中南建筑设计院股份有限公司张慎获国家专利权
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龙图腾网获悉中南建筑设计院股份有限公司申请的专利针对高大空间建筑的全年能耗和热舒适度耦合评估方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115795607B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211485923.1,技术领域涉及:G06F30/13;该发明授权针对高大空间建筑的全年能耗和热舒适度耦合评估方法是由张慎;陈菡;王义凡;吴燕;雷雪莲;辜文飞;李霆设计研发完成,并于2022-11-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本针对高大空间建筑的全年能耗和热舒适度耦合评估方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种针对高大空间建筑的全年能耗和热舒适度耦合评估方法,包括:1建立整体建筑的全年能耗分析计算模型Energy‑1;2提取典型时刻建筑墙体温度和室内温度为CFD提供初始和边界边界条件,建立CFD整体模型CFD‑1分析温度分层现象和气流组织;3根据模型CFD‑1计算结果确定高大空间建筑室内热分区划分范围;4重新建立能耗分析和CFD双向耦合分析模型Energy‑2和CFD‑2;5计算夏季或者全年的建筑整体能耗和热舒适指标。本发明提出了建筑能耗计算模型、三维房间计算流体动力学模型以及空调系统设备能效模型三者之间数据耦合传递机制,实现了建筑能耗和热舒适度的双向耦合高效计算,可以为高大空间建筑的分层空调设计方案涉及的负荷计算提供新的技术支撑。
本发明授权针对高大空间建筑的全年能耗和热舒适度耦合评估方法在权利要求书中公布了:1.一种针对高大空间建筑的全年能耗和热舒适度耦合评估方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、获取高大空间建筑室内建筑模型和设备布局、建筑热工材料参数信息和暖通空调初步设计方案,确定高大空间建筑所在场地典型年气象参数资料,基于常规建筑能耗分析软件建立整体建筑的全年能耗分析计算模型Energy-1,初步计算出整体建筑全年能耗指标、室内空气温度和墙体内外表面温度全年变化情况; S2、建立三维计算流体动力学模型CFD-1分析高大空间建筑室内整体气流组织分布和降温过程,利用模型Energy-1提供的典型时刻建筑墙体内表面温度和室内空气温度作为模型CFD-1的墙体边界和初始边界条件,利用分层空调方案提供的空调冷负荷和送风温度作为模型CFD-1的制冷边界条件; S3、模型CFD-1输出建筑室内温度场和气流组织空间分布情况,提取不同区域位置的温度垂直分布特性曲线,统计室内不同区域温度数值对分区进行评估,同时结合实际室内场地舒适度控制区的平面范围,综合确定高大空间建筑室内热分区划分范围; S4、根据建筑室内热分区划分范围,建立建筑整体能耗分析和CFD双向耦合分析模型; S5、设置全年或者夏季模拟时长,得到能耗分析和CFD双向耦合分析的建筑整体能耗和热舒适指标; 其中,步骤S4包括: S41、根据建筑室内热分区划分范围,对模型Energy-1进行热区分割,同时结合建筑朝向对近地面人员活动区域进行热区划分,建立新的能耗计算模型Energy-2,用于空调区和非空调区区别计算; S42、模型Energy-2在每个时间积分步长时刻进行非空调区和空调区的热平衡计算,并提取空调区和非空调区界面位置的温度信息; S43、针对室内空调控制区域,基于Modelica开源程序语言建立考虑零方程湍流模型的快速计算流体动力学模型CFD-2,网格离散方法基于有限体积法,利用步骤S42提供的边界条件进行每个积分步长时刻的室内空间气流组织和温度分布计算; S44、统计模型CFD-2计算结果并输出室内空调区平均空气温度和热舒适度综合评价指标; S45、基于Modelica开源程序语言建立分层空调设备系统仿真模型,该模型考虑设备系统组件模型热物理过程,用于动态计算冷热负荷; S46、利用步骤S44提供的空调区平均空气温度,基于实际空调控制策略进行系统建筑控制逻辑动态仿真; S47、仿真输出每个积分步长时间空调房间的冷热负荷,并利用该冷热负荷量动态控制模型Energy-2空调区的热平衡计算,从而影响并更新模型Energy-2中非空调区热平衡计算,并输出能耗。
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