[发明专利]一种基于中庭天窗材质的高大空间能耗优化方法

说明书

本发明公开了一种基于中庭天窗材质的高大空间能耗优化方法，本方法包括以下步骤：收集确定研究建筑的相关信息，根据研究建筑信息分别建立能耗分析模型和CFD模型，接着通过EnergyPlus模拟得到中庭各表面温度作为边界条件输入到CFD模型中，进一步通过CFD模拟得到中庭区域的热分层特性，然后将热分层特性输入到能耗分析模型中得到高大空间能耗数据，最后设置N(N≥1)种中庭天窗材质，重复上述过程可以得到多组能耗数据，对比分析可以得出最优中庭天窗材质。该发明方法可以准确计算高大空间的能耗，减少中庭区域由于温度分层现象产生的误差，优化高大空间前期建筑设计，减少空调能耗。

技术领域

本发明涉及能源技术领域，尤其是涉及一种基于中庭天窗材质的高大空间能耗优化方法。

背景技术

大型公共建筑一般都属于高大空间，这类建筑的能源消耗非常巨大，特别是暖通空调能源的消耗，在能源危机的大背景下，正确预测这类建筑能耗有助于在设计阶段减少暖通空调能耗。高大空间内部普遍存在热分层现象，目前热分层现象对于高大空间空调能耗的影响研究较少，热分层现象对高大连续空间能耗的影响是未知的。通过天窗的太阳辐射是造成热分层现象的主要原因，减少进入室内的太阳辐射也可以减少室内热湿负荷从而减少空调能耗。

发明内容

针对以上问题，本发明目的是评估中庭天窗材质对于高大空间能耗的影响，增加能耗模拟的精确性，进一步提出了一种基于中庭天窗材质的高大空间能耗优化方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于天窗材质和中庭高度的连续空间能耗优化方法。包括以下步骤：

(1)收集目标建筑的相关信息，包括：气象参数数据，建筑体型尺寸信息，建筑围护结构信息，空调系统形式，建筑内部负荷信息；

(2)根据步骤(1)收集的建筑信息，在Gambit软件中建立CFD模型和在Sketchup软件中

(3)将能耗分析模型导入到EnergyPlus中，设置围护结构信息，建筑内部负荷信息，空调系统形式等相关信息，设置好负荷和空调的计划表，定义高大空间内部通风路径，运行模拟并根据需要的数据设定输出结果，输出中庭各表面温度和各区域温度；

(4)在Gambit软件中对CFD模型进行网格划分，然后将划分好网格的CFD模型导入到Fluent中，根据步骤(3)中输出的中庭区域的各表面温度和高大空间各区域温度在Fluent中设置边界条件，并设置求解条件，通过模拟得到中庭区域的分层特性；

(5)将步骤(4)得到的热分层特性导入到能耗分析模型中，通过EnergyPlus模拟得到高大空间的能耗数据；

(6)设定N(N≥1)种中庭天窗材质，重复进行步骤(3)、(4)和(5)可以得到多组能耗数据，对比分析得到能耗最低的中庭天窗材质。

进一步，在步骤(2)所述的CFD模型是通过Gambit软件建立的三维几何模型，该模型只建立高大空间中庭区域，步骤(4)中庭与其他区域连通部分边界条件采用壁面温度边界条件，其温度数据采用相邻空调区温度。

进一步，在步骤(2)所述的能耗分析模型是由Sketchup建立的可由EnergyPlus识别的三维几何模型，该模型是高大空间整体模型，其通风路径设置由Natural Ventilationand Duct Leakage模块中Airflow Network进行设定，步骤(5)中将CFD模拟得到的热分层特性导入到能耗分析模型中的Room Air Models模块中Room Air：Temperature Pattern：User Defined进行设定。