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关键词:冷负荷谐波法反应系数法
人们对房间内环境舒适性要求的不断提高,反映在冷负荷计算方面就是计算方法的不断进步,先后出现了谐波法、反应系数法、Z传递函数法,冷负荷系数法则是建立在Z传递函数法基础上的一种适合手算的计算方法。而计算机技术的飞速发展使得负荷计算朝着精确化、动态化、可控化方向不断发展。
由内外维护结构隔离出来的空间——房间构成了建筑物的基本单元。我们根据控制论中的线性系统来房间的热过程时,把房间的围护结构以外墙为代表构成一个墙体热力系统,墙的外侧空气温度和太阳辐射是该系统的扰量,墙的传热量是该系统的反应;再把房间的各个内表面和室内空气看成一个热力系统,可以近似当作一个线性系统,称作房间热力系统。
下面本文从两种方法入手,通过对一具体墙体传热实例进行的计算,对其结果进行比较。
1谐波反应法
1.1背景介绍
谐波法出现在准稳态传热计算时期的后期,并建立在早期的当量温差计算方法的基础之上。最早追溯到50年代初,苏联的A.T.Щκοποвер等人提出了谐波分解的类似方程,并用衰减度和延迟时间来表示。
谐波法可以建立在墙体导热方程经典求解的基础之上,早在40年代已经提出。本文用系统的频率响应来讨论周期性传热,因为谐波法有周期扰量的前提,所以该方法基本只适用于冷负荷的设计计算。
1.2.1墙体热力系统的频率响应
首先对外部温度扰量的谐波分解的指数表达式为:
(1.1)
以谐波为扰量的系统数学模型为:
(1.2)
说明:
1.式1.2中的一对温度和热流扰量只是振幅和初始相位不同的同阶谐量。
2.当数模的边界条件改为墙体两侧的温度,内侧维持稳定时,仍可推得上述结论,而且采用过余温度的结果,可以取内侧温度为零,因此在求取传热量时只要考虑系统的传热传递函数及传热过程的频率响应。
3.对多层墙体同样可以把代入相应传递函数来求其频率响应。
1.2.2墙体传热量计算公式
当扰量为式(1.1)的多阶谐波时,根据过余温度定义,其首项零阶谐波外侧平均温度与室内气温之差:。第k阶谐波的传递函数记为
(1.3)
则第k阶谐波的传热量:
(1.4)
对于零阶谐波,因为,,K为墙体传热系数,从而零阶谐波的传热量为
墙体总传热量为:
(1.5)
1.3衰减度和延迟时间
衰减度和延迟时间是使得谐波法的物理意义更加直观的两个重要参数,下面的是基于有限厚墙体来讨论的。
定义墙体外侧综合温度(设为周期扰量)的波幅与内表面温度波幅的比值为该墙体的衰减度,内表面温度波对外侧综合温度波的相位滞后为该墙体的延迟时间。
对于单墙体,已求得内表面热流公式(1.4),采用过余温度,设室温为,则根据牛顿放热定律,内表面温度为:
故墙体的衰减度和延迟时间为:
(1.14)
式中和为传热传递函数的模和幅角,对于带有两侧空气边界层的单层匀质墙,则可用式(1.9)和(1.10)进行运算.第k阶谐波的墙体衰减度和延迟时间可取=来计算。
这样,墙体传热式可用它的衰减度和延迟时间来改写,其实部为:
(1.15)
1.4例题
已知某平屋顶是厚为150mm的钢筋混凝土板,其密度为=2500kg/m3,导热系数:,比热。内外表面放热系数给定为和。试计算该平屋顶的衰减度和延迟时间。并求扰量
的温度作用下,室温维持280C时的单位面积传热量。
依次取可算得逐时传热量如表1所示。
表1三阶谐波法计算出的墙体传热值
1
2
3
4
5
6
7
一阶传热量
(W/m2)
40.38
26.65
14.54
4.88
-1.68
-4.09
-3.95
0.5
二阶传热量(W/m2)
38.322
28.1861
19.25
11.5078
5.0889
1.0062
-1.892
-1.0316
三阶传热量(W/m2)
37.7786
27.9474
19.4622
12.0421
5.6323
1.2404
-2.1042
-1.5659
8
9
10
11
12
13
14
15
一阶传热量
(W/m2)
8.34
19.06
31.90
46.01
60.42
74.15
86.26
95.92
二阶传热量(W/m2)
3.63
12.4322
25.1311
40.9138
58.362
75.6816
90.97
102.5478
三阶传热量(W/m2)
3.0866
12.189
25.3433
41.4481
58.9054
75.9185
90.7578
102.0135
16
17
18
19
20
21
22
23
一阶传热量
(W/m2
102.48
105.49
104.75
100.3
92.46
81.74
68.90
54.78
二阶传热量(W/m2)
109.2489
110.5862
106.808
98.7684
87.75
75.1122
62.1311
49.6838
三阶传热量
(W/m2)
108.7055
110.352
107.0202
99.3027
88.2934
75.3464
61.9189
49.1495
从三者的曲线图我们不难发现:
(1)如果在实际计算中只取一阶谐波进行计算,会导致传热量的波峰和波谷值的偏低。
(2)第二阶和第三阶传热曲线图已经能够很好的吻合,说明在工程计算中,如果不是有特别需要,取阶数为三阶已经足够准确,再高则无意义。
2反应系数法
2.1背景介绍
反应系数法是加拿大人D.G.Stepphonsen和G.P.Mitalas在60年代末提出来的,该将墙体和房间当作线性的热力系统,利用系统传递函数得出某种单位扰量下的各种反应系数,再用反应系数来求解传热量和负荷。
由于反应系数法并不以周期性扰量为前提,可以适用于任意扰量,这是跟谐波法的主要区别,因此反映系数法适用于全年的房间负荷计算模拟。
2.2.1任意扰量下的墙体传热
作为扰量的室外温度通常以逐时的离散值的形式给出,采用单位三角波或单位矩阵波函数来分离扰量,这两种基本函数,都能归结到单位阶跃函数,这样由于系统的线性定常特点,根据叠加原理和反应对扰量时间延迟的不变性,可把扰量函数的L变换的求解,简化到对单位阶跃扰量下墙体热力系统反应的L变换的求解。
对1.4中的例题,用反应系数法求取单位面积逐时传热量,结果如下表所示。
反应系数法计算出的墙体传热值
-3.1
0.0398
32.1
12
42.5
0.0599
63.9
1
-3.9
0.4190
22.9
13
42.8
0.0467
81.8
2
-4.3
0.6236
15.1
14
39.9
0.0364
97.2
3
-4.4
0.5455
8.6
15
34.6
0.0284
108.2
4
-3.4
0.4352
3.3
16
27.6
0.0222
113.7
5
-0.8
0.3410
-0.4
17
20.0
0.0173
113.2
6
3.6
0.2662
-1.8
18
13.0
0.0135
107.2
7
9.9
0.2076
-0.1
19
7.1
0.0105
96.9
8
17.6
0.1619
5.4
20
2.8
0.0082
83.8
9
25.7
0.1263
15.1
21
0.1
0.0064
69.6
10
33.3
0.0985
28.8
22
-1.5
0.0050
55.7
11
39.2
0.0768
45.6
23
-2.4
0.0039
43.0
相对应传热量曲线图如图2.2所示:
图2反应系数法传热计算结果曲线图
3两种计算结果的比较
我们可以将上面例题中两种方法算得的结果作在同一张图中,为了方便读图,图中隐去二阶谐波法计算结果曲线。如图3所示:
图3两种方法计算结果的比较
从曲线中可得到:
⑴利用谐波反应法和反应系数法计算出的数值结果非常相近。而谐波法计算出的传热量的最高峰值略低于反应系数法。
⑵从整张曲线图中我们可以直观看出谐波法的曲线较反应系数法滞后,并且三阶谐波相对一阶谐波更加接近反应系数曲线,说明这是公式计算时只采用了三阶以内谐波的缘故。
⑶从原理上我们可以发现,谐波法使用光滑的曲线来近似扰量,而后者则以折线来近似,所以说两者的结果严格来说并不会相等。这一点也可以从上面的曲线图中直观的表现出来。
4结语
本文分别简单介绍了谐波法和反应系数法的背景并作简单推导,利用推导公式计算一实际墙体的传热量,并对结果作出的曲线图作了直观上的比较,总的看来谐波法、反应系数法(及传递函数法)依次是不断进步、不断精确的负荷计算方法。限于篇幅,未对z传递函数法和冷负荷系数法加以比较。
[1]陈友明.多层平板墙体z-传递函数的简单计算方法[J].全国暖通空调制冷2002年学术年会论文集,2002:1119~1122
[2]曹叔维.房间热过程和空调负荷.上海:上海技术文献出版社
论文摘要:国民经济核算的主要指标是国内生产总值,而国内生产总值具有3种计算方法,即生产法、收入法和支出法。对现有的核算方法进行了分析和评价,并提出了改进意见。
1国民经济核算的含义和功能
1.1国民经济核算的含义
国民经济核算是运用统计指标及其体系,对一定范围和一定时间的人力、物力、财力资源与利用所进行的计量;对生产、分配、交换、消费所进行的计量;对经济运行中形成的总量、速度、比例、效益所进行的计量等。广义来讲,国民经济核算包括统计核算、会计核算、业务核算,它们相辅相成。分工协作,有机地组成国民经济核算体系;狭义来讲,国民经济核算仅指国民经济综合平衡统计核算。
国民经济核算的目的是为经济行为监测、经济分析、国际比较、政策分析和制定以及宏观经济调控和管理服务。国民经济核算方法是试图通过系统地规范概念、分类、核算原则、表现方式及逻辑关系,更好地实现对国民经济运行过程的统计描述。
1.2国民经济核算的功能
作为国民经济统计方法,国民经济核算对我国的宏观经济管理和微观经济决策都具有重要作用,主要表现在以下方面:
首先,国民经济核算能够有效反映国民经济运行状况。国民经济核算通过一系列科学的核算原则和方法把描述国民经济各个方面的基本指标有机地组织起来,采用大量信息的国民经济核算体系,对计划、决策的确定和执行起着重要的咨询、服务与监督作用。其次,国民经济核算是宏观经济管理的重要依据。国民经济核算提供了关于整个国民经济运行状况的系统数据,是制定宏观经济管理所需规划、计划和政策的重要依据。国民经济核算所提供的有关生产、收入分配、消费、投资等方面的基础数据,为宏观经济管理的中长期规划和年度计划,以及财政政策、金融政策、产业政策、收入分配政策等一系列经济政策的制定提供了重要依据。再次,国民经济核算是微观决策的重要依据。随着社会主义市场经济的发展,企业和个人对生产、消费和投资决策的需求增强,国民经济核算部门能否提供准确和丰富的国民经济核算信息直接影响到决策的科学性。通过对各种不同类型经济统计的基本概念、基本分类和指标设置提出统一要求,国民经济核算使得这些经济统计在满足其要求的同时,实现彼此之间的相互衔接,使整个经济统计形成一个统一的整体。
2我国国民经济核算的方法
国内生产总值(GDP)与国民生产总值(GNP)是两个既有联系又有区别的指标,两者都是核算社会生产成果和反映宏观经济的总量指标,只是计算口径不同。国内生产总值是指一个国家或地区范围内反映所有常住单位生产活动成果的指标。国民生产总值是指一个国家或地区范围内的所有常住单位,在一定时期内实际收到的原始收入价值的总和。国民生产总值可以用国内生产总值加上本国常住单位从国外得到的净要索收入计算取得。国内生产总值与国民生产总值之间的主要区别在于,前者强调的是创造的增加值,而后者强调的是获得的原始收入。一般来说,各国的国民生产总值与国内生产总值两者相差数额不大,除非某个国家在国外有大量的投资和大批劳动力,该国的同民生产总值可能会大于国内生产总值。
在实际核算中,国内生产总值有3种计算方法,即生产法、收入法和支出法。3种方法分别从不同的方面反映国内生产总值及其构成。生产法是从货物和服务活动在生产过程中形成的总产品人手,剔除生产过程中投入的中间产品价值,得到新增价值的方法。核算公式为:增加值=总产出一中间投入。收入法也称分配法,是从生产过程创造的收入角度对常住单位的生产活动成果进行核算。核算公式为:增加值=劳动者报酬+固定资产折旧+生产税净额+营业盈余。支出法是指一个国家(或地区)所有常住单位在一定时期内用于最终消费的资本形成总额以及货物和服务的净出口总额,它反映本期生产的国内生产总值的使用及构成。支出法是从最终使用角度来反映国内生产总值最终去向的一种方法。核算公式为:增加值=总消费+总投资+出口一进口一国内生产总值。
3我国国民经济核算方法评析
3.1各种国民经济核算方法的评价
以上3种国民经济核算方法,无论是从生产,收入(分配)和支出的哪一个角度核算,理论上结果都应该是一致的。但在实际操作中由于资料来源不同,计算结果会出现某些差异,这种差异称之为统计误差,而在统计学上。是允许出现一定范围内的统计误差的。根据资料的来源情况,目前在国内生产总值的3种计算方法中采用收入法的国家较多,其实3种方法可以同时并用,相互验证。对目前由国民经济核算方法等构成的体系应从以下两方面来认识。
首先,国民经济核算体系是一个巨大的方法库。国民经济核算乃至整个统计,除本身自成体系形成一套独特的方法体系外。对于经济研究也提供了一种可供选择的方法论。国民经济指标在各层次问、各部门间的数量关系透视了社会经济的各种关系。具体说来,国民经济核算体系将微观经济原理与宏观经济理论相结合,综合运用统计、会计和数学方法,系统地测算某一时期内一国(地区、部门)的各经济主体的经济活动,包括这些活动的结果,各种重要的总量指标及有关的组成要素。其次,国民经济核算体系是一个宏大的信息库或资料库。国民经济核算创立了一个基于大量经济分析水平之上的系统数据库,这些经济分析包括不同经济活动类型的分析、通货膨胀分析、经济结构分析、增长分析,特别是用于各国之间的比较。
3.2国民经济核算方法的改进
关键词:电算化会计会计软件
会计核算方法是对经济业务进行完整、连续和系统的记录和计算,为经营管理提供必要的信息所应用的方法。一般包括设置账户、复式记账、填制会计凭证、登记账簿、成本计算、财产清查、报表编制和会计资料的分析利用等,以下我们称之为传统会计方法;在电算化环境下,为完成会计核算任务而采用的新方法,以下我们称之为电算会计方法。传统会计方法与电算会计方法的综合运用并不断提高,才是会计电算化发展的必要保证。把会计电算化说成是在计算机环境下传统会计方法的模拟是只看到了事物的表面或结果,而没有看到事物的本质;电算会计方法只有建立在传统会计方法的基础之上,才能得到发展和提高;同时,也要以电算化环境下特有的方法去解决新形势下的新问题。
一、明确会计主体与会计对象:“建立账套”的电算会计方法
在电算化会计信息系统中,一般采用通用会计软件来建立自己的系统,这样,不同会计主体在核算上的差异、不同会计对象适用的具体会计方法必需通过软件的“选项”来加以区别和明确。在应用会计核算软件开展会计核算工作的开始,第一件事就是要在系统中建立当前会计主体独立使用的一套核算数据,并明确有关事项以适应当前会计主体的核算要求。这就是“建立账套”,建立账套时,一般至少要明确下列事项。(1)账套编号:为便于计算机的数据处理,以区别不同的账套或据以命名并建立相应的文件夹、数据文件名或数据库名称等;(2)账套名称:一般为核算单位名称;(3)会计主管:电算化系统主管的姓名,以便进行全面的操作授权;(4)启始会计期间:在电算化系统中进行会计核算的开始期间;(5)具体核算方法或计算方法的选用:如会计科目编码规则、固定资产折旧方法、存货成本计价方法、会计凭证分类方法等;(6)选择所属行业以预置会计科目。以上在电算化系统中称之为账套参数。建立账套完成后,就具备了在电算化系统中开展会计核算的物质基础。在传统会计方法中当然也有账套的概念,但只有在电算化系统中才需要把它列为一个重要的会计核算方法,在编制会计软件时,需要以特定的技术方法才能实现。有了建立账套这一方法,就可以在同一电算化系统中为多个会计主体完成会计核算任务。这给学习与掌握会计电算化技术、开展记账、划小核算单位并分别进行独立核算等带来了方便。
二、站在电算化会计核算的起点:“初始设置”的电算会计方法
建立账套完成以后,首先要进行一些日常核算之前的准备工作,主要是三个方面的任务。一是操作人员设置,将会计人员的职责分工在系统中加以明确,同时使系统具有了合法的使用者;二是会计科目设置(即设置账户),在系统中建立起用于进行会计核算的会计科目(账户)体系(这部分内容在下一部分单独讨论);三是输入初始余额,是指将原来已经存在于手工系统的数据转入到电算化系统中来,以开始以后的会计核算。
初始设置是会计软件中建立账套后必需首先完成的,并且只有正确完成了初始设置,才能进行以后的操作。其中较典型的方式是输入初始余额后要进行试算平衡,初始余额平衡后,正式启用账套。启用账套后即进入日常业务处理阶段,不能再行修改初始余额。
初始设置中的操作人员设置、会计科目设置和输入初始余额都需要采用具体的方法来实现。其效果的好坏对会计核算的大部分内容都有着重要的影响。可以说是系统中最为关键的部分,是系统设计水平的集中体现。在应用中,初始设置工作应尽可能做到准确、恰当、周到、细致,才能取得更好的会计核算质量。
三、会计核算体系的建立:“设置账户”的传统会计方法的发展运用
“设置账户”这一传统会计方法在电算化系统中一般称之为“会计科目设置”。账户是会计科目在核算中具体形式。会计科目是会计要素的进一步细化。通过对会计科目开设账户的方法,分别对会计对象的不同内容进行反映和监督,是会计核算的主要形式。在大部分会计资料中(如凭证、账簿、报表等),都要以会计科目作为直接对象来加以反映,从而建立了一个完整的核算体系。
电算化系统在运用这个传统会计方法时,在形式上进行了变通,在结构上进行了突破,使电算化系统的会计核算体系较之手工会计核算更全面、更完整、更合理。具体有以下几个方面:(1)从形式上,以“会计科目表”代替了所有分列在不同账簿或账页上的“账户”。在计算机数据处理系统中,数据主要以“表”的形式存在,无论是设置的账户,还是输入的凭证。“会计科目表”中,对会计科目首先要分级编号并顺序排列;其次以每一会计科目的“属性”来表示该科目所适用的账页格式或核算要求;还有,在会计核算软件中,总是由多个相当于“会计科目表”的部分,共同构成了完整的核算体系,它们主要是“会计科目主表”、“部门目录”、“单位往来目录”、“个人往来目录”、“项目目录”等,它们之间以从属或交叉的关系,组合成一个大的“会计科目表”。(2)从内容上,丰富了传统“设置账户”的方法。系统内部处理数据时,以科目编码作为会计科目的惟一标识和所属关系的判定依据,使分级核算更加紧凑、严格、清晰;可以根据需要产生新的账页格式或核算内容:“会计科目表”各部分之间在使用时随时组合,既保证了科目设置的完整性,又具有较强的灵活性,巧妙地解决了事先不可知会计科目的设置。如“营业费用/通讯费”按部门设置明细科目进行核算时,到底哪些部门实际上真的会发生“通讯费”呢,在电算化核算系统中,只有真的发生时,该账户才正式存在;电算化系统中“部门目录”、“往来目录”等,本身可以继续分类或分级,而且“部门目录”与“会计科目主表”之间是交叉关系,有级次的会计科目都可以同时进行“总分类核算”和“明细分类核算”,即同时具有本期累计发生额、本年累计发生额、余额等概括性数据和含有业务事项(会计分录)的详细数据(明细账),提高了会计核算的详细程度,使会计核算体系更加完善。
四、业务处理的核心:“填制凭证”与“登记账簿”
电算化会计之所以仍然只是会计,而不是另外一个新的学科,就在于它仍然是以形成“凭证”、“账簿”、“报表”等会计档案资料为主要任务形式。“填制凭证”和“登记账簿”这样的传统会计方法仍然是电算化会计系统的业务处理的核心。电算化会计系统与手工会计系统形式上的主要差别就是这些会计档案的存在形式的不同,这就决定了“填制凭证”与“登记账簿”这些方法的直接对象有着明显的区别,在使用这些方法时,自然也因其对象属性的变化而有所变化。
在电算化会计系统中,“填制凭证”有两种情形,一种是直接在系统中填制凭证,另一种是手工制好凭证后的输入凭证,两种情形都体现为会计软件的一个较为重要的输入功能。与传统会计方法相比,电算化会计系统中的“填制凭证”及“登记账簿”主要有以下几个方面的特点:(1)凭证中各数据项根据类型、范围和勾稽关系进行有效控制。如会计分录中的会计科目必须在设置的会计科目表中已经存在,并且是最底层的明细科目;根据当前科目的属性确定是否具有某些项目,如往来单位、结算单据号码等;借贷方金额必须相等才能保存;事先确定的借方或贷方必有或必无科目、非法对应科目等;编号可以自动连续;日期可以限制顺序等。(2)键盘操作较之手工处理的“笔误”更容易发生“误操作”,因而“凭证填制”在操作功能上分为“填制”、“修改”、“删除”等步骤,以进行正确性控制。(3)填好的凭证同样需要“审核”,电算化系统的审核可在程序中再次检验凭证的正确性。(4)“登记账簿”之前可以“汇总”,而不是必须汇总;电算化系统可根据需要随时对任意范围的凭证进行汇总,汇总速度较快且准确;计算机不会因疏漏出现总账与明细账登记结果不一致的情况,当然在记账之前则不必进行“试算平衡”。(5)“登记账簿”只是凭证数据的确认过程,而不是抄写或复制过程。这一简单的过程明确了“工作底稿”与正式会计档案之间的界限,具有非常重要的意义。
五、自动化处理的充分体现:“自动转账”的电算会计方法
根据用户定义,由系统自动生成转账凭证的方法称为“自动转账”,它已经成为电算化会计系统非常成熟的方法之一。自动转账有两种情形,一种是直接从账项数据中取数生成记账凭证,如结转期间损益;另一种是要通过函数进行较为复杂的运算才能得到凭证上所需的数值,如计算并分配应付福利费。自动转账又分为两个层次,一个层次是在总账系统(或称账务处理系统)中定义并使用的自动转账;另一个层次是在各个子系统中定义和使用自动转账,如工资系统中的工资费用分配、固定资产系统的折旧费用分配等。“自动转账”一旦完成定义,即可在不同会计期间重复使用,大大提高了系统的效率。
六、会计信息的集中与概括:“编制会计报表”
编制会计报表,是会计工作中的重要组成部分,也是阶段性地完成会计核算任务的标识性工作。在电算化会计系统中,更给这一传统工作任务赋予了新的活力。
在会计核算软件中,编制会计报表分为两个步骤:第一步是设计阶段,有两方面的设计任务,一是“会计报表格式设计”,二是“数据来源定义”;第二步是使用阶段,在一定会计期间,即可自动生成当期会计报表的结果。设计完成的会计报表可以长期使用。生成会计报表的过程快速准确,可以进行正确性检验和审核。会计报表之间随时可以横向或纵向的汇总或比较分析。
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