論文計算機模擬技術在建筑節能方面的應用-資料下載頁

【導讀】計算機模擬技術在建筑節能方面的應用。作者：王宇[1]韋璐[2]馮怡[3]朱旭佳[4]何伊伊[5]. 京大學建筑與城市規劃學院。南京大學人居環境與可持續發展新生研討課論文

　　

【正文】 Tank capacity 油箱容量 Insulation Rvalue 絕緣能力 Standby loss 備用 Water temperatures 水溫 Supply water 供給水 Inlet 入口 Pumping 抽水 Recirculation% 再循環再流通 information 工程信息 Building location 建筑位置 Address 地址 City, state zip 市、州郵編 Building owner 建筑所有者 Name 名字 Phone 電話 Address 地址 City, state zip 市、州 郵編 Component name prefix 組合名字前綴 Suffix 后綴 Prefix + suffix characters cannot exceed 4 前綴和后綴字符相加不超過 4 AirSide HVAC 冷暖氣空調調節系統 南京大學 人居環境與可持續發展 新生研討課論文 ~ 20 ~ 舉例： 01 設置： Cooling equip ： direct expansion(DX) 直接蒸發式 Heating equip： furnace 火爐 Cooling equip: Chilled water coils 冷凍水循環系統 Heating equip: Hot water coils 熱水循環系統 Cooling equip: evaporative cooler 蒸發冷卻器 Heating equip: electric resistance 電阻 南京大學 人居環境與可持續發展 新生研討課論文 ~ 21 ~ WaterSide HVAC 水循環空調調節系統 舉例： 01 設置： Cooling equip： direct expansion(DX) 直接蒸發式 Heating equip： furnace 火爐 Cooling equip: Chilled water coils 冷凍水 盤管 循環系統 Heating equip: Hot water coils 熱水循環系統 Simulate Building Performance 模擬建筑 性能 Electric consumption (kwh) 耗電量（千瓦時） Gas consumption (Btu) 天然氣耗費（英國熱量單位） 南京大學 人居環境與可持續發展 新生研討課論文 ~ 22 ~ 4. 應用 模擬技術對建筑具體分析 控制變量法（ control variable method） 物理學中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題。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。它是科學探究中的重要思想方法，廣泛地運用在各種科學探索和科學實驗研究之中。 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。 南京大學 人居環境與可持續發展 新生研討課論文 ~ 23 ~ 定性定量分析法（ Qualitative and quantitative analysis method） 定性分析是為了確定研究對象是否具有某種性質或確定引起某一現象變化原因、變化過程的分析。定量分析是指對研究對象進行數量化測定的研究方法。在資料分析過程中，把大量的、散亂的數據資料，依據統計的理論和思維方式，對他們進行描述和推斷，將研究對象的本質、特征揭示出來。它包括歸納演繹、分析綜合和科學抽象等思維途 徑方法。 在本次探究過程中，需要對大量的參數數據和計算結果依次進行收集、整理和分析。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。 比較分析法（ parative analysis approach） 比較 分析法 ，也稱 對比 分析法，是按照特定的指標系將客觀事物加以比較，以達到認識事物的本質和規律并做出正確的判斷或評價。 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。 在探究過程中，把在不同參數項目下自動生成的建筑模型進行相互比較，可以揭示不同參數項目對建筑模型的影響，從而更直觀、更形象地理解不同參數項目的意義。同時，把不同建筑模型的能耗分析結果進行相互比較，可以更便捷、更準確地總結出不同建筑的優劣和改進方向。 圖表分析法（ chart analysis method） 圖表分析法是指 通過圖示、表格來表示某種事物的現象或某種思維的抽象觀念 ， 對 統計信息 可視化 的 基本屬性（時間 性、數量性等）進行分析與研究 的手段。圖表有多種表現形式，其中，條形圖 、柱狀圖、 折線圖 和 餅圖 是圖表中四種最常用的基本類型。 由于圖表分析法在對信息的梳理和傳達 方面有著不可比擬的優勢，因此， 圖表 分析法 被廣泛地應用在自然科學、社會學、 經濟學 、大眾傳播學等方面。 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 。 eQUEST本身就附帶著能耗圖表自動生成程序，這位我們分析問題帶來了極大的便利。 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。其中包含社區中心（ munity center）、南京大學 人居環境與可持續發展 新生研討課論文 ~ 24 ~ 醫療衛生部門（ health）、出租房（ lodging）、工廠（ manufacturing）、多戶住房（ multifamily）、博物館（ museum）、辦公樓（ office bldg)、宗教場所（ religious worship）、餐館（ restaurant）、零售商店（ retail）、學校（ school）、倉庫（ storage）、劇場（ theater）等多種建筑類型，每種建筑類型下面又按建筑等級、功用等細分成若干此建筑等級，方便用戶進行選擇。另外，用戶還可根據自己的需求自定義設置建筑的類型。每個建筑類型都附帶著默認的數據參數，可為用戶設置后續參數項目時提供參考。 我們在“建筑類型”中依次選擇“大學”（ university）、“醫院”（ hospital）、“中學”（ middle school），保持其他參數均相同，得到以下三幅建筑 3D 圖像。 大學 ： 醫院 ： 中學 ： 南京大學 人居環境與可持續發展 新生研討課論文 ~ 25 ~ 計算結果 系統自動生成圖像后，單擊屏幕左側的“模擬建筑表現”（ simulate building performance）按鈕，系統將自動生成建筑能耗數據圖表。 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。其原因是多方面的，一方面，由于放假等原因，學校建筑的使用時間比醫院短；另一方面，由于工作性質的不同，醫院里的耗電設備較多，且工作時間較長。 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。例如，大學一年的耗電量略高于中學。 從上述分析中，我們不難得出結論，建筑類型是決定一幢建筑能耗大小的根本因素。 建筑高度（ building height） —— 以辦公樓（ office）為例 建模過程 在“總體概況”（ general information）圖表中設置“層高”（ number of floors）。如圖： 南京大學 人居環境與可持續發展 新生研討課論文 ~ 27 ~ 我們依次設置層高為“ 4”，“ 8”，得到兩幅辦公樓建筑模型。 4層辦公樓 ： 8層辦公樓 ： 計算結果 4 層樓： 南京大學 人居環境與可持續發展 新生研討課論文 ~ 28 ~ 8 層樓： 結果分析 根據上圖，隨著層數的增高，相同樣式建筑的耗電量也在不斷增加。如果仔細分析數據，層數增長一倍，耗電量也相應翻了一番。由此，我們大膽推斷，對 于相同樣式的建筑來說，建筑的耗電量與層高成正相關。 （ 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）。如圖： 南京大學 人居環境與可持續發展 新生研討課論文 ~ 29 ~ 由于 eQUEST 軟件在開始時是專門為美國加利福尼亞州設計的，所以其中軟件自帶的都是加州的氣象參數，對于其他地區的氣象參數，用戶需自行下載并導入。 依次選擇“北京”、“南京”和“香港”，分析在不同氣候條件在同一建筑物的能耗大小。 下圖為分 析對象： 4 層高的辦公樓 ： 計算結果 北京 南京 南京大學 人居環境與可持續發展 新生研討課論文 ~ 30 ~ 香港 結果分析 南京大學 人居環境與可持續發展 新生研討課論文 ~ 31 ~ 從上述圖表中，對于“空間制熱”（ space heat）耗能方面，北京地區主要是消耗汽油，南京地區主要是消耗電能，而香港地區在“空間制熱”方面耗能較少。造成這種情況的原因是當地氣候條件和供暖方式的差異。北京緯度較高，氣候寒冷，室內主要靠暖氣供暖，所以主要消耗汽油；南京緯度較低，氣候相對 溫暖，室內大多沒有安裝暖氣，而主要靠空調供暖，所以主要消耗電能；而香港地處熱帶，氣溫終年保持在 10176。 C以上，無需考慮供暖問題，所以在“空間制熱”方面耗能較少。 制冷和制熱設備（ coolin