当前课程知识点：建筑室内热环境模拟及应用 > 第一章 绪论 > 01-07-建筑模拟过程中常见的几个问题 > 01-07
那这一节中
我们将对模拟分析之中
经常会碰到的
一系列问题进行探讨
在模拟分析之中
我们往往首先需要
明确模拟的目标
在确定模拟目标之后
我们要需要
正确的设计计算的工况
同时合理简化计算模型
以提高计算精度和提高计算速度
同时在合理简化模型的基础上
确定输入的参数
符合实际的工程需求
同时也对计算结果
进行合理的分析
得到科学正确的结果
在明确模拟目标方面
针对不同的需求
我们往往有不同的模拟目标
在性能化检验方面
我们需要的是
能耗与参照值的对比
而在复杂结构负荷计算方面
我们关注的是全年逐时负荷
在方案比选和复杂系统分析方面
我们更多的关注的是
初投资和运行情况
在系统风险估计方面
我们往往会关注的是
室内参数是否
在我们的舒适范围之内
以及出这个舒适范围的风险
和概率是多少
因此针对不同的模拟目标
对评价结果有显著性的影响
例如往往我们在评价
一个夏季住宅围护结构
是否优化的这么一个过程中
我们可以采用两种不同的评价指标
一种是采用高于26度的自然室温
作为评估标准
另外一种是采用的是
空调设定温度为26度状况下时
空调系统的耗热量作为评价标准
大家可能觉得这两种评价指标的
分析结果是一致的
但在很多实际工程之中
这两种评价指标
分析出来的优化结果
却是相反的一个结论
例如在广州地区住宅建筑里面
如果采用高于26度的自然室温
作为评价准则的话
它是应该是减少保温增加层高
同时增加自然通风
来降低这个室内环境温度
这么一个目标
使得室内环境温度
尽可能接近于室外温度
同时也减少碳辐射的热
而如果采用空调设定温度
为26度的这种耗冷量
为评价指标的话
它更多的是减少层高增加保温
减少窗墙比然后减少自然通风
作为它的目标
那这样的话
采用两种不同的评价指标
它的围护结构优化的方向
却是截然相反的
那应该采用哪种评价指标
作为它的合理的指标呢
这往往要根据实际
最终你的建筑物
使用的这种需求来决定
例如这个广州地区的住宅
是用于农宅
今后大部分时间
是采用自然冷却的这种方式
不采用空调制冷的话
那就应该采用高于26度的
自然室温作为其评价指标
而如果说是它是城镇的这种住宅
大家今后很多时间
都会采用空调进行制冷
那这样的话就应该采用
空调设定温度为26度的这种状况下
耗冷量作为它的评价指标
因此对今后这栋建筑
实际的使用方式进行预估
是我们明确模拟目标的一个关键点
有一些研究正在开展
计算机自动优化的研究工作
通过自动遍历模拟各种工况
从而得到最优的设计方案
但是由于实际工程之中
需要考虑因素非常的多
其中包括节能
和包括可靠性等等各个方面
因此在设计中
应该通过自己的
工程实际经验和理解提出若干个合理的方案
然后通过计算机来承担
复杂而重复性的
这种性能评估工作
从而为我们做不同方案的比选
提供数据依据
从而提高我们的设计方案和水平
那这种方式和完全
靠计算机遍历的方式相对比
更好的把人的创造性
和评价的这种综合性才体现出来
而由计算机来承担其中
复杂而重复性枯燥性的
这种计算工作
这是一个人机在设计过程之中
相互匹配的
一个比较好的配合方法
在明确模拟目标的基础上
需要从解决的问题出发
合理恰当的设计
计算案例和设定值
从而保证计算
和比较结果具有可信性
特别是在一些方案比选的情况中
需要将对比的方案
放在同等的工况下进行对比
以保证计算结果的可对比性
以下举一个在围护结构
优化设计之中
我们往往需要比选
采用单层窗和双层窗的两个案例
进行方案比选
如果采用单层窗的话
它的初投资相对来讲会比较低
但是它的全年逐时的耗冷量
会相对会比较高
它需要用的能耗将会高一些
如果采用双层窗的这种方案
它的初投资会高
但是它的运行能会比较低
但是在我们的计算之中
往往有一些默认的设定值
像包括这种今后的设备系统
采用的是电制冷
还是直燃机来进行计算
这些设定值虽然很不起眼
但是会对最后计算结果
产生非常大的影响
例如在我们这个单层窗
和双层窗的方案比选的案例之中
如果里选用性能比较高的
这种电制冷的话
因为这个双层窗比单层窗
能够降低的这种耗冷量是一定的
如果选用这种比较高效的
制冷机组的话
它全年能够降低的运行费用
相对来讲是比较低
那这样的话的
回收期相对而言就会比较高
达到24年左右
而如果采用这种能效比
比较低的这种直燃机
作为默认的这种冷热源的话
由于它的运行费用
相对会比较高一些
这样的话它回收期就知道8年
因此对比这不同的
这种默认值的这种假设
就会对最后的评估的结果
产生非常显著的影响
如何在我们计算之中
合理给出这种默认值
是一个设计计算的
一个非常重要的关键点
而我们一般会采用
我们今后通常或者最大概率
可能会使用的这种设备系统
作为默认计算的设定参数
另外有一个案例
是美国前能源部部长朱棣文提出
如果将所有的屋顶都漆成白色
和路面和汽车
都采用浅色的这种涂装
就可以大量反射太阳辐射热量
在降低温室效应的作用上
相当于世界上
所有的汽车停驶11年
所减少的碳排放
那这是一个
非常鼓舞人心的一个结果
通过计算分析
采用这种白屋顶的这种方案的话
全美国每年可以
降低空调耗电400亿度电
预计每年可以节省
空调运行费用7.5亿美元
那它的计算方法是什么呢
我们可以仔细看到
它的计算的案例
选择的是对这种白屋顶
非常有利的这种计算案例
例如它的屋顶面积
占表面积的比例非常的大
和我们常规的建筑
有非常显著的差别
然后围护结构的性能
也不是特别好的一种性能
以及室内发热量也比较小
如果和我们中国的建筑
相对比的话
我们第一没有
这么大的屋顶面积
第二围护结构性能
也比这个案例要好
第三室内发热量相对会大一点
而这三个因素会使得
涂白屋顶的实际效果大打折扣
另外在一些
节能设计优化的过程之中
我们往往会采用多种节能措施
然后通过模拟方法
逐步确定每一步
应该采用什么样的节能措施
例如在昆明新机场的建设过程中
我们需要对比采用玻璃幕墙保温
以及过度季采用新风制冷的
这么两种不同的方案
在固定新风量的状况下
可以通过计算可以看得到
如果采用玻璃幕墙保温的话
往往还会使得室内的负荷会增加
这是由于室内发热量相对比较大
而在昆明地区
室外空气环境温度会比较适宜
而如果做了保温的话
会使得室内的热量
无法通过围护结构散发出去
而导致室内的耗冷热量会增加
因此在固定新风量状况下
围护结构保温的优化结果是
尽可能采用不保温的单层玻璃
而另外一种状况
如果我们的空调系统
采用的是可变新风的空调系统
那在室外空气环境
比较合适的时候
我们可以通过增加新风量的方法
来降低室内的冷负荷的需求
那这样的话
如果在室外环境不合适的时候
我们如果有好的围护结构保温
那将显著的降低室内的冷热负荷
因此如果空调系统
是一个可变新风的空调系统的话
那围护结构最好是采用
这种双层玻璃的玻璃幕墙
这样的话使得整个冷热量
能够进一步的下降
因而在我们刚刚这个案例中
就会发现一个
非常有意思的一个现象
那就是多个措施的优化过程之中
它的优化的路径会影响到
最后优化的这个结果
如果我们先优化的是
玻璃幕墙的围护结构的
保温性能的话
那可能最后优化的结果是
不保温的幕墙加上
可变通风的空调系统
而如果我们反过来
首先优化的是空调系统
到底应该不应该采用
可变通风的这种方式
那得到的结果的话
会是保温的幕墙加上
可变通风的这种空调系统
那同学们往往会问
那我们究竟应该
采用什么样的方式
来对多种节能措施进行优化
那从很多经验和大量的研究表明
我们应该首先找到
这个节能的主要的关键点
例如在这个昆明的案例之中
是否可变通风是主要的关键点
那可能在我们的
节能设计过程之中
我们首先要把在对节能贡献率
最大的这种因素进行优化
然后再按照这种节能的贡献率
逐步进行优化
这样的话最终可以获得
最优的这么一套节能措施的组合
第三需要合理的简化
我们的计算模型
在简化模型之前
首先需要对问题的热过程和原理
有一定的了解
从而明确主要的影响因素
从而保证输入参数的精度
具有一致性
例如可以采用的措施包括
将大系统分割成
若干个独立问题进行分析
同时也可以将若干个类似的问题
合并成一个问题进行处理
在有标准层的建筑中
可以考虑将多层建筑
简化成一层来进行计算
同样在同一墙面上
有多个同样的窗户
也可以按照面积合并的方法
进行计算
也可以将多个同功能同朝向的
这种房间进行合并进行计算
这样可以实现
在不降低计算精度的情况下
大幅提高计算效率
但也有的时候
我们不能够对这种大的系统
进行简化的合并计算
例如对于单一的风机盘管而言
我们是一个通断控制的一个状况
这样计算出来的结果
它是一个在0 1状态下的
一个运行的结果
当我们有一百个风机盘管的时候
它由于这一百个风机盘管
不会同步的开停
那我们就无法
对这一百个风机盘管
采用同样的模型进行计算
而往往我们会采用
另外一种概率模型
对这一百个风机盘管
进行描述和分析
因此它的最后计算结果
是一个开停的比例
而并不是一个确定的一种状态
第四需要合理的确定输入参数
由于计算参数
对计算结果的影响非常显著
在计算不同目标的问题的时候
有时候需要采用不同的输入参数
例如我们在分析太阳能光伏板
或太阳能集热器
一年到底能够发多少电
或者集到多少热这么一个问题上
我们往往需要
采用太阳能辐射极大年
极小年和标准年分别进行计算
这样的话我们可
以获得太阳能集热器
和太阳能光伏板
这样能够产生的最大的能量
最小的能量和一个平均的
一个能量大概是多少
另外以在乌鲁木齐的住宅建筑
冬季采暖负荷计算为例
如果我们考虑建筑物
是否是重型结构以及有没有内墙
以及室外的边界条件
用平均的室外气象参数
还是逐时的室外气象参数
作为边界条件的话
我们可以看到
这几种不同的工况下
它的能耗计算结果
大概有将近一倍的这种差距
所以如何给定比较符合
实际工程状况的这种边界条件
以及充分的考虑到
不同的输入参数的敏感性的话
是保证计算结果准确性的关键点
与实验测试不同
由于计算模拟往往
会带来非常大量的数据
和很多不同的这种模拟指标
因此在处理计算结果的过程之中
很容易产生一些偏差
对计算结果的分析
首先应该按照工程经验
进行检查和分析
判断计算结果的正确与否
以及明确造成
这些现象的主要的原因
以在北京地区办公建筑
不同朝向做保温为例
我们通过计算可以看到
在保温前和保温之后
不同朝向的节能率
有非常大的差别
例如东向和西向的节能率
大概在33%左右
而在南向可以达到45%
如果我们以节能率作为一个是否
应该做保温的评价准则的话
那可能在南向做保温
往往是一个比较好的一种选择
而如果我们不采用节能率
而采用节能量作为评价准则的话
我们可以看到在北向做保温
节能量却是最大的
而在南向做保温
节能量却是最小的
那为什么节能量
和节能率在这个评价方面
会产生这么大的一个差别呢
那是由于节能率是一个相对指标
而节能量是一个绝对指标
而我们在建筑节能方面
往往是用采用投资回收期
作为一个评价指标
那节能量是更符合投资回收期
概念的一个评价准则
而节能率往往会受到
不同朝向用能的绝对值的影响
有时候会给大家带来很多误解
因此采用节能量作为评价手段
对于围护结构保温的评价会更好
由于模拟计算的结果
只是通过计算机计算了
大家公认的一些自然规律
或者是公式
来替代繁重的这种手工计算
因此在计算结果上
总体上应该反映的是
一个工程的能耗水平和影响大小
因而总体而言是在意料之中的
但同时又是出乎意料之外的
那是在排除了案例的设计不合理
应用方法不恰当等等情况之后
它能够不断的加深
我们对工程问题的认识和理解
从而提高我们的设计水平
-01-01-建筑设计与运行中存在的问题与挑战
-01-02-建筑模拟是解决上述问题的重要手段
-01-03-建筑模拟的历史与分类
-01-04-DeST的介绍与特点
-01-05-DEST的应用
--Video
-01-06-准确性问题
--Video
-01-07-建筑模拟过程中常见的几个问题
--01-07
-01-08-课程目标与安排
--Video
-01-09-录屏-DEST简介
--01-09
-01-10-录屏 DEST建模
--1-10
--1-11
-第一章 绪论--第一次作业
-02-01-建筑热环境的三大传热过程
--Video
-02-02-非透明围护结构的热平衡过程
--Video
-02-03-透明围护结构的热平衡过程
--Video
-02-04-室内空气的热平衡
-02-05-建筑热过程的动态求解方法简介
--Video
-02-06-室外气象参数的取值方法
--Video
-02-07-录屏：DeST围护结构的设定
-02-08-录屏：DeST建筑全局设定
--Video
-第二章 建筑热过程与负荷计算--第二次作业
-03-01-中国城镇住宅建筑现状
-03-02-住宅中的热点问题-1
-03-03-住宅中的热点问题-2
-03-04-住宅特点及模拟要点
-03-05-住宅模拟案例-1
-03-06-住宅模拟案例-2
-3-7-房间功能设置1
--Video
-3-8-房间功能设置2
--3-8
-3-9-房间功能设置3
--3-9
-3-10-房间功能设置4
--3-10
-第三章 住宅类建筑能耗模拟分析方法--第三次作业
-04-01-公共建筑用能现状
-04-02-公共建筑的用能特征
-04-03-公共建筑模拟中的关键点
-04-04-模拟分析的实例
-04-05-录屏：建筑参数设定（1）
-04-06-录屏：建筑参数设定（2）
-04-07-录屏：建筑参数设定（3）
-04-08-录屏：建筑参数设定（4）
-04-09-录屏-报表解读（1）
-04-10-录屏-报表解读（2）
-04-11--录屏-报表解读（3）
-04-12--录屏-报表解读（4）
-第四章 公共建筑能耗模拟分析方法--第四次作业
-5-1 环境控制方案模拟的工程背景和影响因素
-5-2-环境控制系统模拟的实际工程应用
-5-3-空气处理设备方案的影响因素
-5-4-空气处理设备的模拟分析方法
-5-5-录屏：DeST中Scheme模拟计算的操作方法
-5-6-录屏：DeST中AHU模拟计算的操作方法
-第五章 环境控制模拟分析方法--第五次作业
-06-01 冷热源与水系统的工程背景与实际意义
-06-02 冷热源与水系统的模拟设计方案
-06-03 特约采访：空调水系统常见工程问题介绍-张野
-06-04 建筑能耗系统的背景和主要内容
-06-05 建筑能耗系统模拟的基本方法
-06-06 特约采访：分项计量系统与模拟的关系-沈启
-06-07 经济性分析的基本方法
-06-08 经济性分析的实际工程应用
-06-09 特约采访：经济性模拟分析的必要性与特点-王福林
--06-09 特约采访：经济性模拟分析的必要性与特点-王福林
-06-10 录屏：冷热源与泵站分析的具体操作
-06-11 录屏：其他能耗系统模拟计算模块操作
-06-12 录屏：经济性分析模块模拟操作
-第六章 冷热源方案设计与经济性分析--第六次作业
-07-01 建筑光环境：窗和遮阳
-07-02 DeST中的遮阳计算与日影分析
-07-03 外檐的遮阳与建模技巧
-07-04 DeST中的采光模拟分析方法
-07-05 DeST软件使用的实用专题
-07-06 批处理功能介绍
-07-07 多联式空调系统VRF的主要特征
-07-08 VRF系统的设计关键点
-07-09 录屏：VRF多联式空调系统模拟计算方法
-07-10 录屏：DeST中的遮阳模拟计算方法
-07-11 录屏：DeST中的阴影和采光计算
-07-12 录屏：阳光遮挡对负荷影响的模拟分析
-07-13 录屏：遮阳板对负荷影响模拟分析
-07-14 The Interview of Sun Kaiyu from Lawrence Berkeley National Laboratory about the practical eng
--Video
-第七章 VRF系统与建筑采光模拟及批处理操作--第七次作业
-08-01 人行为对建筑能耗的影响
-08-02 人行为的定义、分类与特征
-08-03 人行为的模拟分析方法
-08-04 人行为建模与实际应用（1）
-08-05 人行为建模与实际应用（2）
-08-06 录屏：DeST软件中人行为模拟模块的计算
-08-07 访谈：IEA能源分析师Brian Dean谈建筑人行为
--08-07 访谈：IEA能源分析师Brian Dean谈建筑人行为
-第八章 人行为模拟分析方法与DeST应用案例介绍--第八次作业
