一种北极区域模块围护结构优化方法技术

本发明专利技术公开了一种北极区域模块围护结构优化方法，方法包括：收集目前应用于北极区域模块围护结构保温材料的种类；统计并建立围护结构保温材料厚度等差数列和保温窗宽度等差数列；对保温材料厚度等差数列和保温窗宽度等差数列组合形成多种尺寸方案；将不同尺寸方案与保温材料进行组合形成多种结构方案；通过能耗分析计算出不同结构方案下对应的采暖能耗；求解每种结构方案对应的采暖能耗与保温材料厚度和保温窗宽度的函数关系；将所有结构方案中采暖能耗最低的方案作为最优方案。本发明专利技术相较于传统方案可以综合性地优化围护结构，使北极区域模块使用过程中的采暖能耗得到降低。极区域模块使用过程中的采暖能耗得到降低。极区域模块使用过程中的采暖能耗得到降低。

【技术实现步骤摘要】
一种北极区域模块围护结构优化方法


[0001]本专利技术涉及模块围护结构优化方法，尤其涉及用于北极区域模块围护结构优化方法。

技术介绍

[0002]北极区域有着极其恶劣的自然环境，但同时也拥有大量的油气资源。北极区域模块是随着北极地区油气资源开发而发展起来的一类预装式模块建筑体系，体系中包括电气间模块、油气处理模块等不同功能的模块。北极区域模块主要由钢结构框架、围护结构和室内设备组成。由于北极地区极寒的气候环境，北极区域模块相比常规模块在设计过程中需要特别注重围护结构的设计。北极区域模块的围护结构主要包括墙体和屋面的围护结构和保温门窗等围护结构。墙体和屋面的围护通常采用夹芯保温板，保温门窗通常为定制结构。其中保温窗的传热系数一般来说要比夹芯保温板大很多，这就导致保温窗在保温能力方面更弱，但是保温窗可以使一部分光线照进模块内从而达到取暖的目的，这就导致保温窗的面积设计遇到很大的困难。传统方法对北极区域围护结构的优化经常将保温窗和优化和夹芯保温板的优化进行分割，没有对整体结构进行优化，这样不利于达到最佳的优化效果。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服已有技术的不足，提供一种北极区域模块围护结构优化方法，该方法可以实现对围护结构的夹芯保温板的保温材料和厚度以及保温窗的面积进行综合优化，优化之后可以使模块整体的采暖能耗降至最低，在提升模块保温性能的同时实现了节能减排的目标。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种北极区域模块围护结构优化方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一、收集目前应用于北极区域模块围护结构夹芯保温板的保温材料的种类；
[0007]步骤二、统计目前应用于北极区域模块围护结构夹芯保温板的保温材料厚度δ，然后选取保温材料厚度的最大值、最小值，分别记为δ
max
、δ
min
，再将保温材料厚度的最小值和最大值分别作为等差数列的首项、末项设置保温材料厚度等差数列，公差为总项数为10；
[0008]步骤三、统计目前应用于北极区域模块的保温窗宽度W，然后选取保温窗宽度W的最大值、最小值，分别记为W
max
、W
min
，再将保温窗宽度的最小值和最大值分别作为等差数列的首项、末项设置保温窗宽度等差数列，公差为总项数为10；
[0009]步骤四、将步骤二中建立的保温材料厚度数列和步骤三中建立的保温窗宽度数列进行组合形成多种尺寸方案，每种尺寸方案为任意一种保温材料厚度数值和任意一种保温窗宽度数值的组合；
[0010]步骤五、通过能耗分析计算得到不同结构方案下为达到相同室内温度所需要的能耗大小，具体过程如下：
[0011]步骤501，根据设计要求完成需要进行围护结构优化的北极区域模块的几何模型建模，几何模型中除保温材料厚度和保温窗宽度之外的所有尺寸参数按照设计要求进行设定，保温材料厚度和保温窗宽度根据步骤四中建立的尺寸方案中的保温材料厚度和保温窗宽度数值进行设定，几何模型的数量与步骤四中的尺寸方案的数量一致；
[0012]步骤502，将每一个几何模型导入能耗模拟软件中，并对参数进行设置，构建不同几何模型对应的初始能耗分析模型；
[0013]步骤503，对每一个初始能耗分析模型中的保温材料的属性根据步骤一中收集的保温材料的种类进行设置，得到不同保温材料种类下不同尺寸方案对应的最终能耗分析模型，通过能耗分析计算得到不同结构方案下为达到相同室内温度所需要的能耗大小；
[0014]步骤六、对步骤五中建立的各个最终能耗分析模型进行能耗模拟计算，得到每个最终能耗分析模型对应的采暖能耗；
[0015]步骤七、使用Matlab对每种保温材料对应的采暖能耗与保温材料厚度和保温窗宽度的函数关系进行多元线性方程拟合，得到每种保温材料下的采暖能耗表达式Q
n
＝f
n
(δ,W)，其中n表示步骤一中收集的保温材料的种类，δ表示保温材料厚度，W表示保温窗宽度；
[0016]步骤八、计算每一种保温材料对应的采暖能耗表达式在δ
min
≤δ≤δ
max
和W
min
≤W≤W
max
条件下的最小值并将对应的δ和W表示为δ
n
和W
n
；
[0017]步骤九、对所有的进行比较，得出最小值Q
min
和对应的n，并将对应的δ
n
和W
n
表示为和使用和作为保温层厚度和保温窗宽度，使用保温材料n作为保温层材料对北极区域模块进行设计。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术将采暖能耗作为衡量模块围护保温性能的指标，综合性地对夹芯保温板的保温材料和厚度以及保温窗的面积进行了优化，使模块在使用过程中的采暖能耗得到降低，有利于节能减排目标的实现。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的一种北极区域模块围护结构优化方法的流程图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施过程对本专利技术进行详细描述。
[0021]本专利技术适用于使用夹芯保温板和保温门窗作为模块围护结构的北极区域模块。影响所述北极区域模块采暖能耗的因素主要为夹芯保温板的保温材料和厚度以及保温窗的面积。对于所述保温窗的面积，根据设计要求，保温窗的高度一般为定值，因此保温窗的宽度是影响保温窗面积的直接因素。通过本专利技术可以对所述夹芯保温层的保温材料和厚度以及保温窗的宽度进行优化，实现北极模块采暖能耗的降低。
[0022]如图1所示，本专利技术一种北极区域模块围护结构优化方法，包括以下步骤：
[0023]步骤一、收集目前应用于北极区域模块围护结构夹芯保温板的保温材料的种类，并使用阿拉伯数字1，2，3
…
对各个材料进行表示；
[0024]步骤二、统计目前应用于北极区域模块围护结构夹芯保温板的保温材料厚度δ，然后选取保温材料厚度的最大值、最小值，分别记为δ
max
、δ
min
，再将保温材料厚度的最小值和最大值分别作为等差数列的首项、末项设置保温材料厚度等差数列，公差为总项数为10，将所述的保温材料厚度等差数列中的各项按照数值从小到大的顺序使用字母A，B，C
…
J进行编号表示；
[0025]步骤三、统计目前应用于北极区域模块的保温窗宽度W，然后选取保温窗宽度W的最大值、最小值，分别记为W
max
、W
min
。再将保温窗宽度的最小值和最大值分别作为等差数列的首项、末项设置保温窗宽度等差数列，公差为总项数为10，将该保温窗宽度数列中的各项按照数值从小到大的顺序使用字母a，b，c
…
j进行编号表示；
[0026]步骤四、将步骤二中建立的保温材料厚度数列和步骤三中建立的保温窗宽度数列进行组合形成多种尺寸方案，每种尺寸方案为任意一种保温材料厚度数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种北极区域模块围护结构优化方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、收集目前应用于北极区域模块围护结构夹芯保温板的保温材料的种类；步骤二、统计目前应用于北极区域模块围护结构夹芯保温板的保温材料厚度δ，然后选取保温材料厚度的最大值、最小值，分别记为δ
max
、δ
min
，再将保温材料厚度的最小值和最大值分别作为等差数列的首项、末项设置保温材料厚度等差数列，公差为总项数为10；步骤三、统计目前应用于北极区域模块的保温窗宽度W，然后选取保温窗宽度W的最大值、最小值，分别记为W
max
、W
min
，再将保温窗宽度的最小值和最大值分别作为等差数列的首项、末项设置保温窗宽度等差数列，公差为总项数为10；步骤四、将步骤二中建立的保温材料厚度数列和步骤三中建立的保温窗宽度数列进行组合形成多种尺寸方案，每种尺寸方案为任意一种保温材料厚度数值和任意一种保温窗宽度数值的组合；步骤五、通过能耗分析计算得到不同结构方案下为达到相同室内温度所需要的能耗大小，具体过程如下：步骤501，根据设计要求完成需要进行围护结构优化的北极区域模块的几何模型建模，几何模型中除保温材料厚度和保温窗宽度之外的所有尺寸参数按照设计要求进行设定，保温材料厚度和保温窗宽度根据步骤四中建立的尺寸方案中的保温材料厚度和保温窗宽度数值进行设定，几何模型的数量与步骤四中的尺寸方案的数量一致；步骤502，将每一个几何模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：王增岗，霍风国，刘珊，宋玮琦，
申请(专利权)人：博迈科海洋工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：