公共建筑节能设计软件开发方案研讨(doc 6页).doc
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- 公共建筑节能设计软件开发方案研讨doc 6页 公共 建筑节能 设计 软件 开发 方案 研讨 doc
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1、公共建筑节能设计软件的开发公共建筑节能设计软件的开发 中国建筑科学研究院软件所 邱相武 赵志安 摘要摘要 本文介绍了公共建筑节能设计软件开发的数学模型和软件的主要功能,详细论述了软件中三维建 筑模型的建立方法和节能计算数据的获取和输入特点。 关键词关键词 公共建筑 节能设计 软件开发 0 引言引言 随着经济快速发展,能源消耗量与日剧增,全球能源短缺的状况日益突显,能源问题已经成为关 乎国家发展战略的关键问题。与此同时,建筑耗能占总能耗的比例在不断增加,而公共建筑能耗在建筑 能耗中又占有相当大的比例。因此,我国政府高度重视公共建筑节能工作,从制定标准入手, 公共建 筑节能设计标准GB 50189
2、-2005 于 2005 年 7 月 1 日正式实施,这标志着我国公共建筑节能将有法可 依。随后北京又颁布了公共建筑节能设计标准DBJ 01-621-2005, 全国其他一些省市也陆续颁布了相 应的实施细则。 在标准中,根据建筑物形状和地点, 对各部分围护结构的热工特性做了规定, 因此在设计 的各个阶段必须根据建筑物本身的特性,尽量使围护结构的热工特性满足标准规定的要求,如:体形系 数、墙体平均传热系数、门窗传热系数、窗墙比等,当某些指标达不到标准要求时,要利用权衡判断法, 对设计建筑和参照建筑进行能耗分析,判断是否满足节能要求。 为此我们开发了公共建筑节能设计软件,根据公共建筑节能设计标准G
3、B 50189-2005 和各地实 施细则的要求,按照建筑数据的不同来源,处理建筑图,自动检验建筑物的各项有关参数是否满足标准 的规定值。 1 软件编制原理软件编制原理 1.1 体形系数的计算 S=F0/V0 (1) 式中 F0为建筑物与室外空气接触的的外表面积,不包括地面和不采暖楼梯间隔墙与户门的面积; V0为建筑物与室外空气接触的外表面积与底层地面围成的体积。 1.2 窗墙比的计算 X=FC/FQ (2) 式中 FC为房间立面单元上窗户洞口的面积,m2;FQ为房间立面单元的面积,m2。 1.3 平均传热系数计算 外墙受周边热桥影响,其平均传热系数按式(3)计算。 321 332211 BB
4、Bp BBBBBBpp m FFFF FKFKFKFK K (3) 式中 K m为外墙的平均传热系数,W/(m2K) ;Kp 为外墙主体部位的传热系数,W/(m2K) ;KB1、 KB2、KB3为外墙周边热桥部位的传热系数,W/(m2K) ;Fp为外墙主体部位的面积(m2) ;FB1、FB2、 F B3为外墙周边热桥部位的面积(m2) 。软件根据三维建筑模型和各建筑构件的热物性参数自动计算各 开间的平均传热系数。 1.4 热惰性指标的计算 SRD (4) 式中D为热惰性指标,R 为热阻, (m2.K/W) ,S 为蓄热系数,W/(m2.K) 。 1.5 蓄热系数的计算 T c S 2 (5)
5、式中为材料密度,kg/m3;为材料导热系数,W/m.K;c为材料比热,J/kg.K;T为时间 s. 1.6 内表面最高温度的计算 )( max i t o t ii isa AA (6) 内表面平均温度按式(7)计算, io isa ii R tt t (7) 式中: max i 为内表面最高温度,C; i 为内表面平均温度,C; i t为室内计算温度平均值, C,取 i t= e t+1.5C; e t为室外计算温度平均值(C) ,按民用建筑热工设计规范附录三附表 3.2 采用; ti A为室内设计温度波幅值(C) ,取 ti A te A1.5C, te A为室外计算温度的波幅值,按民 用
6、建筑热工设计规范附录三附表 3.2 采用; sa t 为室外综合温度平均值,C; tsa A为室外综合温度波 幅值,C; o 为围护结构衰减倍数; i 为室内空气到内表面的衰减倍数;为相位差修正系数; 1.7 全年能耗计算 1.7.1 日射得热 采用遮阳系数法计算,按照式(8)计算 HGglass(tj)=SzhHGst(tj) (8) 式中 HGglass(tj)为 tj时刻通过玻璃窗的日射得热量,W/m2 ;Szh为窗遮阳系数 HGst(tj)- tj时刻通过 3mm 标准单层玻璃窗的日射得热量,W/m2 1.7.2 冷热负荷 冷热负荷采用响应系数法(传递函数法)按照式(8)计算, CL(
7、tj)=0HG(tj)+1HG(tj-1)+2HG(tj-2)-W1 CL(tj-1)- W2 CL(tj-2) (9) 0、 1、 2 、 W1 、 W2为房间对于传热得热或日射得热的传递函数系数; CL(tj) 、 CL(tj-1) 、 CL(tj-2) 分别为 tj 、tj-1 、tj-2时刻某种热源形成的房间或区域冷负荷,W,负值表示热负荷;HG(tj) 、 HG(tj-1) 、 HG(tj-2)分别为 tj 、tj-1 、tj-2时刻某种热源引起的房间或区域得热量,W,负值表示由房间或区域传出的 热量。 2 软件功能与实现软件功能与实现 2.1 软件功能 1)充分利用已有的图纸资源,
8、快速建立三维建筑模型。2)以三维建筑模型为基础,智能化提取建筑物 理属性,图形化输入节能计算需要的热工数据。3)计算节能标准要求检查的规定性指标,检查建筑物 规定性指标是否满足标准要求。4)动态计算设计建筑和参照建筑全年能耗量指标,判断全年能耗是否 满足标准要求。 2.2 软件功能实现 2.2.1 三维建筑模型的建立 建立整个工程的三维建筑模型是进行节能计算的基础, 快速建立建筑模型数据库是节能计算软件遇 到的首要问题,建立建筑模型的方法是该软件的核心技术之一。 设计过程是一个分阶段的、有序的、也是并行(局部阶段)的、反复修改的过程;各专业设计是有 主、有从的,数据的传递是有向的。据设计单位使
9、用 CAD 软件的情况及资料传递方式,建筑节能计算需 要的建筑图纸资料可能有以下几种来源: (1)使用专业建筑软件(如天正软件、PKPM 建筑软件)进行 建筑设计,并可提供建筑电子文档图形资料;(2)使用公用绘图工具软件如 AutoCad 软件绘制的建筑施 工图电子文档;(3)无法得到建筑图电子文档或建筑电子文档无法使用。 针对以上三种情况,本软件提供了以下三种建立三维建筑模型的方法。 1)自动转换法:该法适用设计单位使用专业建筑软件(如天正软件,建筑科学研究院软件)作设计。 在这种方式下,图纸上的构件都是有数据属性的,它的数据是全面的,只是其数据格式是多变的,但是 具体某一软件的数据格式是固
10、定的,只需要分别指定软件类别即可自动转换。 2)交互智能转换法:该法具有普遍性,设计单位可以使用各种公用绘图工具软件(如 AUTOCAD 软件) 设计。此种图上的构件是没有数据属性的。因此要利用计算机图形识别技术及交互技术分析设计图纸, 获取数据,建立整个工程的数据库。图形识别主要是根据图形符号、图层、线型、线宽、线颜色、标注 符号及各种约束条件进行分析判断,获取数据。这种方法有很多问题(如多义性问题、数据不全问题、 重叠问题、重复问题等等)需要解决。其中多义性是指多项属性相同,如尺寸线、墙线、柱线和洞口线 的图层、线型、线宽和线颜色均相同;数据不全问题是指不能自动获取充足的数据:如门、窗、墙
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