第八章-熱環(huán)境分析

第八章熱環(huán)境分析室外熱環(huán)境也稱為室外氣候，是指作用在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的一切熱、濕物理因素的總稱，是影響室內(nèi)熱環(huán)境的首要因素。只有掌握影響室內(nèi)熱環(huán)境的室外氣候因素方面的知識(shí)，才能針對(duì)各地氣候的不同特點(diǎn)，采取適宜的建筑設(shè)計(jì)方法和技術(shù)手段，以改善室內(nèi)的熱環(huán)境。室內(nèi)熱環(huán)境的品質(zhì)直接影響人們的工作、學(xué)習(xí)和生活，甚至人體的健康。營造相對(duì)舒適的室內(nèi)熱環(huán)境是建筑熱工學(xué)的主要研究目的之一。因此，首先要了解室內(nèi)熱環(huán)境的概念、人體與周圍環(huán)境的熱交換以及室內(nèi)熱環(huán)境舒適度的評(píng)價(jià)方法。8.1室內(nèi)外熱環(huán)境8.1.1室內(nèi)熱環(huán)境室內(nèi)熱環(huán)境主要是由室內(nèi)氣溫、濕度、氣流及壁面熱輻射等因素綜合而成的室內(nèi)微氣候。各種室內(nèi)微氣候的不同組合，形成不同的室內(nèi)熱環(huán)境。在一般的民用建筑和冷加工車間內(nèi)，只有人體新陳代謝，生活、生產(chǎn)設(shè)備及照明燈具散發(fā)的熱量和水分，室內(nèi)氣候主要決定與室外熱環(huán)境。因此需要通過建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化室內(nèi)外熱濕狀態(tài)對(duì)室內(nèi)環(huán)境的作用。熱舒適是指人們對(duì)所處室內(nèi)氣候環(huán)境滿意程度的感受，人體的冷熱感覺不僅取決于室內(nèi)氣候，還與人體本身的條件（健康狀況、種族、性別、年齡、體形等）、活動(dòng)量、衣著狀況等諸多因素有關(guān)。人體感到熱舒適的必要條件是人體內(nèi)產(chǎn)生的熱量與向環(huán)境散發(fā)的熱量相等。人體與周圍環(huán)境的換熱方式有對(duì)流、輻射、蒸發(fā)三種。據(jù)研究，當(dāng)達(dá)到熱平衡狀態(tài)時(shí)，對(duì)流換熱約占總散熱的25%~30%，輻射散熱量占45%~50%，呼吸和無感覺蒸發(fā)散熱量占25%~30%時(shí)，人體才能達(dá)到熱舒適狀態(tài)，能達(dá)到這種適宜比例的環(huán)境便是人體熱舒適的充分條件。室內(nèi)熱環(huán)境的影響因素室外氣候因素建筑物當(dāng)?shù)氐臍夂蛞蛩赝ㄟ^建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)、外門窗及各類開口，直接影響室內(nèi)的氣候條件。為了獲得良好的室內(nèi)熱環(huán)境，必須了解當(dāng)?shù)刂饕獨(dú)夂蛞蛩氐母艣r及變化規(guī)律，以此作為建筑設(shè)計(jì)的依據(jù)。熱環(huán)境設(shè)備因素指以改善室內(nèi)熱環(huán)境為主要功能的設(shè)備，例如用于冬季采暖的電器熱器，用于夏季制冷、增風(fēng)、去濕的空調(diào)、電扇、空氣去濕氣等。通過這些設(shè)備可以有效的改善室內(nèi)的熱環(huán)境，增加人體的舒適感。其他設(shè)備因素在一般的民用建筑中，還有燈具、電視機(jī)、冰箱等家用電器，這些設(shè)備在使用中也會(huì)向室內(nèi)散發(fā)熱量。例如，在小空間使用白熾燈，在炎熱的夏日會(huì)增加人體的熱感；相比之下，采用節(jié)能型的燈具，感覺就不一樣了。另外，在住宅中，廚房對(duì)環(huán)境有很大的影響。目前我國城市家庭廚房所用的以固體和氣體燃料為主，在燃燒過程中熱、廢棄和水蒸氣，如通風(fēng)不良將對(duì)室內(nèi)空間的衛(wèi)生狀況和熱環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。人體活動(dòng)的因素人體也是“發(fā)電器”。例如，在會(huì)堂、體育管、候車室等人群集聚場(chǎng)所，夏天就容易感覺過熱，在這種地方往往由于自然通風(fēng)不暢，人體呼出的水蒸氣會(huì)對(duì)環(huán)境的濕度和衛(wèi)生狀況產(chǎn)生不良影響。8.1.2室外熱環(huán)境也稱室外氣候，一個(gè)地區(qū)的室外氣候是在許多因素綜合作用下形成的。與建筑密切相關(guān)的有：太陽輻射、氣溫、濕度、風(fēng)、降水等。8.1.3我國建筑熱工設(shè)計(jì)分區(qū)‘建筑熱環(huán)境設(shè)計(jì)主要涉及到冬季保溫和夏季隔熱以及為維持室內(nèi)相對(duì)舒適的熱環(huán)境所需消耗的采暖和制冷能耗，我們用累年最冷月（即1月份）和最熱月（即7月份）平均溫度作為分區(qū)的主要指標(biāo)，累年日平均氣溫≤5℃和≥25℃的天數(shù)作為輔助指標(biāo)，我國《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50176—93將全國劃分為5個(gè)區(qū)，如圖8-1所示。嚴(yán)寒地區(qū)：指累年最冷月平均溫度低于或等于-10℃的地區(qū)。主要包括內(nèi)蒙古和東北北部、新疆北部地區(qū)、西藏和青海北部地區(qū)。這一地區(qū)的建筑必須充分滿足冬季保溫要求，加強(qiáng)建筑物的防寒措施，一般可不考慮夏季防熱。寒冷地區(qū)：指累年最冷月平均溫度在0~-10℃的地區(qū)。主要包括華北地區(qū)、新疆和西藏南部地區(qū)及東北南部地區(qū)。這一地區(qū)建筑應(yīng)滿足冬季保溫要求，部分地區(qū)兼顧夏季防熱。夏熱冬冷地區(qū)：指累年最冷月平均溫度在0~10℃，最熱月平均溫度25~30℃的地區(qū)。主要包括長江中下游地區(qū)，及嶺南以北黃河以南的地區(qū)。這一地區(qū)的建筑必須滿足夏季防熱要求，適當(dāng)兼顧冬季保溫。夏熱冬暖地區(qū)：指累年最冷月平均溫度10℃以上，最熱月平均溫度25~29℃的地區(qū)。包括嶺南以南及南部沿海地區(qū)。這一地區(qū)必須充分滿足夏季防熱要求，一般不考慮冬季保溫。溫和地區(qū)：指累年最冷月平均溫度為0~13℃，最熱月平均溫度18~25℃的地區(qū)。主要包括云南、貴州西部及四川南部地區(qū)。這一地區(qū)，部分地區(qū)的建筑考慮冬季保暖，一般可不考慮夏季防熱。8.1.4建筑的傳熱室內(nèi)熱環(huán)境受室外環(huán)境的影響，他們之間的熱量交換是通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)完成的。當(dāng)室內(nèi)溫度高于室外溫度，熱量會(huì)通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)從室內(nèi)傳到室外，即建筑失熱；反之，當(dāng)室外溫度高于室內(nèi)，熱量就會(huì)通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳向室內(nèi)，即建筑得熱。維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程就是一個(gè)吸熱—導(dǎo)熱—放熱的過程，因此，維護(hù)結(jié)構(gòu)起到了一個(gè)傳遞熱量的作用，其材料導(dǎo)熱系數(shù)的大小直接關(guān)系到導(dǎo)熱傳熱量。材料或物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)受到多種因素的影響，主要分為以下幾方面：材質(zhì)由于不同材料的組成成分或者結(jié)構(gòu)的不同，其導(dǎo)熱性能也就不一樣，導(dǎo)熱系數(shù)就有不同的差異。如礦棉、泡沫塑料等材料的導(dǎo)熱系數(shù)就比較小，而磚砌體、鋼筋混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)就比較大，金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)就會(huì)更大了。材料干密度干密度反應(yīng)了材料的密實(shí)程度，材料越密實(shí)干密度越大，材料內(nèi)部的空隙越小，其導(dǎo)熱性能也越強(qiáng)，反之亦然。材料含濕量8.2Ecotect與熱環(huán)境分析EcotectAnalysis2010在熱環(huán)境分析方面提供了逐時(shí)溫度分析、逐時(shí)得失熱量分析、逐月能耗分析、逐月不舒適度分析、溫度分布分析、逐月逐時(shí)得熱分析、被動(dòng)組分得熱分析、被動(dòng)適應(yīng)指數(shù)分析、溫度得熱對(duì)比分析、PMV-PPD、輻射溫度與室內(nèi)風(fēng)速分析等豐富的分析功能與手段。通過解讀這些模擬結(jié)果，可以有效地幫助建筑師改進(jìn)建筑方案的熱工性能，選擇有效的技術(shù)手段提高建筑的相關(guān)性能。在使用EcotectAnalysis進(jìn)行熱工分析方面有一下幾個(gè)方面會(huì)對(duì)模擬結(jié)果產(chǎn)生重大的影響，因此需要十分注意，這些也是本章重點(diǎn)講解的內(nèi)容：模型——在進(jìn)行熱工分析時(shí)，EcotectAnalysis對(duì)模型的要求比采光等分析要高的多，必須確定空間封閉、相鄰空間的材質(zhì)可選項(xiàng)不沖突、物體間的繼承關(guān)系正確、熱量區(qū)域開關(guān)是否正確。在模擬分析形體復(fù)雜的建筑，軟件無法建?；蛘吣Ｐ偷腻e(cuò)誤解決不了時(shí)要恰當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化模型，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)化。材質(zhì)的設(shè)置——EcotectAnalysis的熱環(huán)境分析采用了準(zhǔn)入法，這種方法和國內(nèi)熱工規(guī)范采用的諧波反應(yīng)法不同，因此相關(guān)的物理參數(shù)計(jì)算成為了難點(diǎn)。同時(shí)EcotectAnalysis只能自動(dòng)計(jì)算部分物理參數(shù)，比如延遲時(shí)間必須手工計(jì)算；而且在構(gòu)造中有空氣層時(shí)自動(dòng)計(jì)算的物理參數(shù)不正確。這些問題的必須采用其他方法人工解決。熱環(huán)境設(shè)置——室內(nèi)熱環(huán)境設(shè)計(jì)條件、系統(tǒng)設(shè)置等方面關(guān)系到建筑“內(nèi)擾”的情況，同樣會(huì)對(duì)EcotectAnalysis的熱環(huán)境模擬結(jié)果產(chǎn)生巨大的影響。氣象數(shù)據(jù)——?dú)庀髷?shù)據(jù)關(guān)系到熱環(huán)境模擬的“外擾”的情況。一般情況下會(huì)選擇使用由科學(xué)家制作完成的典型氣象數(shù)據(jù)，但很多情況下也可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要由建筑師定制氣象數(shù)據(jù)。一般情況下，解決好了以上四個(gè)要點(diǎn)，EcotectAnalysis的熱環(huán)境分析就可有效地控制誤差，再通過設(shè)計(jì)師正確的解讀模擬結(jié)果，就可以達(dá)到使用EcotectAnalysis輔助建筑熱環(huán)境設(shè)計(jì)的目的。準(zhǔn)入法簡(jiǎn)介從某種意義上來說，建筑熱環(huán)境分析就是求解室內(nèi)外各種擾動(dòng)作用下的室內(nèi)熱環(huán)境參數(shù)，其中外擾動(dòng)主要是指室外的各種氣候影響因素，包括了室外氣溫、濕度、太陽輻射強(qiáng)度等內(nèi)容，外擾主要作用于建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)之上，并通過各種不同的傳熱方式影響室內(nèi)熱環(huán)境；內(nèi)擾主要是指室內(nèi)的設(shè)備、人員等影響因素，可以直接影響室內(nèi)熱環(huán)境。在EcotectAnalysis中，對(duì)于外擾的描述主要來源于逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)，對(duì)于內(nèi)擾的描述則主要來源于用戶的相關(guān)設(shè)定，其包括了室內(nèi)人數(shù)、設(shè)備發(fā)熱量及運(yùn)行時(shí)間表等。室內(nèi)熱環(huán)境的另外一項(xiàng)影響因素是圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其熱工性能，不同的負(fù)荷計(jì)算方法對(duì)于圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其熱工性能有著不同的計(jì)算和描述方式。相對(duì)于其他常用的負(fù)荷計(jì)算方法來說，EcotectAnalysis中使用的CIBSE準(zhǔn)入法在這一點(diǎn)上有著很大的不同。8.2.1傳熱處理與其他的負(fù)荷計(jì)算方法有所不同的是，準(zhǔn)入法中包括了兩個(gè)計(jì)算狀態(tài)，即平均狀態(tài)和波動(dòng)狀態(tài)。如圖8-2所示，這里使用了兩個(gè)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)圖來分別示意平均狀態(tài)和波動(dòng)狀態(tài)，圖中左側(cè)為平均狀態(tài)示意圖，右側(cè)為波動(dòng)狀態(tài)示意圖。平均狀態(tài)在平均狀態(tài)中或者說穩(wěn)態(tài)中，區(qū)域內(nèi)部這一側(cè)有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，一個(gè)是空氣溫度節(jié)點(diǎn)〒a,另一個(gè)事環(huán)境溫度節(jié)點(diǎn)〒eo，在準(zhǔn)入法中，環(huán)境溫度同時(shí)考慮了房間表面輻射和對(duì)流換熱影響，其數(shù)值介于室內(nèi)氣溫和平均表面溫度之間，大概是1/3〒a+2/3〒m,其中〒m是房間表面平均溫度。這樣做可能是因?yàn)闇?zhǔn)入法最初主要用于計(jì)算熱負(fù)荷，在熱水供暖系統(tǒng)中，綜合考慮輻射和對(duì)流換熱將比空氣溫度更實(shí)用。EcotectAnalysis中計(jì)算所得的區(qū)域溫度均為均為環(huán)境溫度，這與EnergyPlus等軟件是不同的，所以不建議直接比較它們的室內(nèi)溫度計(jì)算結(jié)果。如前所述，〒e和〒s之間的傳熱同時(shí)考慮了對(duì)流和輻射換熱，∑AU表示外墻傳導(dǎo)，rCpv是一項(xiàng)重要的內(nèi)容，并且有可能比∑AU還要大。準(zhǔn)入法的計(jì)算節(jié)點(diǎn)示意圖空氣溫度節(jié)點(diǎn)上的得熱合負(fù)荷：Qpa是平均設(shè)備負(fù)荷，Qsa是通過玻璃窗進(jìn)入的平均太陽得熱，Qia是內(nèi)部對(duì)流得熱。環(huán)境溫度節(jié)點(diǎn)上的得熱和負(fù)荷：Qαu是通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的吸收太陽輻射得熱，Qie是分配到環(huán)境溫度節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部得熱，Qse是通過玻璃窗進(jìn)入的太陽輻射負(fù)荷。波動(dòng)狀態(tài)波動(dòng)狀態(tài)模型也可以用類似于穩(wěn)態(tài)的三節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)來表示，但其中的能量流和波動(dòng)溫度之間在準(zhǔn)入關(guān)聯(lián)上存在相位差，因此波動(dòng)狀態(tài)中節(jié)點(diǎn)之間的傳熱過程采用了相對(duì)較為復(fù)雜的處理方式，首先其假定外擾以24h為周期做正弦變化，對(duì)于各種不同擾波動(dòng)的響應(yīng)則是分別由相應(yīng)的衰減系數(shù)（DecrementFactor,無量綱）、準(zhǔn)入系數(shù)（Admittance）和表面系數(shù)（SurfaceFactor,無量綱）決定的，同時(shí)這些系數(shù)都有對(duì)應(yīng)的時(shí)間提前/延遲量。衰減系數(shù)（DecrementFactor）——周期熱作用下室外溫度每波動(dòng)一度通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱流率與穩(wěn)態(tài)下的熱流率（或U值）的比值。衰減系數(shù)描述了圍護(hù)結(jié)構(gòu)消減外部周期性熱流的程度。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱質(zhì)量越大，衰減系數(shù)越小。準(zhǔn)入系數(shù)（Admittance）——環(huán)境溫度每波動(dòng)一度，圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面與環(huán)境溫度節(jié)點(diǎn)之間的熱流率。它的單位與Ｕ值相同，其數(shù)值主要由圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)層的熱物理屬性決定。對(duì)于較薄的結(jié)構(gòu)，它的數(shù)值接近Ｕ值，而對(duì)于厚度超過200mm的結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)入系數(shù)的數(shù)值接近于一個(gè)常數(shù)。表面系數(shù)（SurfaceFactor）——其主要用于描述室內(nèi)表面與環(huán)境溫度節(jié)點(diǎn)之間的輻射換熱特性，在EcotectAnalysis中沒有出現(xiàn)表面系數(shù)這一參數(shù)，筆者猜測(cè)其可能對(duì)準(zhǔn)入法中環(huán)境溫度節(jié)點(diǎn)與室內(nèi)表面的輻射換熱模型進(jìn)行了一定程度的簡(jiǎn)化。在EcotectAnalysis的材質(zhì)管理器中，隨便選取一種外墻查看其屬性，我們就可以看到衰減系數(shù)（ThermalDecrement即為DecrementFactor）、準(zhǔn)入系數(shù)（Admittance）等一系列準(zhǔn)入法所特有的參數(shù)。延遲時(shí)間（ThermalLag）雖不是準(zhǔn)入法特有參數(shù)，但它也同樣在其中起著重要作用，在準(zhǔn)入法的計(jì)算過程中，延遲時(shí)間是與衰減系數(shù)關(guān)聯(lián)使用的。在準(zhǔn)入法中，透明材料的延遲時(shí)間和衰減系數(shù)將分別為輔助太陽得熱系數(shù)（AlternatingSolarGainFactor）和折射率（RefractiveIndex）所代替，因此在EcotectAnalysis中我們也可以看到同樣的變化。對(duì)于用戶自定義的材料，EcotectAnalysis可以根據(jù)各構(gòu)造層的基本熱工數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算上述參數(shù)，當(dāng)然用戶也可以根據(jù)相關(guān)資料直接輸入上述參數(shù)。8.2.2計(jì)算流程圖8-3描述了準(zhǔn)入法的計(jì)算流程，我們可以看到其在計(jì)算過程中對(duì)平均部分和波動(dòng)部分是分開進(jìn)行處理的，但處理過程基本相同：首先計(jì)算的是內(nèi)部得熱和直接太陽得熱，這些得熱的平均部分和波動(dòng)部分隨后要被劃分為對(duì)流和輻射兩種類型。參照?qǐng)D8-2我們可以發(fā)現(xiàn)上述得熱都被指定到空氣溫度或環(huán)境溫度節(jié)點(diǎn)上，添加到環(huán)境溫度節(jié)點(diǎn)上的得熱比例是固定的，包含了2/3的輻射得熱，1/3的對(duì)流得熱。從準(zhǔn)入法的計(jì)算流程圖中，我們可以發(fā)現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)得熱通常被直接添加到環(huán)境溫度節(jié)點(diǎn)。雖然準(zhǔn)入法使用熱平衡方案求解負(fù)荷，不過其可以預(yù)先計(jì)算逐時(shí)傳導(dǎo)得熱的主要部分，這是因?yàn)樵跍?zhǔn)入法中，這部分得熱可以通過解析正弦擾動(dòng)下的傳導(dǎo)熱流進(jìn)行求解。在得熱的不同部分都被添加到環(huán)境溫度節(jié)點(diǎn)和空氣節(jié)點(diǎn)后，就可以通過求解逐時(shí)熱平衡方程找出負(fù)荷的平均部分和波動(dòng)部分。上述過程可以通過單向?qū)崿F(xiàn)，不需要進(jìn)行反復(fù)的循環(huán)求解未知溫度。將求得的平均負(fù)荷和波動(dòng)負(fù)荷進(jìn)行綜合處理即可得到24h逐時(shí)負(fù)荷。有關(guān)準(zhǔn)入法的更多相關(guān)內(nèi)容，感興趣的讀者可以參考CIBSE出版的指導(dǎo)手冊(cè)（CIBSEGuide）。準(zhǔn)入法計(jì)算流程圖8.2.3EcotectAnalysis中的準(zhǔn)入相關(guān)參數(shù)在EcotectAnalysis的材質(zhì)管理器中，隨便選取一種外墻查看其屬性，我們就可以看到衰減系數(shù)（ThermalDecrement即為DecrementFactor）、準(zhǔn)入系數(shù)（Admittance）等一系列準(zhǔn)入法所特有的參數(shù)。延遲時(shí)間（ThermalLag）雖不是準(zhǔn)入法特有參數(shù)，但它也同樣在其中起著重要作用，在準(zhǔn)入法的計(jì)算過程中，延遲時(shí)間是與衰減系數(shù)關(guān)聯(lián)使用的。在準(zhǔn)入法中，透明材料的延遲時(shí)間和衰減系數(shù)將分別為輔助太陽得熱系數(shù)（AlternatingSolarGainFactor）和折射率（RefractiveIndex）所代替，因此在EcotectAnalysis中我們也可以看到同樣的變化。對(duì)于用戶自定義的材料，EcotectAnalysis可以根據(jù)各構(gòu)造層的基本熱工數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算上述參數(shù)，當(dāng)然用戶也可以根據(jù)相關(guān)資料直接輸入上述參數(shù)。在案例中我們利用ecoMat材質(zhì)熱物理參數(shù)計(jì)算工具來計(jì)算材質(zhì)熱物理參數(shù)，相比較ECOTECT更精確。8.3案例分析8.3.1填寫項(xiàng)目基本信息對(duì)于一個(gè)EcotectAnalysis分析項(xiàng)目，最先做的就是在“項(xiàng)目頁面”填寫相關(guān)的項(xiàng)目信息。養(yǎng)成這習(xí)慣，有助于自己和別人對(duì)項(xiàng)目的了解，同時(shí)導(dǎo)向相應(yīng)表格時(shí)也會(huì)自動(dòng)添加相關(guān)信息。啟動(dòng)EcotectAnalysis2011軟件，打開光盤中自帶的“8-熱環(huán)境分析.eco”文件，如圖8-4所示。點(diǎn)擊頁面選擇器中的PROJECT(項(xiàng)目信息頁面)，在表格內(nèi)填入相關(guān)信息，并在“WeatherDataFile”后面的表格中點(diǎn)擊按鈕，選擇廈門的氣象數(shù)據(jù)。載入氣象數(shù)據(jù)后“SiteLocation”對(duì)話框自動(dòng)顯示了地點(diǎn)坐標(biāo)與時(shí)區(qū)。在“SiteSpecifics”中填入建筑的方向，其數(shù)值表示向北偏移多少度，例如0.0就表示建筑朝向正北，本例的建筑是-93.68°。在“LocalTerrain(本地地形)”中選擇合適的地理地形，此處選擇Urban(城市)。最終結(jié)果如圖8-5所示。8.3.2設(shè)置材質(zhì)庫此時(shí)進(jìn)入項(xiàng)目施工設(shè)計(jì)階段，需要對(duì)模型進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)置，那么點(diǎn)擊主工具欄中按鈕，開啟模型檢查器，對(duì)每個(gè)構(gòu)件逐一賦予材質(zhì)?！咀⒁狻咳绻贓cotectAnalysis模型建立前就已經(jīng)設(shè)計(jì)完成了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，那么可以在建模之前就把材質(zhì)庫設(shè)置完成，以方便建模時(shí)創(chuàng)建一個(gè)構(gòu)件，就修改一個(gè)構(gòu)件的材質(zhì)。這樣做的好處是可以在模型復(fù)雜的情況下有條理的賦予建筑構(gòu)件材質(zhì)，不至于錯(cuò)賦、漏賦，避免加大檢查的工作量。如果建模之前不能確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造或者使用的是導(dǎo)入的模型時(shí)，就需要后賦材質(zhì)。設(shè)置玻璃幕墻材質(zhì)點(diǎn)擊屏幕上方主工具欄上的按鈕，開啟ElementsinCurrentModel(材質(zhì)管理器)對(duì)話框，如圖8-6所示。雙擊Model(模型)選項(xiàng)卡Windows，選擇窗戶類型下的鋁框雙層LOW-E玻璃材質(zhì)，并將材質(zhì)的VisibleTransmittance(透明度)修改成0.47，如圖8-7所示。點(diǎn)擊ApplyChanges,完成幕墻材質(zhì)參數(shù)的修改。設(shè)置外墻材質(zhì)這里介紹一種自己創(chuàng)建材質(zhì)的方法，雙擊Model(模型)選項(xiàng)卡Walls,在Properties(屬性)選項(xiàng)卡下材質(zhì)名稱欄中輸入“exterior_wall”,在說明欄中輸入“200mm砼小型砌塊，內(nèi)外10mm抹灰”。在“BuildingElement”選項(xiàng)欄選擇“Wall”，點(diǎn)擊AddNewElement(添加新材質(zhì))，在彈出的對(duì)話框中選擇Transp.，結(jié)果如圖8-8所示。點(diǎn)擊Layers(構(gòu)造層)按鈕，進(jìn)入構(gòu)造層選項(xiàng)卡。在該層的左上角是可以選擇的材料，其中包含了各材料的密度、比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)等內(nèi)容。但是這些材料都是英文命名，我們很難準(zhǔn)確找到需要的材料。因此，在編輯構(gòu)造層時(shí)，建議大家從本書“附表1：常用建筑材料的熱工指標(biāo)”中查找需要的材料，填入構(gòu)造層設(shè)置欄中。點(diǎn)擊LayerName(構(gòu)造層名稱)下輸入材料名稱“10mm水泥砂漿”，并在Width(厚度)、Density(密度)、Sp.Heat(比熱)與Conduct(導(dǎo)熱系數(shù))下填入相應(yīng)的數(shù)值，在Type(類型)下選擇代表材料的填充樣式，如圖8-9所示。在構(gòu)造設(shè)置面板下單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇InsertLayer（插入層），插入兩層，如圖8-10所示。用同樣的方法修改中間層材質(zhì)的各項(xiàng)參數(shù)，結(jié)果如圖8-11所示。點(diǎn)擊EcotectAnalysis構(gòu)造層選項(xiàng)卡中的按鈕，自動(dòng)完成構(gòu)造物理屬性參數(shù)的計(jì)算，在彈出的對(duì)話框中（U值、準(zhǔn)入系數(shù)、衰減系數(shù)、寬度等參數(shù)已經(jīng)更新。但延遲時(shí)間等數(shù)據(jù)還沒有更新計(jì)算，因此您需要手工輸入這些參數(shù)）單擊OK，如圖8-12所示。應(yīng)用ecoMat軟件來計(jì)算材質(zhì)熱物理參數(shù)安裝光盤ECOTTECT插件文件夾里的“ecoMatSetup”，完成后運(yùn)行程序，輸入內(nèi)外表面?zhèn)鳠嶙?，如圖8-13所示。啟動(dòng)ECOTECT，打開材質(zhì)管理器，到構(gòu)造層選項(xiàng)卡，在構(gòu)造層列表中，用右鍵菜單選擇CopyAllLayers（復(fù)制所有層），如圖8-14所示。在ecomat程序中，點(diǎn)擊calculate，ecomat自動(dòng)給出熱物理參數(shù)，包括U值，準(zhǔn)入系數(shù)，熱衰減，延遲時(shí)間，如圖8-15所示。在ECOTECT中的材質(zhì)管理器手工輸入上述計(jì)算數(shù)據(jù)，單擊ApplyChanges，完成外墻材質(zhì)的設(shè)置，如圖8-16所示。模型材質(zhì)和庫材質(zhì)將模型材質(zhì)添加到材質(zhì)庫中，在Model下選中“exterior_wall”材質(zhì)，點(diǎn)擊面板下方AddtoGlobalLibrary(添加到全局庫)，完成模型材質(zhì)的入庫，點(diǎn)擊Library,在Windows下方剛剛創(chuàng)建的材質(zhì)已經(jīng)到了材質(zhì)庫中，如圖8-17所示。我們也可以將創(chuàng)建好的材質(zhì)保存到電腦上供以后調(diào)用，在“Library”按鈕下，選中“exterior_wall”材質(zhì)，點(diǎn)擊Library旁邊的三角形，選擇SaveLibrary,輸入要保存材質(zhì)的名稱，確定保存的路徑即可，如圖8-18所示。同樣的，如果我們要調(diào)用已經(jīng)保存的庫，也可以通過“Library”按鈕下點(diǎn)擊SelectLibrary(選擇庫)命令，選擇以前保存的LIB格式的文件—AddtoModel(添加到模型)，或者在庫選項(xiàng)卡下點(diǎn)擊“Library”按鈕，在下拉菜單中選擇“LoadLibraryintoModel”（加載庫到模型）命令，這樣在當(dāng)前模型中就可以運(yùn)用添加進(jìn)來的材質(zhì)了。8.3.3賦予材質(zhì)選中一面外窗，單擊屏幕右側(cè)按鈕，進(jìn)入SelecttionInformation面板，點(diǎn)擊PriMaterial(優(yōu)先材質(zhì))下拉菜單中的SelectMatchingObject(選擇相同的物體)，在視圖中選擇了所有的幕墻玻璃，如圖6-19所示。單擊屏幕右側(cè)按鈕,進(jìn)入MaterialAssignments(材質(zhì)指定面板)，在“WINDOW”下選中剛剛修改的材質(zhì)即可，如圖8-20所示。用同樣的方式給外墻賦予材質(zhì)。模型中其他構(gòu)件（樓板）可以選擇系統(tǒng)中自帶的材質(zhì)。8.3.4區(qū)域?qū)傩栽O(shè)置區(qū)域?qū)傩灾饕藚^(qū)域中的系統(tǒng)類型、人數(shù)、設(shè)備發(fā)熱量以及活動(dòng)（運(yùn)行）時(shí)間表等內(nèi)容，主要設(shè)置都在區(qū)域管理器中。區(qū)域?qū)傩缘脑O(shè)定可以根據(jù)實(shí)際情況自由設(shè)定，也可以根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005(以下簡(jiǎn)稱“標(biāo)準(zhǔn)”)設(shè)定相關(guān)內(nèi)容，此部分內(nèi)容可以在“標(biāo)準(zhǔn)”的附錄B中找到。區(qū)域分類在主工具欄中點(diǎn)擊按鈕，打開區(qū)域管理對(duì)話框，如圖8-21所示。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005，公共建筑主要分為以下區(qū)域類別，如圖8-22所示。選擇要設(shè)置的區(qū)域：本案例中選擇25層辦公區(qū)域做模擬，其他的走廊和衛(wèi)生間等區(qū)域單獨(dú)劃分為一個(gè)區(qū)域“其他區(qū)域”。在GeneralSetting(一般設(shè)置)選項(xiàng)欄中依次設(shè)置SHADOWANDREFLECTIONSETTINGS(陰影設(shè)置)、INTERNALDESIGNCONDITIONS(室內(nèi)設(shè)計(jì)條件)、OCCUPANCYANDOPERATION(人員與運(yùn)行)：DisplayShadows前面的可以控制當(dāng)前區(qū)域模型在VISUALISE(可視化)視圖下陰影的顯影，點(diǎn)擊ShadowColor可修改在3DEDITOR(3D編輯)狀況下陰影的顏色，突出顯示特定建筑的日照陰影，這一功能在前面的日照遮擋章節(jié)已經(jīng)講過。室內(nèi)設(shè)計(jì)條件的設(shè)置室內(nèi)設(shè)計(jì)條件包括了Clothing(衣著量)、Humidity(相對(duì)濕度)、AirSpeed(風(fēng)速)與LightingLevel(室內(nèi)照度)。一般情況下可以用默認(rèn)的設(shè)置，如果針對(duì)這方面參數(shù)進(jìn)行對(duì)比研究可以按照需要修改參數(shù)。前三個(gè)量是在計(jì)算室內(nèi)舒適度時(shí)需要用到的物理參數(shù)。室內(nèi)照度是做高級(jí)采光分析時(shí)用到的物理參數(shù)【注意】該案例按照默認(rèn)設(shè)置即可。人員與運(yùn)行的設(shè)置人員與運(yùn)行包括了Occupancy(人員情況)、InternalGains(室內(nèi)得熱情況)、InfiltrationRate(滲透率)的設(shè)置，此處的設(shè)置將影響建筑的能耗、不舒適度、內(nèi)部得熱能分析的結(jié)果。按照“標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定，根據(jù)“標(biāo)準(zhǔn)”的附錄B表B.0.6-1不同類型房間人均占有的使用面積，如表8-1.表8-1：高檔辦公室人均占有使用面積8m2，具體設(shè)置如下：選中區(qū)域“辦公室01”，在Occupancy(人員情況)欄的設(shè)定人數(shù)的選項(xiàng)中點(diǎn)擊,在下拉選項(xiàng)直接選擇Office–Crowded(8m2ea.)，如圖8-23所示。另外一種方法是在下拉菜單中選擇Custom...,彈出如圖8-24所示的對(duì)話框，點(diǎn)擊“Yes”按鈕，軟件開始計(jì)算模型的體積。體積計(jì)算完成后，在彈出的對(duì)話框中輸入8，點(diǎn)擊“OK”按鈕，如圖8-25所示。“Sedentaty-70W(靜坐-70W)”的下拉菜單是根據(jù)人體的活動(dòng)量設(shè)置人體的散熱量，一般在辦公室中人體的散熱量基本設(shè)成70W。“NoSchedule(無時(shí)間表)”的下拉菜單是設(shè)置人員情況的時(shí)間表，此時(shí)還不存在時(shí)間表。點(diǎn)擊按鈕，設(shè)置時(shí)間表。根據(jù)“標(biāo)準(zhǔn)”的附錄B表B.0.6-2房間人員逐時(shí)在室率來設(shè)定時(shí)間表，如表8-2所示。表8-2：在SchedualEditor(時(shí)間表編輯)對(duì)話框中，“ScheduleName(時(shí)間表名稱)”選項(xiàng)中填入“人員”，點(diǎn)擊按鈕，添加到時(shí)間表列表中。點(diǎn)擊色塊中的“StandardWeekday(標(biāo)準(zhǔn)工作日)”設(shè)置工作日的人員在室率，既可以拖動(dòng)曲線節(jié)點(diǎn)設(shè)定百分率，也可在“Value(數(shù)值)”選項(xiàng)中填入百分率。日期列表的顏色對(duì)應(yīng)著色塊的內(nèi)容，即默認(rèn)情況下365天全部都是StandardWeekday。用鼠標(biāo)滑動(dòng)選擇所有的周末日期，點(diǎn)擊藍(lán)色塊，由于“標(biāo)準(zhǔn)”中規(guī)定周末人員在室率都為0，因此不用設(shè)置藍(lán)色塊的逐時(shí)人員在室率，可以直接點(diǎn)擊按鈕，將周末的日期設(shè)置為藍(lán)色。點(diǎn)擊按鈕，保存設(shè)置，如圖8-26所示，關(guān)閉對(duì)話框。回到區(qū)域設(shè)置對(duì)話框，在時(shí)間表下拉菜單中選擇“人員”時(shí)間表。“辦公室01”區(qū)域的人員設(shè)置的最終結(jié)果如圖8-27所示。室內(nèi)得熱情況的設(shè)置室內(nèi)得熱情況主要是設(shè)置由于燈具與小型電器產(chǎn)熱而帶給建筑的SensibleGain(顯熱得熱)和LatentGain(潛熱得熱)。顯熱得熱和潛熱得熱的計(jì)算：根據(jù)對(duì)中外科學(xué)文獻(xiàn)的研究，顯熱得熱和潛熱得熱的總數(shù)可以按室內(nèi)燈具與小型電器銘牌功率的33%計(jì)算。一般情況下可以按照“標(biāo)準(zhǔn)”附錄B給出的照明功率密度值與電器設(shè)備功率密度值，如表8-3，表8-4所示。表8.3：表8.4：對(duì)于與高檔辦公室照明功率密度值是18W/m2，電器設(shè)備功率密度值是13W/m2，其總和就是31W/m2，顯熱得熱和潛熱得熱的總數(shù)約為總和的1/3即為10W/m2。而顯熱得熱與潛熱得熱的比例根據(jù)計(jì)算溫度與濕度不同也有很大差別，一般情況下可以設(shè)定比例為70%與30%，因此，在“SensibleGain(顯熱得熱)”與“LatentGain(潛熱得熱)”下分別為7W/m2與3W/m2。我們?cè)倥e例，房間類型為“其他”時(shí)，“其他”的照明功率密度值是11W/m2，電器設(shè)備功率密度值是5W/m2，則其總和就是16W/m2，顯熱得熱和潛熱得熱的總數(shù)約為總和的1/3即約為5W/m2。按照一般情況顯熱得熱和潛熱得熱的比例是70%與30%，則在“SensibleGain(顯熱得熱)”與“LatentGain(潛熱得熱)”下分別約為5*70%和5*30%，即約為3W/m2和1W/m2。在計(jì)算其他類型的建筑時(shí)，讀者可以按照以上算法，根據(jù)“標(biāo)準(zhǔn)”中提供的照明功率密度值與電器設(shè)備功率密度值確定顯熱得熱和潛熱得熱的值。室內(nèi)得熱的時(shí)間表，可以根據(jù)“標(biāo)準(zhǔn)”附錄B表B.0.7-2電器設(shè)備逐時(shí)使用率來設(shè)定，如表8.5所示，將該時(shí)間表命名為“設(shè)備”。表8.5：此部分設(shè)置的結(jié)果如圖8-28所示室內(nèi)得熱情況的最終設(shè)置如圖8-29所示。滲透率的設(shè)置滲透率的設(shè)置主要包括了AirChangeRate(換氣率)與WindSensitivity(環(huán)境附加換氣率)與時(shí)間表。分別點(diǎn)擊兩欄的按鈕，可以選擇預(yù)設(shè)的數(shù)值。在本項(xiàng)目中，由于氣密性好，按如圖8-30設(shè)置。【提示】如果不設(shè)置時(shí)間表(NoSchedule)，軟件默認(rèn)365天每天每時(shí)都100%計(jì)算相應(yīng)的設(shè)置值。【提示】用同樣的方法將其他辦公室的區(qū)域?qū)傩栽O(shè)置好(也可以將全部的辦公區(qū)域都選上，再設(shè)置他們的區(qū)域?qū)傩裕@樣更加方便快捷。)熱環(huán)境屬性的設(shè)置在ThermalProperties(熱環(huán)境屬性)選項(xiàng)卡里主要包括了HEATING,VENTILATION&AIRCONDITIONING(暖通空調(diào))、UKPARTL-SBEMPROFILE（此項(xiàng)內(nèi)容本書不涉及）、HOURSOFOPERATION(運(yùn)行時(shí)間)等三項(xiàng)：在Typeofsystem(系統(tǒng)類型)下拉菜單中包括了None(無系統(tǒng))、NaturalVentilation(自然通風(fēng))、Mixed-ModeSystem(混合模式系統(tǒng))、FullAirConditioning(全空調(diào)系統(tǒng))、HeatingOnly(僅采暖)、CoolingOnly(僅制冷)等六個(gè)選項(xiàng)。ComfortBand(舒適溫度區(qū)間)是設(shè)定舒適溫度的上限與下限。HOURSOFOPERATION(運(yùn)行時(shí)間)可以按照“標(biāo)準(zhǔn)”附錄B中的表B.0.3設(shè)置，如表8.6所示。表8.6：在本節(jié)里暖通空調(diào)項(xiàng)的系統(tǒng)類型(Typeofsystem)設(shè)置全空調(diào)系統(tǒng)(FullAirConditioning)，如圖8-31所示。單擊OK，完成區(qū)域設(shè)置，保存文件為“8-A-熱環(huán)境分析.eco”。8.3.5模擬計(jì)算的假設(shè)條件在上面設(shè)置的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材質(zhì)，是建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)中使用的材質(zhì)。該構(gòu)造的傳熱系數(shù)與“標(biāo)準(zhǔn)”要求的限制相比，見表8.7。從表中可以看出，同“標(biāo)準(zhǔn)”要求的傳熱系數(shù)相比屋頂和外窗要低于標(biāo)準(zhǔn)的要求，而外墻則比標(biāo)準(zhǔn)高，因此需要做性能化模擬分析以確定該建筑的能耗是否達(dá)標(biāo)。為了做更深入的比較，假定有C情況。表8.7：【說明】本例建筑處于廈門，屬于夏熱冬暖地區(qū)。按照標(biāo)準(zhǔn)要求，需要首先計(jì)算建筑的體形系數(shù)和各方向的窗墻比，再根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)限值。由于本例為一層建筑，體系系數(shù)必然很大，因此權(quán)衡計(jì)算做了適當(dāng)簡(jiǎn)化，沒有按照標(biāo)準(zhǔn)要求修改參照建筑外表面積。根據(jù)表8.7的傳熱系數(shù)，筆者修改了相應(yīng)的材質(zhì)，創(chuàng)建了“8-B-熱環(huán)境分析.eco”、“8-C-熱環(huán)境分析.eco”兩個(gè)文件，有興趣的讀者也可自己創(chuàng)建。【提示】在EcotectAnalysis中進(jìn)行對(duì)比研究時(shí)，最好將不同的情況單獨(dú)保存成一個(gè)文件，而不是在同一文件上修改，因?yàn)檐浖荒鼙ＷC數(shù)據(jù)殘存造成的結(jié)果誤差8.4能耗模擬分析狹義的說建筑能耗是指維持建筑功能和建筑物在運(yùn)行過程中所消耗的能量，包括了照明、采暖、空調(diào)、電梯、熱水供應(yīng)、烹調(diào)、家用電器以及辦公設(shè)備等的能耗。而在公共建筑中，占最大比例的能耗就是采暖與空調(diào)的能耗。因此模擬分析采暖空調(diào)的能耗即是評(píng)價(jià)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)質(zhì)量的指標(biāo)，也可以為暖通空調(diào)專業(yè)的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。EcotectAnalysis可以模擬分析建筑整體與各個(gè)區(qū)域的逐月采暖空調(diào)的能耗與全年采暖/制冷的最大負(fù)荷。這些數(shù)據(jù)通過柱狀圖與數(shù)據(jù)列表的形式呈現(xiàn)。請(qǐng)注意軟件中的MaxHeating/CoolingLoad(最大負(fù)荷)是功率的范疇，單位是W；MONTHLYHEATING/COOLINGLOADS(逐月采暖空調(diào)能耗)是能量的范疇，單位是Wh。8.4.1模擬操作打開光盤文件“8-A-熱環(huán)境分析.eco”、“8-B-熱環(huán)境分析.eco”、“8-C-熱環(huán)境分析.eco”。點(diǎn)擊頁面選擇器中的ANALYSIS(分析頁面)，進(jìn)入分析視圖，選擇進(jìn)入ThermalAnalysis(熱環(huán)境分析)選項(xiàng)卡，如圖8-32所示。在ThermalCalculation(熱環(huán)境計(jì)算)下拉菜單中選擇MonthlyLoads/Discomfort(逐月能耗/不舒適度)，勾選Inter-ZonalGains(區(qū)域間得熱)與SolarRadiation(太陽輻射)，其余部分可以默認(rèn)設(shè)置，如圖8-33所示。點(diǎn)擊開始計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如圖8-34、8-35、8-36所示。8-A-能耗分析8-B-能耗分析8-C-能耗分析【注意】在計(jì)算過程中，可能會(huì)彈出警告對(duì)話框如圖8-37所示，主要原因是在相鄰區(qū)域重合面的材質(zhì)不一樣導(dǎo)致的，在這種情況下可以點(diǎn)擊主工具欄下的按鈕，在彈出的屬性面板下點(diǎn)擊FixingLinks(校正關(guān)聯(lián))，勾選Automaticallyfitalternatematerialsforadjacentsurfaces(自動(dòng)校正相鄰表面的可選材質(zhì))，如圖8-38所示。8.4.2結(jié)果分析EcotectAnalysis的逐月能耗分析非常直觀，柱狀圖中的顏色與區(qū)域的顏色相對(duì)應(yīng)，這樣就可以很直觀的看出每個(gè)區(qū)域的能耗情況與在整個(gè)建筑中所占得比例，也可以看出逐月能耗的對(duì)比。在數(shù)據(jù)列表里有詳細(xì)的采暖空調(diào)逐月能耗數(shù)據(jù)，但是數(shù)據(jù)量很大，在做分析時(shí)需要借助其他軟件，比如MicrosoftExcel。右鍵單擊如圖8-39所示的空白處，選擇Copytoclipboard(復(fù)制到剪切板)，分別將A、B、C三種情況的能耗數(shù)據(jù)復(fù)制到新建的MicrosoftExcel文檔中，結(jié)果如圖8-40所示。應(yīng)用Excel圖表分析模擬結(jié)果，如圖8-41、圖8-42、圖8-43，并保存文檔為“能耗模擬分析”。全年總能耗對(duì)比圖逐月能耗對(duì)比圖最大采暖、制冷負(fù)荷對(duì)比圖從圖8-41的全年總能耗可以看出，A、B、C三種情況下的全年總能耗呈現(xiàn)遞增的狀態(tài)，A情況下的能耗最小，由此可以看出維護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計(jì)對(duì)節(jié)能起到了很大的作用。從圖8-42可以看出全年中A情況的能耗比B情況的能耗低；B情況的能耗比C情況的能耗低，造成這種情況的主要原因是當(dāng)前模型中，外窗在維護(hù)結(jié)構(gòu)中所占的比例是最大的，所以外窗的傳熱系數(shù)的好壞是室內(nèi)熱環(huán)境分析的關(guān)鍵，B和C情況的外窗，其傳熱系數(shù)都大于A，這就造成了冬天沒辦法更好的保存住室內(nèi)暖氣的供熱，夏天室外炎熱的天氣也會(huì)通過外窗輕易的影響室內(nèi)，從而構(gòu)成能耗的增加。從圖8-43可以看出，該層建筑在冬天供暖（MaxHeating）所占的能耗值比較大，而在夏天制冷（MaxCooling）所占的能耗值比較小，因?yàn)閺B門位于夏熱冬暖地區(qū)，這一地區(qū)夏天比較炎熱冬季比較暖和，所以空調(diào)制冷的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于取暖的能耗。8.5逐時(shí)得熱/失熱分析逐時(shí)得熱/失熱的分析包含了與建筑能耗相關(guān)得熱和失熱的逐時(shí)數(shù)據(jù)，通過模擬分析這些數(shù)據(jù)，可以研究圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，同被動(dòng)組分得熱分析結(jié)合起來分，更可以從宏觀與微觀兩個(gè)方面來了解建筑的相關(guān)熱工性能。8.5.1操作模擬繼續(xù)運(yùn)用上節(jié)中三種情況的模型：“8-A-熱環(huán)境分析.eco”、“8-B-熱環(huán)境分析.eco”、“8-C-熱環(huán)境分析.eco”。在ThermalCalculation(熱工計(jì)算)的下拉菜單中選擇HourlyHeatGains/Losses(逐時(shí)得熱/失熱)，由于廈門冬暖夏熱的氣候特征，夏天的能耗比冬天的能耗要大的多，這里我們模擬最熱一天的得失熱情況，點(diǎn)擊，在下拉菜單中選擇HottestDay(Peak)(最熱天)，如圖8-44所示。點(diǎn)擊Calculate，結(jié)果如圖8-45、圖8-46、圖8-47所示。A情況得/失熱分析8.5.2結(jié)果分析在逐時(shí)得熱分析圖中，包含了逐時(shí)的HVAVLoad(采暖空調(diào)負(fù)荷)、Conduction(圍護(hù)結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱的得失熱)、Sol-Air(綜合溫度產(chǎn)生的熱量)、DirectSolar(太陽直射輻射得熱)、Ventilation(冷風(fēng)滲透得失熱)、Internal(內(nèi)部人員與設(shè)備得熱)、Inter-Zonal(區(qū)域間得失熱)等7項(xiàng)內(nèi)容。在數(shù)據(jù)列表中，Conduction與Sol-Air合并成為了圍護(hù)結(jié)構(gòu)得失熱(FABRIC)，與其他5項(xiàng)共6項(xiàng)內(nèi)容。和能耗分析操作步驟一樣，將數(shù)據(jù)結(jié)果復(fù)制到Excel，表格數(shù)據(jù)如圖8-48所示。應(yīng)用Excel圖表分析模擬結(jié)果，如圖8-49，并保存文檔為“逐時(shí)得熱失熱分析”。從HVAC(空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷)來看，其結(jié)果與能耗模擬說明了相同的問題。從FABRIC(圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo))的結(jié)果來看，A情況的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)小，這說明在圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要是玻璃幕墻，屋頂?shù)膫鳠嵯禂?shù)變化不大的情況下，幕墻的熱工性能對(duì)維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)影響最大。之所以產(chǎn)生SOLAR(太陽輻射得熱)如此的模擬結(jié)果，是因?yàn)锳外窗材質(zhì)的“DoubleGlazed_LowE_TimberFrame”性能要優(yōu)與B，B和C在外窗材質(zhì)性能一樣的情況下，B的外墻性能高于C。VENT.(風(fēng)滲透得失熱)在三種情況下得到的能量相等，由于分析的是最熱天的情況，風(fēng)滲透都是帶來熱量，如果是冬天，則會(huì)帶走熱量。INTERN(內(nèi)擾得熱)的結(jié)果是人員、燈具、小型設(shè)備散熱的共同結(jié)果，因?yàn)樵谶@一方面，三種情況的設(shè)置完全相同，所以結(jié)果也是一致的。ZONAL(區(qū)域間的熱傳遞)的結(jié)果說明內(nèi)墻的保溫隔熱性能比較好，相互間的影響不大。8.6逐月不舒適度分析如果一個(gè)區(qū)域沒有空調(diào)系統(tǒng)，而區(qū)域中又設(shè)置有人員，EcotectAnalysis就根據(jù)相關(guān)的舒適溫度計(jì)算逐月的不舒適度。這一指標(biāo)也反映了建筑熱環(huán)境質(zhì)量。8.6.1操作模擬依次打開“8-A-熱環(huán)境分析.eco”、“8-B-熱環(huán)境分析.eco”、“8-C-熱環(huán)境分析.eco”文件。將三個(gè)文件中辦公室區(qū)域中的熱環(huán)境屬性設(shè)置如圖8-50所示。進(jìn)入Analysis(分析)頁面，在ThermalCalculation(熱工計(jì)算)中選擇MonthlyLoads/Discomfort(逐月能耗/不舒適度)進(jìn)行分析，其他選項(xiàng)如圖8-51所示。點(diǎn)擊Calculate，計(jì)算結(jié)果如圖8-52、8-53、8-54所示，并保存文件“8-A-熱環(huán)境分析-Discomfort.eco”、“8-B-熱環(huán)境分析-Discomfort.eco”、“8-C-熱環(huán)境分析-Discomfort.eco”。在ComfortData(舒適度數(shù)據(jù))欄里有兩個(gè)下拉菜單——舒適度的算法與要計(jì)算的數(shù)據(jù)，可以根據(jù)需要選擇。舒適度的算法FlatComfortBands(區(qū)域舒適段的舒適溫度)：根據(jù)每個(gè)區(qū)域設(shè)定的舒適溫度計(jì)算逐月的不舒適度；ThermalNeutrality(熱中性的舒適溫度)：是指一般來說大多數(shù)人感覺既不冷也不熱的溫度。這個(gè)溫度隨年平均溫度與季節(jié)性波動(dòng)而變化，其計(jì)算公式為：Tn=17.8+0.31Tave。根據(jù)這個(gè)公式可以算出舒適溫度，由此可以計(jì)算出逐月的不舒適度。Adaptive:FreeRun(自由運(yùn)行的自適應(yīng)舒適溫度)：由于增添衣物、活動(dòng)量的變化甚至是否開窗都會(huì)影響人們的熱舒適溫度。因此科學(xué)家通過大量的調(diào)查研究通過回歸分析的方法得到了一個(gè)無采暖空調(diào)系統(tǒng)的建筑的自適應(yīng)舒適溫度的計(jì)算公式：Tc=11.9+0.534Tave。根據(jù)這個(gè)公式可以算出舒適溫度，由此可以計(jì)算出逐月的不舒適度。Adaptive:Average(所有建筑平均的自適應(yīng)舒適溫度)：與Adaptive:FreeRun一樣，科學(xué)家給出了對(duì)不論有或無采暖空調(diào)系統(tǒng)的建筑都適用的平均的自適應(yīng)舒適溫度的計(jì)算公式。根據(jù)這個(gè)公式可以算出舒適溫度，由此可以計(jì)算出逐月的不舒適度。要計(jì)算的數(shù)據(jù)DegreeHours(度小時(shí))：計(jì)算所有不舒適溫度與舒適溫度的限制相減的值的總和。這比單純統(tǒng)計(jì)達(dá)不到舒適溫度的時(shí)間總和要更能說明不舒適的程度。PercentageofTime(時(shí)間百分?jǐn)?shù))：每個(gè)月達(dá)不到舒適溫度的時(shí)間的總和與該月總共的小時(shí)數(shù)的百分比。TotalHours(總時(shí)間)：每個(gè)月達(dá)不到舒適溫度的時(shí)間的總和。結(jié)果分析在不舒適度分析圖中，包括了TooHot和TooCool兩個(gè)圖示，根據(jù)室內(nèi)在沒有設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)且室內(nèi)有人活動(dòng)的前提下計(jì)算出過熱和過冷的一個(gè)不舒適度值。同時(shí)也可以計(jì)算出每個(gè)月達(dá)不到舒適度的總時(shí)間及所占的百分比。將數(shù)據(jù)復(fù)制到Execl中，結(jié)果如圖8-55所示。應(yīng)用Excel圖表分析模擬結(jié)果，如圖8-56、8-57、8-58、8-59所示，并保存文檔為“不舒適度分析”。不舒適度分析的結(jié)果基本與能耗分析的結(jié)果相似，都說明了保溫性能好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)在冬天對(duì)室內(nèi)起到了保溫的作用，但夏季具有一定的劣勢(shì)，這時(shí)候就需要采用一些技術(shù)策略改善室內(nèi)的環(huán)境，然后通過EcotectAnaiysis模擬分析這些設(shè)備是否對(duì)室內(nèi)的環(huán)境起到了改善的作用。逐時(shí)溫度分析逐時(shí)溫度分析可以模擬每一個(gè)區(qū)域在某天內(nèi)的逐時(shí)溫度變化，包括室外溫度、太陽輻射、風(fēng)速、所選區(qū)域內(nèi)的溫度等數(shù)據(jù)。操作模擬依次打開文件“8-A-熱環(huán)境分析-Discomfort.eco”、“8-B-熱環(huán)境分析-Discomfort.eco”、“8-C-熱環(huán)境分析-Discomfort.eco”。進(jìn)入Analysis(分析)頁面，在ThermalCalculation(熱工計(jì)算)中選擇HourlyTemperatureProfile(逐時(shí)溫度分析)，在HighlightZone(高亮區(qū)域)下選擇要模擬的區(qū)域，使該區(qū)域室內(nèi)溫度高亮顯示，本例中選擇“辦公室5”，在中點(diǎn)擊ColdestDay(Peak)，如圖8-60所示。單擊左側(cè)面板上調(diào)節(jié)配置圖表比例，選擇CustomiseScale…，如圖8-61所示。點(diǎn)擊Calculate，分析結(jié)果如圖8-62、8-63、8-64所示，并將其保存為“8-A-熱環(huán)境分析-HourlyTemperaturePro”、“8-B-熱環(huán)境分析-HourlyTemperaturePro”、“8-C-熱環(huán)境分析-HourlyTemperaturePro”。結(jié)果分析圖示橫坐標(biāo)為最熱這一天的24個(gè)小時(shí)，左側(cè)縱坐標(biāo)表示溫度值，右側(cè)縱坐標(biāo)太陽輻射量。藍(lán)色虛線表示室外溫度，橙色長虛線表示直射輻射，橙色短虛線表示散射輻射，高亮顯示的粗線為所選區(qū)域的室內(nèi)溫度。將數(shù)據(jù)復(fù)制到Execl中，利用圖表模擬室外溫度和A、B、C三種情況下室內(nèi)的溫度情況，結(jié)果如圖8-65所示。從上示溫度曲線圖可以看出A、B、C三種情況下的室內(nèi)溫度變化曲線比較平緩，說明圍護(hù)結(jié)構(gòu)起到了一定的保溫作用，總的來說從凌晨1點(diǎn)到中午12點(diǎn)這段時(shí)間由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性使室內(nèi)的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于室外溫度，但同樣的由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性，使得室外溫度在逐漸上升的同時(shí)室內(nèi)溫度沒有很快的上升，導(dǎo)致12點(diǎn)后室外溫度高于了室內(nèi)溫度。A情況的溫度曲線相對(duì)于B、C而言比較平穩(wěn)，B和C兩種情況的主要維護(hù)結(jié)構(gòu)（外窗）的傳熱性能一致，所以這兩種情況下的室內(nèi)溫度沒有變化。B、C兩種情況的白天溫度要高于A情況，如果該建筑是僅白天有人在的辦公建筑，則B、C這種情況的圍護(hù)結(jié)構(gòu)更加優(yōu)良；如果溫度分布分析可以模擬全年中室外溫度和各個(gè)區(qū)域室內(nèi)溫度的分布情況，統(tǒng)計(jì)各個(gè)區(qū)域里一年中達(dá)到某氣溫的小時(shí)數(shù)及所占的百分比，通過設(shè)置舒適區(qū)間，可以統(tǒng)計(jì)出一年當(dāng)中室內(nèi)達(dá)到舒適溫度的時(shí)間和所占的百分比。操作模擬打開文件“8-A-熱環(huán)境分析-HourlyTemperaturePro”、“8-B-熱環(huán)境分析-HourlyTemperaturePro”（由于B、C兩種情況的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能相近，這里就以A、B兩種情況作對(duì)比分析）。進(jìn)入Analysis(分析)頁面，在ThermalCalculation(熱工計(jì)算)中選擇TemperatureDistribution(溫度分布)分析，在HighlightZone(高亮區(qū)域)下分別選擇要模擬的區(qū)域，使該區(qū)域室內(nèi)溫度高亮顯示，如圖8-66所示。點(diǎn)擊Calculate(計(jì)算)按鈕開始計(jì)算，結(jié)果如圖8-67、8-68所示，保存文件“8-A-熱環(huán)境分析-TemperatureDistribution”、“8-B-熱環(huán)境分析-TemperatureDistribution”。8.8.2結(jié)果分析先將區(qū)域“辦公室1”的數(shù)據(jù)復(fù)制到Excel中，再模擬“辦公室2、3、4…..”等剩下的區(qū)域，將每個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)都復(fù)制到Excel中，用圖表模擬A、B兩種情況下室內(nèi)舒適溫度所占的百分比，分析結(jié)果如圖8-69所示。從圖中可以看出B情況下舒適溫度所占的百分比比A情況舒適溫度所占的百分比大，歸結(jié)其原因是B圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能比A的好。從溫度分布的模擬，也可判定建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱/失熱分析操作步驟打開文件“8-A-熱環(huán)境分析-TemperatureDistribution”、“8-B-熱環(huán)境分析-TemperatureDistribution”。進(jìn)入Analysis(分析)頁面，在ThermalCalculation(熱工計(jì)算)中選擇FabricGrains-QC+QS(圍護(hù)結(jié)構(gòu)得熱/失熱)分析，在HighlightZone(高亮區(qū)域)下分別選擇AllVisibleThermalZones，如圖8-70所示。點(diǎn)擊Calculate，分析結(jié)果如圖8-71、8-72所示，并保存文件“8-A-熱環(huán)境分析-FabricGrains-Qc+Qs”、“8-B-熱環(huán)境分析-FabricGrains-Qc+Qs”。結(jié)果分析將數(shù)據(jù)復(fù)制到Execl中，利用圖表模擬A、B、兩種情況下圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得失熱情況，結(jié)果如圖8-73所示。FabricGains(圍護(hù)結(jié)構(gòu)得失熱)是Conduction(圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱得失熱)（Qc）與IndirectSolarGains(間接太陽得熱)（Qs）的共同作用下的結(jié)果。在全年分析(AnnualAnalysis)選項(xiàng)卡下有兩個(gè)下拉菜單，分別包含的內(nèi)容如下：MonthlyAverages(月均)：選擇該項(xiàng)后軟件會(huì)將逐月同一時(shí)刻的數(shù)據(jù)做一個(gè)平均計(jì)算，例如圖中或者數(shù)據(jù)列表中的1月1時(shí)的數(shù)據(jù)是將一月份31天每天1時(shí)的數(shù)據(jù)的總和除以31而得到的。ActualHourly(逐時(shí))：選擇該項(xiàng)后，圖中顯示的是全年每天逐時(shí)的情況，而數(shù)據(jù)列表中給出的每月同一時(shí)刻的數(shù)據(jù)的總和。ShowAsFactors(以系數(shù)顯示)：按照CIBSE的準(zhǔn)入法計(jì)算，要計(jì)算負(fù)荷的波動(dòng)，需要先計(jì)算一個(gè)由瞬時(shí)溫度影響的系數(shù)，這個(gè)系數(shù)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面換熱系數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的面積或者準(zhǔn)入系數(shù)等有關(guān)。通過分析這個(gè)系數(shù)，就可以反應(yīng)負(fù)荷的變化ShowAsFactors(以負(fù)荷顯示)：表示實(shí)際流入或者流出的熱量。如果對(duì)準(zhǔn)入法的計(jì)算不十分了解，建議采用這個(gè)設(shè)置，其結(jié)果更加直觀。如上圖所示，A情況圍護(hù)結(jié)構(gòu)的得失熱明顯比B情況得失熱要小，主要是因?yàn)锳情況主要圍護(hù)結(jié)構(gòu)（外窗）的傳熱系數(shù)比B情況的傳熱系數(shù)要小，說以得失熱量也小些。間接/直接太陽得熱分析太陽輻射得熱主要包括直射輻射得熱與散射輻射得熱兩種情況。間接太陽得熱也就是散射輻射得熱，這部分得熱主要是由于通過大氣層的太陽輻射通過地面反射和天空輻射形成的熱量；直接太陽得熱也就是直射輻射得熱，這部分熱量就是太陽輻射直接射到地面獲得的熱量，直射輻射和散射輻射之和就是達(dá)到地面的太陽輻射總量。間接太陽得熱操作步驟打開文件“8-A-熱環(huán)境分析-FabricGrains-Qc+Qs”、“8-B-熱環(huán)境分析-FabricGrains-Qc+Qs”。進(jìn)入Analysis(分析)頁面，在ThermalCalculation(熱工計(jì)算)中選擇IndirectSolarGrains-Qs(間接太陽得熱)分析，在HighlightZone(高亮區(qū)域)下分別選擇AllVisibleThermalZones，如圖8-74所示。點(diǎn)擊Calculate，分析結(jié)果如圖8-75、8-76所示。結(jié)果分析將數(shù)據(jù)復(fù)制到Execl中，利用圖表模擬A、B兩種情況下散射輻射的得熱情