基于人体热适应模型的建筑节能率计算方法

摘要

本发明公开了一种基于人体热适应模型的建筑节能率计算方法，该方法的步骤包括：获取建筑物拟建地全年室外气象数据、计算建筑物日平均自然室温、根据热适应模型绘制热中性温度曲线、计算基准能耗、计算建筑能耗、计算建筑节能率、建立基准模型并计算基准模型的节能率、判断建筑节能率并调整建筑参数。本发明克服了我国现行的建筑节能设计标准所涉及的室内舒适温度是以PMV稳态模型为基础的缺陷，这个模型较为狭窄的舒适区使建筑设计未能更好的提高建筑的节能率；并且，克服了当前的建筑节能率计算无法准确的确定一个建筑的节能目标有多少是通过建筑设计实现，又有多少是通过设备来实现，可用来指导建筑和围护结构的热工设计。

主权项

一种基于人体热适应的建筑节能率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，获取建筑物拟建地全年每日平均室外空气温度；步骤二，计算建筑物日平均自然室温，具体步骤包括：将建筑物外围护结构按材料进行分层，将外墙和屋面分别分为n层、m层，均按照从室内到室外的方向逐次递增；建立室内空气温度节点热平衡模型：$\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{C\rho }}_{\mathrm{in}}V\frac{{\mathrm{dt}}_{D,i,\mathrm{in}}}{\mathrm{d\tau }}=k_{w,\mathrm{in}}{F}_w(t_{w,1}-t_{D,i,\mathrm{in}})+k_{r,\mathrm{in}}{F}_r(t_{r,1}-t_{D,i,\mathrm{in}})+\\ (t_{D,i,\mathrm{out}}-t_{D,i,\mathrm{in}})({\mathrm{C\rho }}_{\mathrm{out}}\mathrm{VN}/3600+F_C·k_C)+Q_C\end{array}\right.---\left(2\right)$式(2)中，C为空气的比热，ρ_in为室内空气的密度，V为房间体积，t_D,i,in、t_D,i,out分别为第D日第i时刻室内、室外空气温度，τ为时间，k_w,in、k_r,in分别为室内空气与第1层外墙、屋面间的传热系数，F_w、F_w分别为外墙、屋面的面积，t_w,1、t_r,1分别为为第1层外墙材料、第1层屋面材料在第D日第i时刻的温度，ρ_out为室外空气的密度，N为换气次数，F_C为外窗面积，k_C为窗的传热系数，Q_C为由窗日射得热量引起的室内逐时冷负荷；求解式(2)，得到建筑物第D日第i时刻室内温度t_D,i,in，继而得到建筑物全年室内平均温度生成全年室内温度曲线f_in(x)；步骤三，根据式(21)的热适应模型计算建筑物拟建地的室内热中性温度，并绘制室内热中性温度曲线f_n(x)：T_n＝at₀+b   (21)式(21)中，T_n为热中性温度，t₀为建筑物所在地的室外温度，a,b为系数；步骤四，根据步骤一获取的全年每日平均室外空气温度绘制室外温度曲线f_out(x)，计算室外温度曲线与热中性温度曲线围合的面积ΔS1；步骤五，计算室内温度曲线f_in(x)与热中性温度曲线f_n(x)的围合面积ΔS2；步骤六，计算基于人体热适应模型的建筑节能率：$j=\frac{\mathrm{\Delta S}1-\mathrm{\Delta S}2}{\mathrm{\Delta S}1}\times 100\%---\left(24\right)$步骤七，根据建筑设计所依据的建筑节能设计标准、建筑与围护结构热工设计参数按照标准中各节能设计参数限值取值，建立实际基准模型，按照步骤一至步骤六相同的方法计算基准模型对应的建筑节能率j₀；步骤八，比较步骤七得到的j₀和步骤六得到的j，如果j>j₀，则判定该建筑设计符合现行节能设计标准的要求；如果j<j₀，那么建筑师可改变建筑与围护结构热工设计的设计参数，通过步骤二至步骤六循环计算，直至j>j₀。