节能环保型建筑屋顶的设计方法技术

本发明专利技术的目的在于提出一种节能环保型建筑屋顶的设计方法，解决新传统建筑设计中关于双层屋顶建筑设计并无有效设计方法的技术问题。本技术方案通过数学模型建立大量训练用样本数据，通过样本数据使得学习模型获得较高的输出参数准确率，进而获得设计参数。上述输出参数值包括屋顶选用材料、倾斜角、尺寸等数据，可直接用于辅助设计。可直接用于辅助设计。

【技术实现步骤摘要】
节能环保型建筑屋顶的设计方法


[0001]本专利技术涉及节能建筑屋顶，尤其涉及节能环保型建筑屋顶的设计方法。

技术介绍

[0002]建筑体与外界空间的能量交换主要通过屋顶、墙体、门窗来实现，提高建筑隔热效果来降低建筑物温度的新用途除了具有节能效果外，还有利于减轻城市温度在夏季异常升高的热岛效应。根据现有研究知晓，屋顶空气夹层的隔热性能与空气层与水平夹角、纵深、隔热层高度、空气流动速度、通风屋顶的间距等因素相关。
[0003]但是实践中对于双层屋顶建筑的设计其设计方法仍然基于经验进行，其建筑物的建成后的散热效果很难做到有效的把控，甚至无法达到预期的节能散热效果。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于提出一种节能环保型建筑屋顶的设计方法，解决新传统建筑设计中关于双层屋顶建筑设计并无有效设计方法的技术问题。
[0005]其技术方案是，建立双层通风屋顶传热数学模型：
[0006]Q
to
＝Q
ro
+Q
vo
+Q
in
+Q
ve
[0007]式中Q
to
是屋顶上表面的垂直太阳辐射，W；Q
ro
和Q
vo
分别是屋顶上表面的辐射散热和对流散热，W；Q
in
是屋顶传入粮仓内部的热量，W；Q
ve
是上下两层层屋面间自然通风气流带走的热量，W。
[0008][0009][0010]式中Tr/>ou
是屋顶上表面的温度，K；T
∞
是外界环境的空气温度，K；L是双层通风屋顶的长度，m；d为双层通风屋顶的宽度，m；b是上下两层层屋面之间的距离，m；是屋面的倾斜角；R
ab
是瑞利数；N
uo
是局部努塞尔数；m为空气质量流速，kg/s。
[0011]Q
ro
和Q
vo
分别按照屋顶材料对空气的辐射散热和对流散热模型进行计算；
[0012]目标实现Q
ve
较大，且Q
in
较小，以实现较好的双层屋顶通风散热效果；
[0013]制作样本数据，样本数据包括输入参数屋顶表面太阳辐射吸收系数α，太阳辐射强度I，空气流速m，T
air,ex
取典型年外界空气温度，输出参数为屋顶倾角双层通风屋顶的长度L，双层通风屋顶的宽度d，上下两层层屋面之间的距离b，根据屋顶传热数学模型输入相应参数，得出Q
ve
、Q
in
，根据计算结果筛选出符合设计目标的Q
ve
、Q
in
数据集合，建立设计目标数据库；
[0014]定义机器学习模型，构建BP神经网络模型，定义输入参数屋顶表面太阳辐射吸收系数α，太阳辐射强度I，空气流速m，T
air,ex
取典型年外界空气温度，定义输出参数为屋顶倾角双层通风屋顶的长度L，双层通风屋顶的宽度d，上下两层层屋面之间的距离b，将生成
样本数据送入输入端进行训练直至输出层数据与目标数据库准确率符合要求，进而获得以BP神经网络模型为基础的学习模型。
[0015]在上述或一些实施例中，所述的输出参数还可以方向获得屋顶材料的太阳辐射吸收系数，进而确定目标材料集合。
[0016]本技术方案通过数学模型建立大量训练用样本数据，通过样本数据使得学习模型获得较高的输出参数准确率，进而获得设计参数。上述输出参数值包括屋顶选用材料、倾斜角、尺寸等数据，可直接用于辅助设计。
[0017][0018][0019][0020][0021]具体实施方式
[0022]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0023]在本专利技术的描述中，在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0024]其技术方案是，建立双层通风屋顶传热数学模型：
[0025]Q
to
＝Q
ro
+Q
vo
+Q
in
+Q
ve
[0026]式中Q
to
是屋顶上表面的垂直太阳辐射，W；Q
ro
和Q
vo
分别是屋顶上表面的辐射散热和对流散热，W；Q
in
是屋顶传入粮仓内部的热量，W；Q
ve
是上下两层层屋面间自然通风气流带走的热量，W。
[0027][0028][0029]式中T
ou
是屋顶上表面的温度，K；T
∞
是外界环境的空气温度，K；L是双层通风屋顶的长度，m；d为双层通风屋顶的宽度，m；b是上下两层层屋面之间的距离，m；是屋面的倾斜角；R
ab
是瑞利数；N
uo
是局部努塞尔数；m为空气质量流速，kg/s。
[0030]Q
ro
和Q
vo
分别按照屋顶材料对空气的辐射散热和对流散热模型进行计算；
[0031]目标实现Q
ve
较大，且Q
in
较小，以实现较好的双层屋顶通风散热效果；
[0032]制作样本数据，样本数据包括输入参数屋顶表面太阳辐射吸收系数α，太阳辐射强度I，空气流速m，T
air,ex
取典型年外界空气温度，输出参数为屋顶倾角双层通风屋顶的长度L，双层通风屋顶的宽度d，上下两层层屋面之间的距离b，根据屋顶传热数学模型输入相应参数，得出Q
ve
、Q
in
，根据计算结果筛选出符合设计目标的Q
ve
、Q
in
数据集合，建立设计目标数据库；
[0033]定义机器学习模型，构建BP神经网络模型，定义输入参数屋顶表面太阳辐射吸收
系数α，太阳辐射强度I，空气流速m，T
air,ex
取典型年外界空气温度，定义输出参数为屋顶倾角双层通风屋顶的长度L，双层通风屋顶的宽度d，上下两层层屋面之间的距离b，将生成样本数据送入输入端进行训练直至输出层数据与目标数据库准确率符合要求，进而获得以BP神经网络模型为基础的学习模型。
[0034]在上述或一些实施例中，所述的输出参数还可以方向获得屋顶材料的太阳辐射吸收系数，进而确定目标材料集合。
[0035]本技术方案通过数学模型建立大量训练用样本数据，通过样本数据使得学习模型获得较高的输出参数准确率，进而获得设计参数。上述输出参数值包括屋顶选用材料、倾斜角、尺寸等数据，可直接用于辅助设计。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.节能环保型建筑屋顶的设计方法建立双层通风屋顶传热数学模型：Q
to
＝Q
ro
+Q
vo
+Q
in
+Q
ve
式中Q
to
是屋顶上表面的垂直太阳辐射，W；Q
ro
和Q
vo
分别是屋顶上表面的辐射散热和对流散热，W；Q
in
是屋顶传入粮仓内部的热量，W；Q
ve
是上下两层层屋面间自然通风气流带走的热量，W。热量，W。式中T
ou
是屋顶上表面的温度，K；T
∞
是外界环境的空气温度，K；L是双层通风屋顶的长度，m；d为双层通风屋顶的宽度，m；b是上下两层层屋面之间的距离，m；是屋面的倾斜角；R
ab
是瑞利数；N
uo
是局部努塞尔数；m为空气质量流速，kg/s。Q
ro
和Q
vo
分别按照屋顶材料对空气的辐射散热和对流散热模型进行计算；目标实现Q
ve
较大，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张维翰，
申请(专利权)人：张维翰，
类型：发明
国别省市：