一种降低区域建筑能耗流失的方法技术

本发明专利技术涉及建筑气象学、动力机械行业技术领域，具体涉及一种降低区域建筑能耗流失的方法，该方法包括以下步骤：（１）在流体计算软件中建立建筑群等比模型；（２）在流体计算软件中进行模拟自然风的流通，获得建筑群各区域的环境参数；（３）利用所述环境参数计算建筑风环境中能耗流失情况；（４）改变建筑风环境，按照上述步骤（１）－（３）重新计算建筑风环境中能耗流失情况；（５）将步骤（３）、（４）所得到的建筑风环境能耗流失情况进行对比，选出能耗流失最少的方案，从而将建筑布置在最有利于减少能耗的位置。本方法对建筑风环境进行能耗的检测与对比，从而对建筑风环境进行有效的改进和完善，得到降低区域建筑能耗流失的最佳方案。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑气象学、动力机械行业
，具体涉及。
技术介绍
随着我国经济的发展、科技的进步，人们对于建筑能耗的研究日益深入，研究风环 境问题的传统方法是风洞模拟试验，当前对于新的建筑设计方案可以通过风洞模拟试验检 验其风环境的舒适性，对存在难以接受的风环境时应对设计作出修改，对已建成的建筑存 在不舒适的风环境时，可以通过设置“流动控制器”(天蓬、篱笆、挡风墙、防风林带、附设建 筑物等)改进风环境状况。此外，风环境对建筑本身的能耗也存在着影响，就热带地区而 言，流畅的通风环境降低了区域内的温度；而在北方地区，封闭的建筑布局可以减少建筑群 的温度流失，所以在风环境中进行能耗测试可以使建筑的布局更节能。但是，目前尚不存在通过在计算机中模拟风环境来进行建筑能耗测试的方法来规 划区域建筑的手段和技术，利用风洞模拟试验只是简单地用于模拟建筑周围风流动情况， 无法真正得到降低区域建筑能耗流失的最佳方案。
技术实现思路
本方法的专利技术目的是对建筑风环境进行能耗的检测与对比，从而对建筑风环境进 行有效的改进和完善，得到降低区域建筑能耗流失的最佳方案。本专利技术技术方案是，，包括以下步骤(1)在流体计算软件中建立建筑群等比模型；(2)在流体计算软件中进行模拟自然风的流通，获得建筑群各区域的环境参数；(3)利用所述环境参数计算建筑风环境中能耗流失情况；(4)改变建筑风环境，按照上述步骤(1)_(3)重新计算建筑风环境中能耗流失情 况；(5)将步骤(3)、(4)所得到的建筑风环境能耗流失情况进行对比，选出能耗流失 最少的方案，从而将建筑布置在最有利于减少能耗的位置。进一步地，所述环境参数为温度、湿度和二氧化碳浓度中的至少一项。进一步地，所述计算建筑风环境中能耗流失情况的方法包括以下步骤a.根据建筑功能将所述建筑群划分区域；b.通过以下公式计算所述各区域的能耗能耗=T*N*E/m3，其中T为所述区域的 建筑总体积，E/m3为1立方米空气温度升高或降低1°C或者湿度升高或降低需要消耗的 单元能耗，N为所述区域的温度或湿度与理想环境的温度或湿度的差值；c.将所述各区域的能耗相加，即得相应建筑风环境中能耗流失情况。由于采取了上述技术方案，本专利技术的有益效果在于1.本实验大量采用计算机模拟，使得能耗检测成本减少，时间周期降低、操作简单，使用方便，而且这种模拟方式可以达到比较高的精确度；2.风洞实验过程中能比较准确地控制实验条件，如气流的速度、压力、温度等，而 模型布局可以随意调整以此对比最适合的热舒适度；3.作为能耗流失的模拟方法，风环境的动态方法可以对能耗检测方法中的每一个 环节，以及造成能耗流失的情况都进行严密的监控，有利于直观地解释风环境中建筑造型 及布局所造成的能耗流失的关系，以此确立最合适的方案；4.通过CFD检测进行风环境中的建筑能耗情况，即对当前热量、污染排放、湿度控 制等进行模拟来确定外部环境对建筑内部的影响情况并进行规划控制，彻底摆脱了此类软 件对于建筑环境单纯模拟的功能。 附图说明通过以下对本专利技术的实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解本专利技术的目 的、具体结构特征和优点。其中，附图为图1建筑风环境进行能耗测试的动态分析流程图；图2是前期建筑群分析中数字化分析与模拟技术应用流程图；图3本次试验中的方案平面图第一次布局示意图；图4风环境对建筑的影响示意图；图5本次试验中的方案平面图第二次布局示意图；图6风洞实验装置平面轮廓示意图。具体实施例方式实施例1本专利技术涉及一种建筑、风环境、风洞试验及能耗检测实验，即通过CFD软件对建筑 风环境能耗进行精确检测，从而对建筑风环境下的能耗情况进行有效的改进和完善的动态 分析方法，其具体流程如图1。Airpak是一种利用空气动力学知识，对建筑截面型线优化(圆，椭圆，抛物线截面 型线)的CFD软件(图1)。以他为基础可以精确的计算出建筑群内外环境的重要数据。1.根据实验要求，在Airpak软件中建立一组建筑群(图2)，这里主要以计算居 住建筑和仓储建筑的能耗为主，由于是测试建筑规划中各个建筑相互间的影响，所以所有 的建筑只需要建立建筑表面(不需开洞)，把这些模型建造完后，确立模型所在区域的风环 境，这里可以设置风向为东偏南，风速为4.2米/秒，温度为34度，湿度为60%，将这些数据 输入Airpak，并且在场景中给予适当的风向进行模拟。2.通过软件模拟来得出当前建筑模型在当地风环境的影响下形成的内部风流影 响(图3)，发现高度与风速强弱成正比，且温度较低，建筑间距越小，之间的风速也就越大， 离地较近的风在建筑群中会形成涡流，底下的温度较高。而离地较远的风在会从建筑顶上 或者旁边流过，温度较低。(图3)3.接下来就要进行风环境中能耗流失情况的检测，这次建筑布局南侧存在水域， 居住建筑内部没有需要保持湿度的功能空间，所以只计算降低温度所消耗的能量。首先要 计算当前居住建筑的建筑体积，这个数据从建模中就可以得出，居住建筑数量(5) X建筑长度(50) X建筑进深(13) X建筑高度(18)=建筑体积(58500)立方米。接下来计算每立方米建筑降低一度所需要的能量，一般来讲，2匹空调相当于 4500W左右的制冷量，大约可用于30平方米左右的空间，按普遍情况的能效比2. 8计算，每 小时耗电在1600W左右，一直开着每小时耗电约1. 6度，由于空气平均密度为1. 2kg/m"3,空 气的比热为0. 24卡/克 度，因此一个1立方米的空间，降温一度需要1X1. 2X1000X0. 24 = 288cal,288X4. 2 = 1209. 6J,1209. 6/4500 = 0. 27s,0. 27/3600X1. 6 = 0. 00012cal (以后居住建筑温度能耗都可以用这个经验数值)之后计算当前居住的建筑温度情况，其计算步骤为不开空洞时的建筑温度为达到 舒适度所需要降低的温度(这里取26度)，通过软件模拟的情况来看，居住建筑内部温度 在不同的部位各不相同，这里为了方便计算，将温度切片切与第一层(即紧贴于地面的温 度)，发现5栋建筑内部温度各不相同，边缘2栋由于通风性较好温度较低，而中间建筑内部 温度则比较高。为方便温度的计算对建筑内进行单元划分，由于计算机已经可以对每个平面进行温度切面的分析，并通过颜色区分区域内温度大小。建筑单元划分建立在此基础上(如果 要求细腻可以划得更多)，把输出的温度切片图导入到平面软件中，建筑师要在温度分布图 上划分单元，每一个被划分的单元内会存在着不同颜色的温度区，单位划分的越小，单位内 的颜色差距也就越少，针对每个单元内建筑师可以根据温度颜色大致估计出此局部区域内 温度的平均值，把他输入到一个表格中，等到其他单元的数值都被计算出输入表格后一起 相加，最后除以单元数就得到了 一个温度切片平面内的建筑平均温度。这里可以把每一个建筑划分成2个等分，则5个建筑总共分成了 10分，这是为了 解决有些建筑一半较热，一般适中的情况，从模拟情况来看10个等分中有2个等分温度达 到35度，1个等分温度达到33度，其余7个接近34度，这样就得出5栋居住建筑的一层 平均温度为(35X 2+33X 1+34X 7)/10 = 34. 1度，之后将切片切与第二层(离地面Z轴3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低区域建筑能耗流失的方法，其特征在于包括以下步骤：（１）在流体计算软件中建立建筑群等比模型；（２）在流体计算软件中进行模拟自然风的流通，获得建筑群各区域的环境参数；（３）利用所述环境参数计算建筑风环境中能耗流失情况；（４）改变建筑风环境，按照上述步骤（１）－（３）重新计算建筑风环境中能耗流失情况；（５）将步骤（３）、（４）所得到的建筑风环境能耗流失情况进行对比，选出能耗流失最少的方案，从而将建筑布置在最有利于减少能耗的位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丽，李杨露西，汪阔，蒋集中，熊佳，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]