whut建筑节能1101课件汇总计算

节能建筑计算与仿真林尧林2486646@全球武汉理工大学土建学院2014节能建筑计算与仿真1建筑环境与建筑能耗12节能建筑系统分析工具43建筑模拟技术与DeST发展简介14建筑动态热过程模型45地面传热处理26热桥动态传热27太阳辐射模型48各种外界因素的取值方法49实例介绍25地面传热处理5.1地下传热介绍5.2地下传热问题的研究现状5.3地下区域动态传热物理过程分析5.4DeST的具体处理方法5.1地下传热介绍三维传热问题5.2地下传热问题的研究现状5.2.1地下传热问题的研究方法5.2.2模拟软件中地下传热问题的处理方法1）DOE22）EnergyPlus5.2.1地下传热问题的研究方法目前已有地下传热问题的研究方法大体上可分为解析法和离散的数值方法两类其中数值方法又可分为有限差分法和有限元法。5.2.1地下传热问题的研究方法解析法是直接求解地下区域热平衡方程得到解析解的方法。解析法在定性研究地下传热问题的影响因素时，具有简单、直观等优点，且容易与房间整体热过程耦合计算，但其要求计算区域几何形状规则（须是长方体），材料物性参数均匀，各种扰量变化规律明显（恒定或按正弦波周期变化），并在处理地上墙体厚度及室内外表面的对流换热系数等影响因素时有局限性，同时实际建筑几何形状一般较复杂，各种扰量（如气温、太阳辐射等）均不是周期性变化，因此采用解析法无法处理实际的地下传热问题，更无法处理多房间建筑中邻室之间通过地下区域的传热问题。5.2.1地下传热问题的研究方法有限差分法是将空间、时间均离散化，划分成网格，通过数值计算方法来求得各未知数。这种方法较为直观，理论上可处理任意复杂的地下传热问题。但有限差分法的收敛性依赖于计算时间步长的取值，时间步长取太大容易发散，但时间步长也不能取太小，否则在对建筑进行全年模拟时计算量会非常大。有文献介绍，模拟一个地下区域在某种动态边界条件下全年的热过程，需要几个月时间。与房间整体耦合时，由于室内地板内表面温度未知，需要进行迭代计算，计算量更是无法承受。5.2.1地下传热问题的研究方法有限元方法的基础是变分原理和加权余量法，其基本求解思想是把计算域划分为有限个互不重叠的单元，在每个单元内，选择一些合适的节点作为求解函数的插值点，将微分方程中的变量改写成由各变量或其导数的节点值与所选用的插值函数组成的线性表达式，借助于变分原理或加权余量法，将微分方程离散求解。采用不同的权函数和插值函数形式，便构成不同的有限元方法。有限元方法最早应用于结构力学，后来随着计算机的发展慢慢用于流体力学的数值模拟。有限单元法必须假定值在网格点之间的变化规律（既插值函数），并将其作为近似解。有限差分法只考虑网格点上的数值而不考虑值在网格点之间如何变化。5.2.2模拟软件中地下传热问题的处理方法

5.2.2模拟软件中地下传热问题的处理方法

测试版本中所使用的办法：5.2.2模拟软件中地下传热问题的处理方法

5.2.2模拟软件中地下传热问题的处理方法

在考虑室外地表温度的影响时，只考虑了稳态部分和1年周期的作用，忽略了其它频率分量的影响，这种简化是否可以保证足够的计算精度是尚且没有定论的问题。在考虑室温作用时，片面考虑高频部分影响（主要考虑1天周期），以致没有保证最重要的稳态传热计算的准确性。另外，文中所用地下区域热过程的模型是二维动态模型，二维简化计算地下区域热过程能够保证的精度也是需要进一步研究的问题。在计算速度的考虑上，对建筑物底层每个房间都需要调用ITPE方法进行相关计算，因此计算量比较大，房间加入此地下区域动态传热模型后，程序计算时间是原来的两倍，大大降低了模拟软件本身的计算效率5.3地下区域动态传热物理过程分析

5.3.1地下区域动态传热问题的数学模型5.3.1地下区域动态传热问题的数学边界条件边界条件叠加原理5.3.2室外地表面的影响白噪声自然界中的噪声（信号）按照β值的不同分为三种。如图所示。β=0时，对数功率谱曲线拟合为水平直线，这种功率谱密度在整个频域范围内均匀分布的噪声信号称为白噪声，是一种完全无规律的令人烦躁的，不存在自相关性的随机信号；β=2时，信号的功率谱密度与频率的平方项成反比，这种信号称为褐色噪声（也称布朗噪声），是一种相关性很强的，令人单调乏味的噪声信号；β处于0与2之间的噪声，其功率谱密度与频率在一定范围内成反比，这样的信号噪声，称为1/f噪声，是一种在局部无序而宏观上具有一定相关性，使人感到舒适的噪声。已有研究者通过对自然风的风速进行功率谱分析，得到结论是：自然风的功率谱密度符合1/f噪声规律，同时也提出了自然风速脉动具有1/f紊动特性趣味资料：白噪声与粉红噪声5.3.2室外地表面的影响对于室外地面温度的变化，要准确反映年周期、日周期和半日周期这三个主导频率的周期变化的影响，但对其余频率的谐波，则要给于适当的考虑，控制其合成之后的误差。5.3.2室外地表面的影响首先讨论室内地面温度可能的变化，取DeST模拟出的某办公建筑采用间歇空调、间歇采暖、节假日照常空调采暖的算例得到的全年室温变化，做同样的谐波分析，见图8。由图可见，此时年周期的振幅最大，其次是日周期和一些更高频的周期，它没有室外地表温度那样清晰的主成分。5.3.3室内底层地面温度波动的影响5.3.3室内底层地面温度波动的影响5.3.3室内底层地面温度波动的影响由图中可见，室内地表温度以日周期波动时，地下区域的等温线主要部分平行于地表面，此时若按照一维平板进行近似，则日周期与频率高于日周期的分量也可以按照一维平板近似。但年周期的地下等温线却呈明显的三维特性，但其导致的地面热流的变化又不占主要部分。图12计算出各频率下室内底层地面温度变化对本室地面热流的影响。与室外地表温度的作用完全不同，此时是高频部分影响大，频率愈低影响愈小。由于愈是高频愈呈现一维特征，因此对于室内底层地面温度对该室地面热流的影响可以按一维传热近似，但为了同时反映年周期变化的影响，要取合适的平板厚度来得以保证5.3.3室内底层地面温度波动的影响5.3.4相邻室之间通过地下区域的传热其动态特性接近于一维墙体。于是只要根据这一热阻适当增加邻室间夹墙的计算面积即可。其增加的面积：5.4DeST的具体处理方法

5.4DeST的具体处理方法

大作业：

1请按照

建筑动态热过程模