一种采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法技术

本发明专利技术涉及一种采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，包括以下步骤：根据建筑所处的物理环境的影响确定建筑体形；对建筑内部的物理环境进行模拟，根据建筑内部的物理环境对建筑内部热量影响的大小，确定建筑内部格局；对建筑室外周边环境进行模拟，规划外部场地环境；综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境，运用ecotect软件进行全年空调冷热负荷分析，对建筑进行能耗模拟与分析判断节能效果；如果节能效果达到目标值，则据此确定节能建筑设计方案，得到一个被动式的节能建筑。本发明专利技术方法在不使用动力机械或很少能源消耗的前提下，实现对建筑风、光、热环境的调节，达到艺术与技术的完美结合，设计符合中国国情的被动式节能建筑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种建筑设计领域，具体的说是。
技术介绍
绿色建筑是绿色、节能与低碳建筑三大概念中涵盖范围最广的一个。美国环保局对绿色建筑的定义为“纵览建筑总寿命周期的综合规划与分析，在各阶段合理的创造和使用一切可行的，有利于保护环境和高效利用资源的手段所产生的建筑。这种手段将经典建筑设计的涵盖面拓展至节约、公益、耐用与舒适度这些新方面。”不难发现，这个定义和我国提倡的两型社会定义一环境友好型与资源节约型十分相似。绿色建筑发展在欧美的兴起正是源于其社会高度发展下人们对于建筑越来越高的资源、环境、经济、社会责任与人性化方面的综合需求(1-0ct2009, Green Building Basic Information, US EnvironmentalProtection Agency)。相比之下,节能建筑与低碳建筑都是绿色建筑的狭溢体现。简单的来说，节能建筑专注于资源节约中的能源消耗方面，关注的是建筑的能耗(单位为kWh/年)，是“绿色”这个概念中有利环境与有效利用资源方面中后者的一个方面。节能(EfficientEnergy Use,或简称 Energy Efficiency)主要包括了两个方面的工作:一个是单纯的以降低能量供应的品质为代价来降低能耗，这个一般是靠调整使用习惯达到，比如通过调整供暖、供冷的温度与时长，调整照明的时间与亮度等。另一个方面是设法提高能效比，即使用较少的能源，产生较多的冷/热量等等。应该注意的是节能的确切定义在世界上并不很统一，其它一些定义中对“提高能效”与“牺牲供应品质”之间的区别比较笼统。特别是在针对如何降低对石化能源的消耗中。(2-DiesendorfMark, 2007, Greenhouse Solution with Sustainable Energy, UNSff Press, P86-87)与节能仅限于关注能耗不同，低碳建筑(Low Carbon Building)的概念则更综合。因为碳排放量即反映了人类活动对全球气候温室现象急剧加剧的影响，又可以被直接用来数值化的推算出能源，特别是石化能源的消耗量。低碳建筑指的是被设计和建造来的在其总寿命周期中进释放很少温室气体，或者无温室气体的建筑。在这里，首先简单讲述一下温室气体与全球气候的关系。温室气体是地球所有生命生活的环境得以保持适合生命活动的温湿度的最大功臣，主要由水蒸气，二氧化碳，甲烷，笑气，臭氧以及各种人类制造的特殊气体如氟里昂等组成。在我们都知道空气的主要组成成份中，二氧化碳仅是很小的一部分(0.03%)，但是由下表2中数据可知，这一小部分二氧化碳对大气温度的影响在温室气体中第二大。如果仅着眼由于人类活动而额外产生的那部分温室气体，二氧化碳对大气的影响远远超过其它成分。因此在解决温室气体剧增问题时，往往以二氧化碳的排放量来衡量建筑的温室气体排放多少。低碳建筑与建筑能耗之间的关系应如何表达呢？低碳建筑中“碳”的意思为建筑活动产生的二氧化碳排放量，在建筑运行阶段这个量可以从建筑的能耗量及能源形式中通过计算得出具体数值(一般使用单位kgC02/annual:千克二氧化碳/年)。CIOB (Chartered Institute of Building,英国皇家特许建造师学会)针对各建筑业专家人士的访谈总结出一个真正的可持续发展建筑最重要的一点:“在建筑被设计的时候，对它的期望目标应该是一个长寿的、耐久的并且有未来改造潜力的建筑”。在考虑何种思想应成为降低建筑能耗与碳排放量的首选时，接受英国皇家屋宇设备工程师学会(CIBSE)杂志采访的多位英国业内专家一致表示，在当前的英国绿色、节能、低碳建筑方面，人们，包括政府已经走上了 “唯可再生能源论”、“唯高技术论”的弯路；必须定下心来，重新回到以设计低能耗需求的建筑这条基准线上来，才能走上真正的可持续发展之路。我国在这方面起步比发达国家晚，却正好可以借鉴他们走过的弯路，在我国的新阶段建筑设计上结合实际，以建筑本体的低能耗要求为本，即使用被动式设计为纲，脚踏实地的从建筑节能这一根本上向着可持续发展的道路迈进。我国“十五”科技攻关重点项目“生态建筑关键技术研究”提出了有关绿色建筑的10种关键技术:超低能耗、自然通风、天然采光、健康空调、再生资源、绿色建材、智能控制、生态绿化、水资源回用和舒适环境。纵观目前全世界范围内的节能建筑，可以发现作为节能建筑，外围护的良好热工性能和对日照得热量的合理处理是节能的最重要手段，一味盲目地去采用高投入的做法，比如呼吸式多层幕墙、自动采光遮阳系统、太阳能光电板等是不切合实际的。建筑业已步入数字设计与建筑模拟时代，数字模拟技术在建筑业中的应用极大地推动了节能建筑的发展。目前，能够充分利用数字模拟技术这一新理念、从建筑本体考虑降低能耗进行被动式节能建筑设计的方法尚未见报道。
技术实现思路
针对现有技术中的建筑设计没有从建筑本体考虑降低能耗等不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种通过对建筑物周边的物理环境进行综合的计算机模拟并应用于建筑设计中，从而降低建筑能耗的采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是:本专利技术包括以下步骤:根据建筑所处的物理环境的影响确定建筑体形，物理环境的影响包括风环境、光环境、热环境以及声环境对建筑体形的影响；对建筑内部的物理环境进行模拟，根据建筑内部的物理环境对建筑内部热量影响的大小，确定建筑内部格局；对建筑室外周边环境进行模拟，规划外部场地环境；综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境，运用ecotect软件进行全年空调冷热负荷分析，运用eQUEST建筑能耗模拟软件对建筑进行能耗模拟与分析判断节能效果；如果节能效果达到目标值，则根据此确定节能建筑设计方案，得到一个被动式的节能建筑；否则如果节能效果没有达到目标值，则增加主动式技术，接续综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境，判断节能效果步骤。所述根据建筑所处的物理环境的影响确定建筑体形包括以下步骤:考虑风环境对建筑体形的影响:按照当地的夏冬主导风向，运用Flunent\StarCCM\Airpark软件进行风环境模拟；进行风速和风压的计算；根据计算结果对建筑体形进行改进，直到得到具有理想风环境的建筑体形；考虑光环境对建筑体形的影响:对具有理想风环境的建筑体形进一步用IES\Ecotect软件进行日照模拟分析，对于长年有日照的方向考虑设置主要功能，而对于日照不好的建筑面设置辅助功能及建筑中庭空间；考虑热环境对建筑体形的影响:通过运用Ecotect软件模拟热福射计算出建筑的某个方向得热量情况；根据得热量将建筑的附属功能或交通核放置在得热量较大的面上；考虑声环境对建筑体形的影响:对建筑周边主要道路或噪声源进行噪声分贝实测，然后通过0DEN\Raynoise计算机声学模拟软件计算建筑立面的声场分布模拟，从而判断噪声对建筑的影响范围，在该影响范围内进行降噪处理；根据上述风环境、光环境、热环境以及声环境对建筑体形的影响确定建筑体形。根据计算结果对建筑体形进行改进，直到得到具有理想风环境的建筑体形包括:根据对建筑立面进行风压和风速分布的模拟计算结果，判断建筑的出入口处风环境的情况，如果风速较高或者有旋流出现，则作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于包括以下步骤：根据建筑所处的物理环境的影响确定建筑体形，物理环境的影响包括风环境、光环境、热环境以及声环境对建筑体形的影响；对建筑内部的物理环境进行模拟，根据建筑内部的物理环境对建筑内部热量影响的大小，确定建筑内部格局；对建筑室外周边环境进行模拟，规划外部场地环境；综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境，运用ecotect软件进行全年空调冷热负荷分析，运用eQUEST建筑能耗模拟软件对建筑进行能耗模拟与分析判断节能效果；如果节能效果达到目标值，则根据此确定节能建筑设计方案，得到一个被动式的节能建筑；否则如果节能效果没有达到目标值，则增加主动式技术，接续综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境，判断节能效果步骤。

【技术特征摘要】
1.一种采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于包括以下步骤: 根据建筑所处的物理环境的影响确定建筑体形，物理环境的影响包括风环境、光环境、热环境以及声环境对建筑体形的影响； 对建筑内部的物理环境进行模拟，根据建筑内部的物理环境对建筑内部热量影响的大小，确定建筑内部格局； 对建筑室外周边环境进行模拟，规划外部场地环境； 综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境，运用ecotect软件进行全年空调冷热负荷分析，运用eQUEST建筑能耗模拟软件对建筑进行能耗模拟与分析判断节能效果; 如果节能效果达到目标值，则根据此确定节能建筑设计方案，得到一个被动式的节能建筑；否则如果节能效果没有达到目标值，则增加主动式技术，接续综合考虑建筑体形、建筑内部格局以及外部场地环境，判断节能效果步骤。2.按权利要求1所述的采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于:所述根据建筑所处的物理环境的影响确定建筑体形包括以下步骤: 考虑风环境对建筑体形的影响:按照当地的夏冬主导风向，运用Flunent\Star CCM\Airpark软件进行风环境模拟；进行风速和风压的计算；根据计算结果对建筑体形进行改进，直到得到具有理想风环境的建筑体形； 考虑光环境对建筑体 形的影响:对具有理想风环境的建筑体形进一步用IES\Ecotect软件进行日照模拟分析，对于长年有日照的方向考虑设置主要功能，而对于日照不好的建筑面设置辅助功能及建筑中庭空间； 考虑热环境对建筑体形的影响:通过运用Ecotect软件模拟热福射计算出建筑的某个方向得热量情况；根据得热量将建筑的附属功能或交通核放置在得热量较大的面上； 考虑声环境对建筑体形的影响:对建筑周边主要道路或噪声源进行噪声分贝实测，然后通过ODEN\Raynoise计算机声学模拟软件计算建筑立面的声场分布模拟,从而判断噪声对建筑的影响范围，在该影响范围内进行降噪处理； 根据上述风环境、光环境、热环境以及声环境对建筑体形的影响确定建筑体形。3.按权利要求2所述的采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于:根据计算结果对建筑体形进行改进，直到得到具有理想风环境的建筑体形包括: 根据对建筑立面进行风压和风速分布的模拟计算结果，判断建筑的出入口处风环境的情况，如果风速较高或者有旋流出现，则作为出入口需要采用雨棚或者树木进行遮挡处理，避免人员出入受到风的影响。4.按权利要求2所述的采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于:考虑光环境对建筑体形的影响的步骤中，如果建筑立面日照情况不能达到要求，则将附属功能放置于该立面部分。5.按权利要求2所述的采用数字模拟进行节能建筑设计的综合方法，其特征在于--考虑热环境对建筑体形的影响步骤中，如果建筑立面出现福射热过高，则将建筑的交通核和附属功能放置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕丹，
申请(专利权)人：中国建筑东北设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：