論文計算機模擬技術在建筑節能方面的應用(存儲版)

　　

【正文】 ③形成數學 模型，找出組成系統的各個部件，并描述它們在各時刻的狀態的有關變量（一般包括輸入變量、狀態變量和輸出變量）或參數；確定各部件之間相互作用和影響的規則，即這些描述變量之間的函數關系。 的應用背景 計算機能耗模擬技術是為建筑節能設計開發的。 計算機模擬是指建立研究對象的數學模型或描述模型并在計算機上加以體現和試驗 提出背景 當人們設計和構造復雜的系統時，或研究自然界、人類社會中漫長的演變過程和不易重復試驗的事物時，若對研究對象本身進行試驗，從時間、人力、物力等因素考慮要付出昂貴的代價，甚至不可能進行。 2020 年，國務院頒布了《民用建筑節能條例》， 規定了各級人民政府、建設單位、設計單位、監理單位和施工單位在建筑節能方面的責任和義務 。 Abstract In this paper, we elaborate the working principles of energy consumption simulation software of buildings. We also analyze the superiority and deficiency of puter simulation technology. Our research is mainly based on the puter simulation software called eQUEST, and the object of study is one of the campus buildings in Nanjing University. We explore the methods that can be used in the designing of energysaving buildings in our daily life by establishing experimental models. We contrast them and get conclusions through analysis of reports that were generated by the software. Through the investigation and data collection, this paper summarizes the current situation of energysaving buildings and the development of the puter simulation. We put forward the prospects of puter software simulation software and how the puter simulation technology will help with the designing of energysaving buildings. 關鍵詞 : 計算機模擬技術； 建筑節能 Keywords: Computer Simulation Technology。主要 以計算機模擬軟件 eQUEST 為載體， 以南京大學校園建筑為對象， 通過建立對照實驗模型 ， 探究生活中的建筑節能可采用的形式。隨后，相關工作逐漸展開，形成了一系列的法規與標準。建筑節能，不僅是一種科學技術的創新概念，它也為人居提供了一個嶄新的 理念和更為科學 、友好 的生活 方式 ，而且住宅生態化本身也是一種必然的發展趨勢 。用實物模型試驗比較直觀、可信，但仍不夠經濟和方便。對于新建建筑，通過建筑能耗的模擬與分析對設計方案進行比較和優化，使其符合相關的標準和規范，進行經濟性分析等；對于既有建筑，需要進行建筑能耗的模擬和分析計算基準能耗和節能改造方案的能耗等。 ⑦進行模擬試驗，對給定的輸入在計算機上執 行程序。 正向建模方法 (經典方法 )：在輸入變量和系統機構與特性確定后預測輸出變量 (能耗 )。 [6] 詳細的建筑能耗模擬軟件按 照系統模擬策略可分為兩類：順序模擬和同步模擬 在順序模擬方法中，首先計算建筑全年冷熱負荷，然后計算二次空調設備的負荷和能耗，接著計算一級空調設備的負荷和能耗，最后進行經濟性分析。空氣溫度權系數被用來計算 因系統設置和運行而產生的室內逐時溫度 。 Energy Plus于 2020年 4月正式發布 Energy Plus 是一個建筑能耗逐時模擬引擎，采用集成同步的負荷／系統／設備的模擬方法。窗戶的傳熱和多層玻璃的太陽輻射得熱可以用 WINDOW5 計算。 Espr 采用了計算流體動力學中常用的有限體積法，不需要對基本傳熱方程進行線性化處理，相對于反 應系數法來說，其具有較高的靈活性和更寬廣的適用范圍，但同時對硬件要求也有一定程度的提高。在逐步發展到最終設計前，您可以依據一些簡單的概念模型測試不同的方案形式。 ECOTECT 的另外一個主要部分是其創新的三維用戶界面。但是操作較復雜，須經過專門培訓，對專業知識要求較 高。對建筑的描述簡單，輸出文件不夠直觀。可模擬和分析當前比較前沿或創新的技術。此外， eQuest 采用的計算方法是反應系數法。 F） 供冷溫度 Air Flows 氣流 Minimum Design Flow（ cfm/ft2） 最小設計流量 VAV Minimum Flow 變風量空調系統最小流量 Core 核心區域 Perimeter 周邊區域 HAVC Equipment 小型空調器 System(s) 已選系統 Cooling 供冷 Overall Size 輪廓尺寸 Typical Unit Size 標準容量 Condenser Type 冷凝器類型 Efficiency 效率 Heating 供熱 Size 尺寸 Efficiency 效率 System Fans 空調系統風機 南京大學 人居環境與可持續發展 新生研討課論文 ~ 18 ~ System(s) 已選系統 Supply Fans 送風風機 Power amp。 在建模過程中，通過改變某一參數項目，而控制其他的參數項目保持不變，觀察能耗量的變化情況，從而推斷出該參數項目對建筑能耗量的影響，進而分析其原因以及對現實生活的指導意義。 通俗地 說，就是運用兩件（或兩件以上）性質比較相近的事物來做比較，通過比較得出兩件（或兩件以上）事物的相同點和不同 點， 從而 從數量上展示和說明研究對象規模的大小，水平的高低，速度的快慢，以及各種關系是否協調。 建 筑類型（ building type)—— 以學校（ school）、醫院（ hospital）為例 建模過程 在“總體概況”（ general information）圖表中設置建筑類型信息。 另外，即使是同一類型的建筑，由于使用對象存在差異，其耗電量也略有差別。 （ building area） ——以南京、北京、香港為例 建模過程 在“總體概況”（ general information）圖表中設置“建筑區域”（ building area）。 C以上，無需考慮供暖問題，所以在“空間制熱”方面耗能較少。如果仔細分析數據，層數增長一倍，耗電量也相應翻了一番。 大學 醫院 南京大學 人居環境與可持續發展 新生研討課論文 ~ 26 ~ 中學 結果分析 在上述比較圖 中，通過比較，我們不難發現，在其他因素相同的條件下，醫院一年的 耗電量約為學校的 6倍。 在能耗資料收集與整理的過程中，數據信息 是錯綜復雜、千變萬化的，為了更好地展示它們及它們內在的關系，我們需要對這些 數據 信息的屬性進行 形象 化 的 分析研究 。通過對這些數據的定性定量分析，我們可以確認它們的性質或類型，可以判定它們的作用對象，作用范圍廣度和作用時間長短等。每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。 F） 空調區域 /非空調區域 Cooling Setpoints 供冷狀態點 Heating Setpoints 供熱狀態點 Design Temperatures 設計溫度 Cooling/Heating Design Temp 供冷 /熱設計溫度 Indoor（176。它引用了 DOE2 的計算核心 ,并拓展了 DOE2 的功能 ,使建模更加簡單快捷 ,結果輸出可視性更強。 ESPr 適用于對影響建筑能源特性和環境特性的因素做探人的評估。 Energy Plus 適用于多區域氣流分析，太陽能利用方案設計及建筑熱性能研究。它可以進行逐時能耗分析， HVAC 系統運行的壽命周期成本 (LCC)分析，有 20 種輸入校核報告， 50 種月度或年度綜合報告，700 種建筑能耗逐時分析參數，用戶可根據具體需要選擇輸出其中一部分。增加一個新的窗戶并馬上觀察熱量變化，權衡天光因素的影響，太陽輻射和建筑總造價。 ECOTECT 讓設計者在建筑形式確認前就可以了解建筑的相關特性。除此之外，該軟件還集成了對新的可再生能源技術 ( 如光伏系統、風力系統等 ) 的分析手段。由于程序計算墻體內表面的溫度，可以模擬輻射式供熱與供冷系統，并對熱舒適進行評估。 Energy Plus： Energy Plus 是一個全新的軟件，它不僅吸收了DOEo2 和 BLAST 的優點，并且具備很多新的功能。 南京大學 人居環境與可持續發展 新生研討課論文 ~ 7 ~ 具體 類型和應用 幾種常見軟件簡介 DOE2 ： 采用傳遞函數法模擬計算建筑圍護結構對室外天氣的時變響應和內部負荷，通過圍護機構的熱傳遞所形成的逐時冷、熱負荷采用反應系數(response． factor)法計算；建筑內部蓄熱材料對于瞬時負荷 (如太陽輻射得熱、內部負荷 )的響應采用權系數 (weighting factor)計算。所謂設定型數據是指在預先設定或計劃好的實驗工況下的建筑能耗數據；而非設定型數據則是指在建筑系統正常運行狀況下獲得的建筑能耗數據。 因應用的對象和研究目的的不同，建筑能耗模擬的建模方法可以分為兩大類：正向建模的方法 (forward modeling)和逆向建模 (inverse modeling)的方法 ?。 ⑤設計邏輯或信息的流程圖，直至編制出計算機程序。這些分析結果可以幫助建筑師在設計階段時比較不同方案的優劣，從而做出更加節能的選擇。用數學模型能較方便地確定一個系統，全面地反映對系統的已有認識或需要驗證的假設 ,但缺乏直觀性 ,也不便于進行試驗。 其他國家： In LEED reference guide , the score of energy performance has been reweighted from to 10 points to 19 points. In EA Prerequisite 2: Minimum Energy Performance, and EA Credit 1 Optimised Energy Performance, a detailed whole building simulation was required to demonstrate the percentage of the energy saving. [1] 經濟 因素 [2] 實施建筑節能具有正的外部性，即對建筑進行節能改造或投資時 ，建筑節能改造或投入的投資收益預期會小于節能所增加的投入，而節能增加的投入則必然小于社會獲得的綜合效益，從個人 角度來看或者從社會角度來看，建筑節能工作都會帶來巨大的經濟 效益，比如建筑能耗的節約、環境質量的改善，它還帶動與節能相關的產業發展，促進了經濟的發展。 建筑節能具體指在建筑物的規劃、設計、新建 (改建、擴建 )、改