建筑熱過程講稿

建筑空調(diào)負(fù)荷(fùhè)計(jì)算與建筑非穩(wěn)定傳熱分析

BuildingCoolingLoadCalculation

&ApplicationofBuildingSimulation精品資料主要(zhǔyào)內(nèi)容一、建筑空調(diào)負(fù)荷計(jì)算(BuildingcoolingLoadCalculation)1、建筑空調(diào)負(fù)荷計(jì)算的發(fā)展過程2、目前的空調(diào)負(fù)荷計(jì)算方法3、國內(nèi)空調(diào)負(fù)荷計(jì)算方法應(yīng)用情況二、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)非穩(wěn)定傳熱分析(fēnxī)(BuildingTransientHeatTransferAnalysis)1、圍護(hù)結(jié)構(gòu)非穩(wěn)定傳熱分析(fēnxī)方法2、頻域回歸方法3、方法的應(yīng)用狀況

精品資料建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)非穩(wěn)定傳熱分析，是空調(diào)負(fù)荷計(jì)算和建筑仿真的理論基礎(chǔ)和重要(zhòngyào)組成部分。精品資料建筑空調(diào)負(fù)荷(fùhè)計(jì)算的發(fā)展過程第一個(gè)階段，穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算時(shí)期1911年，空調(diào)(kōnɡdiào)之父—Carrier發(fā)表了合理的溫濕度公式和絕熱飽和理論開始；不區(qū)分房間得失熱量和房間冷熱負(fù)荷兩個(gè)不同概念；把穩(wěn)定傳熱得熱量直接當(dāng)作房間冷熱負(fù)荷。精品資料第二個(gè)階段(jiēduàn)：準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算時(shí)期Mackey和Wright于1944、1946年發(fā)表了關(guān)于周期熱流計(jì)算的文章，提出(tíchū)當(dāng)量溫差法：前蘇聯(lián)在1952年出版的《周期熱作用下的傳熱》中提出(tíchū)了諧波反應(yīng)法；仍未區(qū)分房間的得失熱量和房間冷熱負(fù)荷。精品資料第三個(gè)階段(jiēduàn)：動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算時(shí)期反應(yīng)系數(shù)法與z傳遞函數(shù)法(TFM)：Stephenson和Mitalas于1967和1972年提出；熱平衡方法：空調(diào)冷熱負(fù)荷的一種精確計(jì)算方法，它是通過求解房間的熱平衡方程來計(jì)算冷熱負(fù)荷的；輻射時(shí)間級(jí)數(shù)(RTS)方法：基于冷熱負(fù)荷計(jì)算是以氣象參數(shù)(cānshù)周期性地作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的這一假設(shè)條件。*有學(xué)者認(rèn)為：空調(diào)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)負(fù)荷模擬與能耗分析(HVACSystemSimulationandEnergyAnalysis),BuildingSimulation為第四個(gè)階段:1979(DOE-2,TRNSYS,Energy+，HVACSim,etc.)精品資料目前(mùqián)的空調(diào)負(fù)荷計(jì)算方法1、反應(yīng)系數(shù)法(ResponseFactorsMethod)和z傳遞函數(shù)法(TransferFunctionMethod，TFM)2、輻射時(shí)間(shíjiān)序列法(RadiantTimeSeriesMethod,RTSM)精品資料傳遞函數(shù)法精品資料輻射時(shí)間序列(xùliè)法概述精品資料國內(nèi)空調(diào)負(fù)荷(fùhè)計(jì)算的應(yīng)用情況國內(nèi)60年代才開始有空調(diào)(kōnɡdiào)應(yīng)用，空調(diào)(kōnɡdiào)負(fù)荷計(jì)算以前蘇聯(lián)的諧波反應(yīng)法為基礎(chǔ)。1978年研究自己的空調(diào)(kōnɡdiào)負(fù)荷計(jì)算方法。1982年確立，包括氣象參數(shù)、窗玻璃光學(xué)性能、冷負(fù)荷系數(shù)法、諧波反應(yīng)法及供暖負(fù)荷五個(gè)部分。一直被使用。2001年頒布《冬冷夏熱地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，要求用動(dòng)態(tài)計(jì)算方法計(jì)算空調(diào)(kōnɡdiào)負(fù)荷，推薦用DOE-2和DEST等軟件計(jì)算。正在考慮開發(fā)基于輻射時(shí)間序列方法（RTSM）的計(jì)算軟件。目前，已經(jīng)開發(fā)了國內(nèi)常用墻體和屋頂?shù)膫鳠醾鬟f系數(shù)和周期反應(yīng)系數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表。精品資料二、建筑(jiànzhù)非穩(wěn)定傳熱分析通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱得熱是空調(diào)負(fù)荷和建筑能耗的重要組成部分(zǔchénɡbùfèn)；冬冷夏熱地區(qū)氣溫和太陽輻射的變化較大，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)處于非穩(wěn)定傳熱狀態(tài)；建筑非穩(wěn)定傳熱分析是建筑空調(diào)負(fù)荷計(jì)算、空調(diào)系統(tǒng)模擬、建筑能耗模擬、建筑節(jié)能性能評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)；它的創(chuàng)新決定著負(fù)荷計(jì)算或能耗模擬方法的發(fā)展和進(jìn)步。

建筑非穩(wěn)態(tài)傳熱分析的目的

精品資料建筑(jiànzhù)非穩(wěn)態(tài)傳熱分析方法數(shù)值分析方法：偏微分方程+有限差分法法（1965，BriskenandReque）諧波分析法：周期室外氣象參數(shù)+傅立葉級(jí)數(shù)展開(zhǎnkāi)(1944,MackeyandWright，前蘇聯(lián))反應(yīng)系數(shù)法:求墻體對(duì)單位三角溫度的響應(yīng)的逐時(shí)值傳遞函數(shù)法:求墻體對(duì)單位三角溫度的響應(yīng)的z-變換精品資料精品資料反應(yīng)(fǎnyìng)系數(shù)和z-傳遞函數(shù)的計(jì)算方法1、直接求根法(DirectRoot-findingMethod)：(經(jīng)典方法)(StephensonandMitalas1967,1972；HarrisandMcquiston1988)傳熱偏微分方程(wēifēnfānɡchénɡ)+拉普拉斯變換傳熱超越型s-傳遞矩陣特征值(特征根)拉普拉斯逆變換單位溫度三角波響應(yīng)逐時(shí)離散值(反應(yīng)系數(shù))或Z-變換(z-傳遞函數(shù))。(易丟根導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤)精品資料反應(yīng)(fǎnyìng)系數(shù)和z-傳遞函數(shù)的計(jì)算方法2、狀態(tài)空間法(StateSpaceMethod)：(JiangYi,1982;OuyangandHaghighat,1991；etc.);傳熱墻體偏微分方程狀態(tài)空間模型矩陣冪級(jí)數(shù)展開Leverrier-Faddeeva變換(biànhuàn)z-傳遞函數(shù)系數(shù)。(大矩陣的冪級(jí)數(shù)分解計(jì)算，迭代計(jì)算時(shí)間長(zhǎng))精品資料反應(yīng)(fǎnyìng)系數(shù)和z-傳遞函數(shù)的計(jì)算方法3、時(shí)域法(TimeDomainMethod)：(Davies1996,1997)單層墻體偏微分方程和傅立葉方程溫度激勵(lì)響應(yīng)(斜坡激勵(lì))+零時(shí)瞬態(tài)響應(yīng)逐層演推反應(yīng)系數(shù)和z-傳遞函數(shù)系數(shù)。(需要逐層演推，且求多個(gè)時(shí)間延遲的迭代(diédài)計(jì)算時(shí)間長(zhǎng))精品資料反應(yīng)(fǎnyìng)系數(shù)和z-傳遞函數(shù)的計(jì)算方法4、頻域回歸法[FrequencyDomainRegression(FDR)Method]：(YoumingChen&ShengweiWang,2000,2003)墻體傳熱傳遞矩陣（超越型s-傳遞函數(shù)）理論頻率響應(yīng)(xiǎngyìng)特性多項(xiàng)式s-傳遞函數(shù)拉普拉斯逆變換（Z變換）反應(yīng)系數(shù)、周期響應(yīng)(xiǎngyìng)系數(shù)、z-傳遞函數(shù)系數(shù)。(計(jì)算簡(jiǎn)單，不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤結(jié)果。但多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)和頻率點(diǎn)數(shù)對(duì)計(jì)算精度有影響。)精品資料頻域回歸(huíguī)法(FDRMethod)1、傳熱傳遞(chuándì)矩陣a、平板墻體b、圓柱形墻體c、圓柱形墻體精品資料頻域回歸(huíguī)法(FDRMethod)2、理論頻率響應(yīng)特性用jω代替墻體傳熱傳遞矩陣(jǔzhèn)的拉普拉斯變量s，ω為頻率，j為復(fù)數(shù)理論頻率響應(yīng)特性G(ω)。計(jì)算時(shí)，先計(jì)算墻體每層的傳遞矩陣(jǔzhèn)的復(fù)頻率函數(shù)，通過矩陣(jǔzhèn)乘積來得到理論頻率響應(yīng)特性G(ω)。，

精品資料頻域回歸(huíguī)法(FDRMethod)3、多項(xiàng)式s-傳遞函數(shù)，

通過回歸(huíguī)方法（簡(jiǎn)單的矩陣計(jì)算）精品資料頻域回歸(huíguī)法(FDRMethod)4、拉普拉斯逆變換，

精品資料頻域回歸(huíguī)法(FDRMethod)5、離散(lísàn)或z-變換a.反應(yīng)系數(shù)b.周期反應(yīng)系數(shù)c.z-傳遞函數(shù)精品資料頻域回歸(huíguī)法(FDRMethod)6、變時(shí)間(shíjiān)步長(zhǎng)的模擬模型(BuildingSimulation)，

a.b.多項(xiàng)式s-傳遞函數(shù)精品資料頻域回歸(huíguī)法(FDRMethod)JeffreySpitler，OklahomaStateUniversity,1999為配合輻射時(shí)間序列方法的應(yīng)用，應(yīng)用HarrisandMcquiston(1988)計(jì)算出的