CN105653804A - 一种建筑能耗的模拟分析装置及方法 - Google Patents

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张虎润
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Abstract

本发明公开了一种建筑能耗的模拟分析装置，包括参数采集单元、得热计算单元、能耗计算单元、数据处理单元、转换单元以及模拟分析单元。通过参数采集单元采集建筑参数、得热计算单元计算在单位时间内建筑的得热值、能耗计算单元计算在单位时间内建筑整体消耗的能量值、数据处理单元处理得到在一定周期内的建筑能耗值、转换单元转换成文字信息和图像信息以及模拟分析单元显示，详细地对民用住宅、商业大厦、公用事业大楼等各类建筑建筑物进行模拟能源消耗情况分析，为节能减排做好充分准备。

Description

一种建筑能耗的模拟分析装置及方法
技术领域
本发明涉及模拟分析技术领域，尤其涉及一种建筑能耗的模拟分析装置及方法。
背景技术
《2020中国可持续能源情景》研究指出，到2020年，中国能源总需求在23.2～31.0亿tce之间，建筑能耗在4.7～6.4亿tce之间。实际上，2010年我国社会能源消耗已经达到32.5亿tce，建筑能源消耗6.77亿tce也已经超过其预期值。节能建筑已经成为全社会工作的重心之一，各地政府相继出台了政策，鼓励清洁能源在建筑领域的应用。目前，国内建筑能耗占全社会总能耗的比重比较大，热水、空调和采暖能耗占建筑能耗的65％左右。面对日益增大的能源消耗，建筑节能显得极其必要，而了解建筑本身的能耗情况是其中一个重要的环节。
中国专利申请号CN201410524043.X公开了一种单栋居住建筑的电气能耗模拟方法，通过逐日耗能分析和日发电量进行比较，以判断单栋居住建筑的用能量是否符合标准，若不符合则采取改进措施。但是该专利只针对单栋建筑内的电气能耗进行，无法对整栋建筑的能耗进行模拟分析，以进一步为整体建筑的节能减排工作做好铺垫。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种建筑能耗的模拟分析装置，可以有效地分析建筑物的能源消耗情况，为节能减排做准备好充分的准备。
本发明采用的技术手段如下：一种建筑能耗的模拟分析装置，包括参数采集单元、得热计算单元、能耗计算单元、数据处理单元、转换单元以及模拟分析单元；
参数采集单元：采集建筑参数，将采集的建筑参数分别发送至得热计算单元和能耗计算单元；
得热计算单元：与参数采集单元连接，接收参数采集单元传送的建筑参数，计算在单位时间内建筑的得热值；
能耗计算单元：与参数采集单元连接，接收参数采集单元发送的建筑参数，计算在单位时间内建筑整体消耗的能量值；
数据处理单元：分别与得热计算单元和能耗计算单元连接，接收得热计算单元发送的得热值以及能耗计算单元发送的能量值，将得热值和能量值一起进行数据处理得到在一定周期内的建筑能耗值，并发送至转换单元；
转换单元：与数据处理单元连接，用于接收数据处理单元发送的建筑能耗值，将建筑能耗值转换成文字信息和图像信息；
模拟分析单元：与转换单元连接，用于接收转换单元发送的文字信息和图像信息并进行显示。
本发明还提供了一种建筑能耗的模拟分析方法，包括以下步骤：
1)采集建筑参数；
2)根据采集的建筑参数，计算在单位时间内建筑的得热值；
3)根据采集的建筑参数，计算在单位时间内建筑整体消耗的能量值；
4)将计算得到的得热值和能量值一起进行数据处理得到在一定周期内的建筑能耗值；
5)将建筑能耗值转换成文字信息和图像信息；
6)接收文字信息和图像信息并进行显示。
采用本发明所提供的一种建筑能耗的模拟分析装置，通过参数采集单元采集建筑参数、得热计算单元计算在单位时间内建筑的得热值、能耗计算单元计算在单位时间内建筑整体消耗的能量值、数据处理单元处理得到在一定周期内的建筑能耗值、转换单元转换成文字信息和图像信息以及模拟分析单元显示，详细地对民用住宅、商业大厦、公用事业大楼等各类建筑建筑物进行模拟能源消耗情况分析，为节能减排做好充分准备。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的工作流程图。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种建筑能耗的模拟分析装置，包括参数采集单元1、得热计算单元2、能耗计算单元3、数据处理单元4、转换单元5以及模拟分析单元6。
参数采集单元1：根据建筑的大小、高度、围护结构，采集建筑参数，将采集的建筑参数分别发送至得热计算单元2和能耗计算单元3。采集的建筑参数包括：建筑高度、建筑面积、楼层数、房间数、外墙面积、窗户面积、外墙厚度、外墙密度、室内设计温度、室内实际温度、外墙或屋顶传热系数。具体的参数和单位如表1所示：
表1建筑参数采集表
得热计算单元2：与参数采集单元1连接，根据单位时间内建筑本身收到太阳光辐射热量，以及电力装置供给建筑的热量，电力装置包括电网供电装置以及附带的柴油发电装置、生物质能发电装置、风能发电装置、光伏发电装置。再根据从参数采集单元1接收的参数，计算在单位时间内建筑的得热值，根据外墙、屋顶传热形成的逐时冷负荷(冷负荷系数法)，计算公式如下：
Q＝Ko×Fo×[(tlo-tdl)×Ca×Cp-tn]
其中：
Ko为传热系数，单位：W/(m2×℃)
Fo为外墙和屋顶的面积，单位：m2
tlo为墙体或屋面冷负荷计算温度的逐时值，单位：℃
tdl为围护结构的地点修正系数，单位：℃
Ca为外表面放热系数修正值
Cp为围护结构外表面日射吸收系数的修正值
tn为室内设计温度，单位：℃
能耗计算单元3：与参数采集单元1连接，根据建筑外部的散热以及建筑内部消耗的热量，再根据从参数采集单元1接收的建筑参数，计算在单位时间内建筑整体消耗的能量值。具体包括人体耗能值、照明耗能值、通风耗能值、制冷耗能值以及取暖耗能值。
数据处理单元4：分别与得热计算单元2和能耗计算单元3连接，接收得热计算单元2在单位时间内建筑的得热值以及能耗计算单元3在单位时间内建筑整体消耗的能量值，将数据进行处理得到一定的周期内建筑的能耗值，并发送至转换单元，这里，数据处理可以是公式计算、整合列表。以1小时为一个周期为例，具体的数据处理如表2所示：
表2建筑每小时温度、得热、能耗情况
转换单元5：与处理单元4连接，用于接收处理单元4处理后的建筑的能耗值，将建筑的能耗值转换成文字信息和图像信息，能够使模拟分析单元6更好更快速地显示出来。
模拟分析单元6：与转换单元5连接，用于接收转换单元5转换后的文字信息和图像信息并进行显示，能够使分析者直接了解并得出一定的周期内建筑的能耗情况。
本发明还提供了一种建筑能耗的模拟分析方法，包括以下步骤：
步骤101：根据建筑的大小、高度、围护结构，采集建筑参数，采集的建筑参数包括：建筑高度、建筑面积、楼层数、房间数、外墙面积、窗户面积、外墙厚度、外墙密度、室内设计温度、室内实际温度、外墙或屋顶传热系数。具体的参数和单位如表1所示。
步骤201：根据单位时间内建筑本身收到太阳光辐射热量，以及电力装置供给建筑的热量，电力装置包括电网供电装置以及附带的柴油发电装置、生物质能发电装置、风能发电装置、光伏发电装置。再根据步骤101采集的建筑参数，计算单位时间内建筑的得热值，根据外墙、屋顶传热形成的逐时冷负荷(冷负荷系数法)，计算公式如下：
Q＝Ko×Fo×[(tlo-tdl)×Ca×Cp-tn]
其中：
Ko为传热系数，单位：W/(m2×℃)
Fo为外墙和屋顶的面积，单位：m2
tlo为墙体或屋面冷负荷计算温度的逐时值，单位：℃
tdl为围护结构的地点修正系数，单位：℃
Ca为外表面放热系数修正值
Cp为围护结构外表面日射吸收系数的修正值
tn为室内设计温度，单位：℃
步骤301：根据建筑外部的散热以及建筑内部消耗的热量，再根据步骤101采集的建筑参数，计算在单位时间内建筑整体消耗的能量值。具体包括人体耗能值、照明耗能值、通风耗能值、制冷耗能值以及取暖耗能值。
步骤401：根据在单位时间内建筑的得热值以及在单位时间内建筑整体消耗的能量值，将数据进行处理得到一定的周期内建筑的能耗值。这里，数据处理可以是公式计算、整合列表。以1小时为一个周期为例，具体的数据处理如表2所示。当然，这里的周期可以是1秒、1分钟、1天、1周、1月或者1年。
步骤501：将建筑的能耗值转换成文字信息和图像信息。
步骤601：接收文字信息和图像信息并进行显示，得出一定的周期内建筑的能耗情况。
综上所述，采用本发明所提供的一种建筑能耗的模拟分析装置，详细地对民用住宅、商业大厦、公用事业大楼等各类建筑建筑物进行模拟能源消耗情况分析，为节能减排做好充分准备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (2)

1.一种建筑能耗的模拟分析装置，其特征在于，包括参数采集单元、得热计算单元、能耗计算单元、数据处理单元、转换单元以及模拟分析单元；
参数采集单元：采集建筑参数，将采集的建筑参数分别发送至得热计算单元和能耗计算单元；
得热计算单元：与参数采集单元连接，接收参数采集单元传送的建筑参数，计算在单位时间内建筑的得热值；
能耗计算单元：与参数采集单元连接，接收参数采集单元发送的建筑参数，计算在单位时间内建筑整体消耗的能量值；
数据处理单元：分别与得热计算单元和能耗计算单元连接，接收得热计算单元发送的得热值以及能耗计算单元发送的能量值，将得热值和能量值一起进行数据处理得到在一定周期内的建筑能耗值，并发送至转换单元；
转换单元：与数据处理单元连接，用于接收数据处理单元发送的建筑能耗值，将建筑能耗值转换成文字信息和图像信息；
模拟分析单元：与转换单元连接，用于接收转换单元发送的文字信息和图像信息并进行显示。
2.一种建筑能耗的模拟分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)采集建筑参数；
2)根据采集的建筑参数，计算在单位时间内建筑的得热值；
3)根据采集的建筑参数，计算在单位时间内建筑整体消耗的能量值；
4)将计算得到的得热值和能量值一起进行数据处理得到在一定周期内的建筑能耗值；
5)将建筑能耗值转换成文字信息和图像信息；
6)接收文字信息和图像信息并进行显示。
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