【正文】 照度，結(jié)合房間照度設(shè)計要求，確定逐時的照明燈具開啟情況，作為建筑環(huán)境模擬模塊 BAS 的輸入。（6）BAS（Building Analysis amp。 Simulation） BAS 是建筑物熱特性計算的核心模塊，可以對建筑物的溫度和負荷進行詳細的逐時模擬。BAS 的核心算法采用基于建筑熱平衡的狀態(tài)空間法，狀態(tài)空間法是一種在時間上連續(xù)、空間上離散的動態(tài)模擬計算方法，通過求解房間內(nèi)離散點的能量平衡方程組，可得到房間對各熱擾的響應系數(shù)，即房間本身的熱特性，進而對房間的熱過程進行動態(tài)模擬。（7）Scheme 空調(diào)系統(tǒng)方案設(shè)計是整個空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它銜接著前期的概念設(shè)計階段（建筑物熱過程分析）和后期的詳細設(shè)計（設(shè)備選擇、官網(wǎng)分析等）階段。隨著設(shè)計的展開，通過建筑模擬了解建筑物本身的熱特性之后，設(shè)計人員將進行系統(tǒng)的設(shè)計。系統(tǒng)的設(shè)計應該至少分成兩個層次：方案的設(shè)計和設(shè)備的選擇。設(shè)計人員在選擇設(shè)備之前，首先需要確定采用何種空調(diào)方案?？照{(diào)系統(tǒng)方案模擬分析的目的就是通過模擬手段對方案進行量化的分析，為設(shè)計人員提供比較的依據(jù)。（8）DNA（Duct Network Analysia） DNA 是 DeST 中機械通風系統(tǒng)分析模塊，機械通風系統(tǒng)模擬可完成風系統(tǒng)設(shè)計計算和校核計算。設(shè)計計算是已知風道布置、風管長度及各段風量要求確定各段管徑和選擇風機；校核計算是已知管段的長度、管徑以及風機所能提供的壓頭校核各段風量是否滿足要求。在設(shè)計計算中所采用的各段風量使設(shè)計風量，因此風道的設(shè)計也是“典型”工況設(shè)計。對于定風量系統(tǒng)，由于實際運行時風量不發(fā)生變化，因此根據(jù)“典型”工況進行設(shè)計即可。對于變風量系統(tǒng)，由于管網(wǎng)大部分時間工作在部分負荷下，與設(shè)計工況不同，因此在設(shè)計變風量系統(tǒng)時，需要進行各種工況的校核。（9）AHU（空氣處理設(shè)備）設(shè)計人員在選定需要采用的空調(diào)系統(tǒng)方案之后，需要選擇合適的空氣處理設(shè)備的形式和容量。AHU 設(shè)備校核模擬的目的就是通過模擬手段對設(shè)計者提出的空氣處理方案進行全年校核，為設(shè)備人員的方案提供量化的比較依據(jù)。通過對空氣處理設(shè)備全年運行狀況的校核計算，我們可以得到該空氣處理設(shè)備滿足系統(tǒng)需求的小時數(shù)，以及處理設(shè)備需要的運行能耗，設(shè)計者可以明確采用不同的方案會產(chǎn)生的效果，從而達到優(yōu)化設(shè)計和提高設(shè)計水平的目的。（10）CPS（ Combined Plant Simulation）冷熱源系統(tǒng)與水系統(tǒng)的方案設(shè)計是整個空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計過程中的一個重要環(huán)節(jié)，它是詳細設(shè)計中至關(guān)重要的內(nèi)容。隨著設(shè)計的展開，通過空氣處理設(shè)備的模擬可以獲得空調(diào)系統(tǒng)對于冷熱量的需求，設(shè)計人員在選定空氣處理方案之后，就需要設(shè)計出合適的冷熱源形式和冷凍水冷卻水系統(tǒng)。冷熱源與水系統(tǒng)模擬的目的就是通過模擬手段對各方案進行量化的模擬分析，為設(shè)計人員提供比較不同方案的依據(jù)。（11）EAM (Economic Analysis Model)經(jīng)濟性評價是暖通空調(diào)設(shè)計過程中的必要環(huán)節(jié)，在經(jīng)濟性評價方面，DeST 與暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計過程緊密結(jié)合，在不同設(shè)計階段，都盡可能地利用已知信息，準確的預測和評價暖通空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟性，既能夠準確、方便比較設(shè)計過程中某一特定方案的經(jīng)濟性，又能評價整個暖通空調(diào)工程的經(jīng)濟性，為設(shè)計人員進行方案取舍提供依據(jù)，盡早排除不經(jīng)濟方案。DeST 所需要的氣象數(shù)據(jù)由 Medpha 產(chǎn)生，其基礎(chǔ)是 20 年的實測數(shù)據(jù)和隨機氣象數(shù)學模型。目前 Medpha 可以生成各格式的、194 個中國城市的逐時氣象參數(shù)。計算機輔助建筑描述程序 CABD 是一個基于 ACAD 平臺的建筑描述界面，設(shè)計人員通過它描述建筑物的圍護結(jié)構(gòu)（幾何尺寸，熱特性參數(shù)）以及各種內(nèi)擾的變化情況。在進行具體的建筑模擬時，需要輸入各種經(jīng)驗系數(shù)（例如熱量在空間內(nèi)的分布等），這通過經(jīng)驗系數(shù)維護程序 ECM 完成。CABD 是 DeST 的主控界面，它把用戶繪制的建筑物的相關(guān)數(shù)據(jù)自動傳輸給建筑分析模擬模塊 BAS。BAS 的任務對建筑物進行具體的逐時模擬，其數(shù)學模型是增強的狀態(tài)空間法。BAS 是一個精確的多空間建筑模擬程序，它負責計算逐時的房間基礎(chǔ)室溫（RBT，在沒有任何空調(diào)系統(tǒng)影響下的房間溫度）。逐時的基礎(chǔ)室溫反映了房間在被動熱擾影響的下的熱特性。在初步設(shè)計階段，建筑師可以通過基礎(chǔ)室溫來比較各種因素的影響，如圍護結(jié)構(gòu)的材料、朝向、建筑物的外形等等。 DeST軟件的使用介紹DeSTh 以 AutoCAD14 為開發(fā)平臺，用戶可在 AutoCAD 界面下完成工程項目建模及空調(diào)方案模擬等功能，AutoCAD 下的命令在 DeSTh 中同樣有效。其使用界面如圖所示。 DeSTh 操作界面簡介 建立模型時應先新建建筑，再在新建建筑界面繪制建筑模型。模型可提供二維平面和三維立體視圖，建模時建筑物所需要的參數(shù)大致包括：外墻、內(nèi)墻、天花板、屋頂、地板、窗戶、門等等。在進行負荷模擬計算時，我們研究某些因素的變化對負荷的影響程度，如窗的傳熱系數(shù)、墻的傳熱系數(shù)、屋頂傳熱系數(shù)等等，其它的參數(shù)如人員系數(shù)、燈光設(shè)備功率、外遮陽和門、內(nèi)墻的材料等都使用 DeST 系統(tǒng)提供的默認值。 建筑材料選擇窗口內(nèi)墻、外墻、樓板、屋頂、樓地、門、窗等建筑構(gòu)件的選擇具有統(tǒng)一的對話框界面。先按“顯示”中的“顯示瀏覽窗口”，在圖中選定建筑構(gòu)件，在屬性欄中點擊構(gòu)件號即彈出所有可供選擇的構(gòu)件類型。選用時首先選定所要使用的構(gòu)件的類別，也可以選擇全部類別，對應該類別的所有可用構(gòu)件在列表中顯示其名稱，而其構(gòu)件圖例分別顯示于其右方，當前選中的構(gòu)件其列表項和圖例均加亮顯示，選好所用的構(gòu)件后按 OK 鈕并在“瀏覽窗口”中確認。 生成報表點擊菜單欄中“模擬計算”中的“建筑室溫計算”或“住宅負荷分析”可分別計算各房間逐時的室溫和負荷。計算完成后，點擊“生成結(jié)果報表”，在選擇框中選取相應的選項，即可生成數(shù)據(jù)報表。 本章小結(jié)（1）本章闡述了能耗分析的相關(guān)知識，能耗分析方法分為靜態(tài)能耗分析法和動態(tài)能耗分析法。由于靜態(tài)能耗分析方法不能夠計算出建筑的逐時負荷，所以本文采用動態(tài)能耗分析法。（2）對 DeST 軟件的結(jié)構(gòu)，理論原理和使用進行了說明。DeST 是由清華大學開發(fā)的建筑模擬分析軟件，它基于“分階段模擬”的理念，實現(xiàn)了建筑物與系統(tǒng)的連接，使之既可用于詳細地分析建筑物的熱特性，又可以模擬系統(tǒng)性能，較好地解決了建筑物和系統(tǒng)耦合的問題。第三章 圍護結(jié)構(gòu)變遷對建筑能耗影響分析 前言外墻、屋面、外窗和地面構(gòu)成了建筑的四大圍護結(jié)構(gòu)。這些圍護結(jié)構(gòu)熱工性能的好壞直接影響著室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和建筑能耗。目前我國大部分建筑的圍護結(jié)構(gòu)熱工性能差，導致建筑的采暖空調(diào)負荷比較高，即在相同的室內(nèi)環(huán)境舒適性前提下，建筑單位面積建筑能耗需求大，高于其他國家。與氣候條件相近的發(fā)達國家相比，目前我國建筑采暖能耗，外墻大致為他們的 4～5 倍，屋頂為 ～ 倍，外窗為～ 倍，門窗空氣滲透為 3～6 倍 [1]。因此，提高建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能勢在必行。本文選取了安徽省四個代表性城市，使用清華大學研發(fā)的動態(tài)建筑能耗模擬軟件 DeSTh，對不同熱工性能圍護結(jié)構(gòu)的能耗水平進行動態(tài)模擬，分析了住宅建筑圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)變化對建筑能耗的影響。 研究方法 建立模型建筑模型為一棟四戶六層居住建筑，每戶六個房間，包括臥室、餐廳、衛(wèi)生間、儲藏室和客廳，層高為 ，每戶建筑面積 85m2 ，總建筑面積 2040m2 。該建筑體形系數(shù)為 ，南向窗墻比為 ，北向窗墻比為 ，東向窗墻比為 ，西向窗墻比為 。其建筑平面圖、模型圖分別見圖 和圖 。基準建筑模型外墻采用 20mm 水泥砂漿+240mm 粘土多孔磚(KPI)型+20mm 水泥砂漿，外窗采用標準外窗 (其傳熱系數(shù)為 k)，屋面采用 10mm 瀝青油氈+40mm 膨脹聚苯板+200mm 鋼筋混凝土板+20mm 水泥砂漿，地面采用 40mm 混凝土樓地，通風次數(shù)取房間與外界標準最大通風能力（即標準換氣次數(shù)）。 圖 建筑平面圖圖 建筑模型圖 選用研究工具建筑圍護結(jié)構(gòu)熱工性能優(yōu)劣直接影響著建筑能耗。因此，本文選用一種動態(tài)建筑能耗模擬軟件作為研究工具。目前大多數(shù)的建筑能耗模擬計算程序是基于動態(tài)的計算方法，模擬在變化室外參數(shù)的作用下建筑物空間的負荷情況。清華大學研發(fā)的建筑能耗模擬計算軟件 DeSTh，采用狀態(tài)空間法 [2]，通過各種擾量( 包括通風)疊加得到房間溫度，是國產(chǎn)唯一能夠動態(tài)模擬建筑采暖、空調(diào)負荷的分析軟件；該軟件能在建筑物描述、室外氣象數(shù)據(jù)以及室內(nèi)要求溫濕度給定的情況下，動態(tài)模擬出該建筑的全年逐時自然室溫和采暖、空調(diào)系統(tǒng)負荷等變化情況。因此，該軟件可以很好的模擬計算出不同建筑圍護結(jié)構(gòu)的采暖、空調(diào)負荷。建筑物的能耗等于建筑采暖、空調(diào)負荷除以相應設(shè)備的能效比。因此，本章中選用 DeSTh作為研究工具。 確定輸入?yún)?shù)住宅內(nèi)部熱擾選擇：室內(nèi)照明 ，室內(nèi)人員、設(shè)備等 [4] ；夏季室溫設(shè)定 26℃,冬季室溫設(shè)定 18℃；冬季采用性能系數(shù)為 、夏季采用額定制冷工況時能效比為 的空調(diào)器；換氣次數(shù)采用標準換氣次數(shù)。模擬計算中各個城市典型氣象數(shù)據(jù)取自清華大學建筑技術(shù)科學系與中國氣象局合著的《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》。 外墻熱工性能參數(shù)變化對建筑能耗影響 外墻熱工性能參數(shù)變化隨著建筑節(jié)能和墻改工作的深入，墻體材料從實心粘土磚開始，經(jīng)歷“限粘”、“禁粘”，直到新型墻體材料大量推廣和應用 [6]，其熱工性能也發(fā)生了很大變化。不同墻材的傳熱系數(shù)見表 。表 不同墻材熱工參數(shù) [4]序號圖例 層次 材料 厚度m密度Kg/m3導熱系 數(shù)w/mk總傳熱阻 m2k/總熱隋性指總傳熱系數(shù)w/m2k外 內(nèi)w（不包括內(nèi)外表面熱阻）標1 石灰砂漿 1600 02 實心粘土磚 1668 1 石灰砂漿 1600 2 紅粘土磚 1668 3 石灰砂漿 1600 1 水泥砂漿 1800 2240 粘土空心磚（KPI） 1400 3 水泥砂漿 1800 1 水泥砂漿 1800 2 粉煤灰燒結(jié)磚 1520 3 混合砂漿 1700 1 水泥砂漿 1800 2 聚苯乙烯板 20 3 砼空心磚 1200 4 混合砂漿 1700 續(xù)表 圖例序號外 內(nèi)層次 材料 厚度m密度Kg/m3導熱系 數(shù)w/mk總傳熱阻m2k/w（不包括內(nèi)外表面熱阻）總熱隋性指標總傳熱系數(shù)w/m2k1 水泥砂漿 1800 2聚苯乙烯板 20 3蒸壓灰砂磚 1900 54 混合砂漿 1700 1 水泥砂漿 1800 2粉煤灰加氣磚塊（B05 級）200 厚 1654 3 混合砂漿 1700 1復合硅酸鹽保溫砂漿 350 2 石灰砂漿 1600 3混凝土多孔磚（240八孔磚） 1450 74 混合砂漿 1700 結(jié)果與分析保持基準建筑模型的屋面、地面和外窗熱工性能不變，通過 DeSTh 模擬計算出表 中六種墻材的建筑空調(diào)負荷和采暖負荷，進而得到全年空調(diào)耗電量Ec、全年采暖耗電量 Eh 和全年總耗電量 E 與外墻傳熱系數(shù)之間的關(guān)系，分別見圖 、圖 和圖 . 15171921232527 1 2 熱 系 數(shù) (w/(m2k))全年空調(diào)耗電量（kwh/m2）安 慶合 肥馬 鞍 山蚌 埠圖 全年空調(diào)耗電量與外墻傳熱系數(shù)之間的關(guān)系333843485358 1 2 熱 系 數(shù) (w/(m2k))全年采暖耗電量(kwh/m2 )安 慶合 肥馬 鞍 山蚌 埠圖 全年采暖耗電量與外墻傳熱系數(shù)之間的關(guān)系55575961636567697173 1 2 熱 系 數(shù) (w/(m2k))全年采暖、空調(diào)總耗電量(kwh/m2)安 慶合 肥馬 鞍 山蚌 埠 圖 全年總耗電量與外墻傳熱系數(shù)之間的關(guān)系從上面三圖知，全年空調(diào)耗電量、采暖耗電量和總耗電量與外墻傳熱系數(shù)K 有線性關(guān)系。對 圖上各點進行一次線性回歸，可以得到耗電量與外墻傳熱系數(shù) K 之間 的關(guān)系式，見表 。 表 全年空調(diào)、采暖耗電量和總耗電量與外墻傳熱系數(shù)之間的關(guān)系城市EC 與 K 的關(guān)系相關(guān)系數(shù) REh 與 K 的關(guān)系 相關(guān)數(shù) R E 與 K 的關(guān)系相關(guān)系數(shù)R蚌埠 y=+ y=+ y=+ 合肥 y=+ y=+ y=+ 馬鞍山y(tǒng)=+ y=+ y=+ 安慶 y=+ y=+ y=+ （1）全年空調(diào)耗電量 Ec 和外墻傳熱系數(shù) K 之間的關(guān)系從表 中知，Ec 和 K 的直線相關(guān)系數(shù)都不大，從而反映出全年空調(diào)耗電量 Ec 和 K 之間的線性關(guān)系不太顯著。究其原因，隨