建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計

內(nèi)容福州大學(xué)建筑學(xué)院1一建筑節(jié)能概述二建筑節(jié)能標準三被動式節(jié)能技術(shù)四主動式節(jié)能技術(shù)五建筑節(jié)能計算機輔助設(shè)計建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第1頁。五、建筑節(jié)能計算機輔助設(shè)計福州大學(xué)建筑學(xué)院25.1建筑能耗模擬計算5.2CFD在建筑設(shè)計中的應(yīng)用建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第2頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院3五、計算機輔助節(jié)能設(shè)計5.1建筑能耗模擬計算主要用于建筑物能耗分析與優(yōu)化和空調(diào)系統(tǒng)性能分析和優(yōu)化。主要采用的軟件如下：DeSTDOE-2EnergyPlusTRNSYSESP-rBLASTPKPM-CHEC清華斯維爾建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第3頁。DeST軟件介紹福州大學(xué)建筑學(xué)院4建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第4頁。開發(fā)DeST的目的福州大學(xué)建筑學(xué)院51、貫穿整個設(shè)計過程之中，在各個設(shè)計階段對設(shè)計進行輔助

2、幫助設(shè)計者完成復(fù)雜的計算，預(yù)測各種設(shè)計方案在運行時的效果和能耗，并揭示有可能出現(xiàn)的問題，從而實現(xiàn)設(shè)計方案的節(jié)能舒適。建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第5頁。模擬計算比較分析提出方案建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第6頁。DeST開發(fā)現(xiàn)狀基于AutoCAD平臺（目前支持2000~2006版本）按軟件功能分為DeST-c、DeST-h版本底層采用Access數(shù)據(jù)庫主要模塊全部采用C++開發(fā)支持在數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一接口基礎(chǔ)上的二次開發(fā)建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第7頁。DeST特點全工況模擬分析建筑物全年四季處于不同的熱狀態(tài)全年逐時性能的動態(tài)模擬分析給出設(shè)計對象全年總體評價分階段輔助設(shè)計建筑方案模擬系統(tǒng)方案模擬詳細的系統(tǒng)設(shè)備模擬建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第8頁。圖形化界面AutoCAD用戶界面Windows各版本操作系統(tǒng)完善的數(shù)據(jù)后處理各種常用的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分項逐時數(shù)據(jù)報表建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第9頁。DeST模塊組成建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第10頁。CABD－建筑描述模塊DeST的圖形化用戶界面，基于AutoCAD開發(fā)計算的結(jié)果以Excel報表的形式輸出大量預(yù)裝構(gòu)件庫和材料庫，供設(shè)計者選用直接通過界面進行建筑物的描述、修改和統(tǒng)計方便地調(diào)用相關(guān)模擬模塊進行計算建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第11頁。CABD－建筑描述模塊建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第12頁。Medpha－氣象數(shù)據(jù)生成模塊原始逐日氣象數(shù)據(jù)典型氣象年的選擇模擬逐時氣象數(shù)據(jù)干球溫度絕對濕度太陽輻射（直射和散射）天空有效溫度風(fēng)向風(fēng)速全國270個氣象臺站約50年逐日測量氣象數(shù)據(jù)建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第13頁。BShadow－建筑陰影計算模塊太陽輻射量對建筑環(huán)境的影響建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第14頁。建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第15頁。VentPlus－自然通風(fēng)模塊在模擬建筑環(huán)境時，自然通風(fēng)的準確模擬是影響模擬結(jié)果的關(guān)鍵因素之一。據(jù)分析由自然通風(fēng)造成的能耗占建筑空調(diào)總能耗的30％左右，是建筑能耗的重要組成部分。建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第16頁。BAS－建筑熱特性計算模塊對建筑物的溫度和負荷進行詳細的逐時模擬。BAS的核心算法采用基于建筑熱平衡的狀態(tài)空間法，該方法由江億教授于1981年從現(xiàn)代控制理論引入到建筑熱過程動態(tài)模擬當(dāng)中。DeST中的多房間模型考慮了建筑物內(nèi)多房間的整體熱平衡，細致地考慮了各房間的熱狀況受其鄰室熱狀況的影響情況。建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第17頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院18步驟一：建立模型。別墅的建筑模型圖DeST模擬分析實例建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第18頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院19步驟二：輸入?yún)?shù)。1.建筑地理位置模擬地點：北京市；經(jīng)度：東經(jīng)116.3度；緯度：北緯39.8度；2.室外氣象參數(shù)室外氣象計算參數(shù)采用了北京地區(qū)典型氣象年的室外氣象參數(shù)。建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第19頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院203.室內(nèi)計算參數(shù)設(shè)置房間功能臥室起居室燈光（W/m2)55設(shè)備(W/m2)010人員總數(shù)（最大值）23人員產(chǎn)熱53W/人人員產(chǎn)濕61g/h.人室內(nèi)熱源設(shè)定建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第20頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院21房間功能臥室起居室燈光19：00～22：00，0.522：00～24：00，1.019：00～23：00，1.023：00～24：00，0.5設(shè)備全天為00：00～8：00，019：00～22：00，1.022：00～24：00，0.5其他時段為周一～周五為0，周六、周日0.3人員0：00～8：00，1.019：00～22：00，0.522：00～24：00，1.0其他時段為周一～周五為0，周六、周日0.50：00～8：00，019：00～22：00，1.022：00～24：00，0.5其他時段為周一～周五為0，周六、周日0.3空調(diào)作息周一～周五，8：00～19：00關(guān)閉，其余時段開啟；周六、周日，全天開啟周一～周五，0：00～19：00關(guān)閉，其余時段開啟；周六、周日，0：00～8：00關(guān)閉，其他時段開啟人員燈光設(shè)備以及空調(diào)作息建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第21頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院22室內(nèi)空調(diào)控制溫度26℃，室內(nèi)采暖控制溫度18℃。室內(nèi)容忍溫度上限29℃（即判斷是否開啟空調(diào)溫度），室內(nèi)容忍溫度下限16℃(判斷是否供暖溫度)。房間通風(fēng)換氣次數(shù)設(shè)置為可調(diào)，最小換氣次數(shù)1次/小時，最大換氣次數(shù)10次/小時。類別構(gòu)件名稱傳熱系數(shù)K值外墻200mm鋼筋混凝土＋10mm石膏板＋60mm聚苯乙烯塑料保溫0.62內(nèi)墻20mm水泥砂漿＋180mm陶?；炷粒?0mm水泥砂漿1.52屋頂20mm水泥砂漿＋200mm多孔混凝土＋130mm鋼筋混凝土＋水泥砂漿15mm0.81樓地混凝土樓地樓板25mm水泥砂漿＋鋼筋混凝土80mm厚＋20mm水泥砂漿3.05外窗普通中空玻璃窗3.1（SC＝0.67）圍護結(jié)構(gòu)的熱物理參數(shù)表建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第22頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院23計算結(jié)果見附表load_report_Example_2：數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表；room_load_Example_2：房間分項數(shù)據(jù)報表。建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第23頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院24建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第24頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院25五、計算機輔助節(jié)能設(shè)計5.2CFD在建筑設(shè)計中的應(yīng)用CFD是英文ComputationalFluidynamics（計算流體動力學(xué)）的簡稱。它是伴隨著計算機技術(shù)、數(shù)值計算技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。主要應(yīng)用于建筑外環(huán)境的模擬設(shè)計和建筑內(nèi)環(huán)境的模擬設(shè)計。常用CFD軟件，有如下幾種：PHOENICSFLUENTAIRPAKCFXSTAR－CDFIDAP建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第25頁。PHOENICS軟件介紹福州大學(xué)建筑學(xué)院26建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第26頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院27通過建立三維微氣候模型，模擬建筑建成后的微氣候環(huán)境，為具體建筑設(shè)計提供技術(shù)參考。溫度分布圖建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第27頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院28小區(qū)規(guī)劃圖風(fēng)速圖空氣齡圖風(fēng)壓圖建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第28頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院29空氣質(zhì)點的空氣齡簡稱空氣齡(Ageofair),是指空氣質(zhì)點自進入房間至到達室內(nèi)某點所經(jīng)歷的時間。建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第29頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院30建筑區(qū)域模型圖步驟一：建立模型。某小區(qū)室外自然通風(fēng)分析實例建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第30頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院31計算區(qū)域網(wǎng)格圖（俯視）步驟二：選擇外場尺寸，劃分空間網(wǎng)格。建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第31頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院32步驟三：確定邊界條件。選擇控制方程。邊界條件：2.0m/s的西南偏南風(fēng)。在大氣邊界層中，平均風(fēng)速隨高度發(fā)生變化，其變化規(guī)律稱為風(fēng)剪切或風(fēng)速廓線。風(fēng)速廓線的指數(shù)律分布可以表示為：式中:u1為已知高度z1處的平均風(fēng)速，m/s；u為推算高度z處的平均風(fēng)速，m/s；m為穩(wěn)定度參數(shù)。控制方程：標準k-ε模型對于限制流(有壁面約束)具有較好的效果，并且標準k模型計算成本低、預(yù)測較為準確。建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第32頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院33夏季風(fēng)速矢量圖（1.5米高度處）計算結(jié)果建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第33頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院34夏季風(fēng)速云圖（1.5米高度處）風(fēng)速評價建筑室外絕大部分區(qū)域在人行高度1.5米處的風(fēng)速環(huán)境，沒有超過節(jié)能評估評價標準所規(guī)定的5.0m/s。建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第34頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院35風(fēng)速放大系數(shù)（1.5米高度處）風(fēng)速評價建筑室外絕大部分區(qū)域在人行高度1.5米處的風(fēng)速放大系數(shù)沒有超過節(jié)能評估評價標準所規(guī)定的2。風(fēng)速放大系數(shù)建筑物周圍離地面高1.5m處風(fēng)速與開闊地面同高度風(fēng)速之比。建筑節(jié)能技術(shù)-計算機輔助設(shè)計全文共38頁，當(dāng)前為第35頁。福州大學(xué)建筑學(xué)院36夏季風(fēng)壓云圖（1.5米高度處）風(fēng)壓評價建筑西南部及東北部表面的風(fēng)壓情況為該區(qū)域在夏季非空調(diào)時段利用自然通風(fēng)創(chuàng)造了有利條件，受到兩側(cè)風(fēng)壓的影響，建筑中部也能