用統一的數據格式，各種模塊由不同的開發團隊甚至不同單位完成，最后進行統一測試。如果已經存在相應的程序，并且遵循了統一的文件格式，可以利用現有資源，防止從頭開發，節約時間。具體的開發過程涉及到大量程序語言，這里不再贅述。5 結語以建筑節能為目的的建筑智能化、綠色節能化的浪潮不可泯滅，在這股浪潮中的主角暖通工