建筑热过程讲稿

建筑空调负荷(fùhè)计算与建筑非稳定传热分析

BuildingCoolingLoadCalculation

&ApplicationofBuildingSimulation精品资料主要(zhǔyào)内容一、建筑空调负荷计算(BuildingcoolingLoadCalculation)1、建筑空调负荷计算的发展过程2、目前的空调负荷计算方法3、国内空调负荷计算方法应用情况二、建筑围护结构非稳定传热分析(fēnxī)(BuildingTransientHeatTransferAnalysis)1、围护结构非稳定传热分析(fēnxī)方法2、频域回归方法3、方法的应用状况

精品资料建筑围护结构非稳定传热分析，是空调负荷计算和建筑仿真的理论基础和重要(zhòngyào)组成部分。精品资料建筑空调负荷(fùhè)计算的发展过程第一个阶段，稳态传热计算时期1911年，空调(kōnɡdiào)之父—Carrier发表了合理的温湿度公式和绝热饱和理论开始；不区分房间得失热量和房间冷热负荷两个不同概念；把稳定传热得热量直接当作房间冷热负荷。精品资料第二个阶段(jiēduàn)：准稳态传热计算时期Mackey和Wright于1944、1946年发表了关于周期热流计算的文章，提出(tíchū)当量温差法：前苏联在1952年出版的《周期热作用下的传热》中提出(tíchū)了谐波反应法；仍未区分房间的得失热量和房间冷热负荷。精品资料第三个阶段(jiēduàn)：动态负荷计算时期反应系数法与z传递函数法(TFM)：Stephenson和Mitalas于1967和1972年提出；热平衡方法：空调冷热负荷的一种精确计算方法，它是通过求解房间的热平衡方程来计算冷热负荷的；辐射时间级数(RTS)方法：基于冷热负荷计算是以气象参数(cānshù)周期性地作用于围护结构的这一假设条件。*有学者认为：空调系统动态负荷模拟与能耗分析(HVACSystemSimulationandEnergyAnalysis),BuildingSimulation为第四个阶段:1979(DOE-2,TRNSYS,Energy+，HVACSim,etc.)精品资料目前(mùqián)的空调负荷计算方法1、反应系数法(ResponseFactorsMethod)和z传递函数法(TransferFunctionMethod，TFM)2、辐射时间(shíjiān)序列法(RadiantTimeSeriesMethod,RTSM)精品资料传递函数法精品资料辐射时间序列(xùliè)法概述精品资料国内空调负荷(fùhè)计算的应用情况国内60年代才开始有空调(kōnɡdiào)应用，空调(kōnɡdiào)负荷计算以前苏联的谐波反应法为基础。1978年研究自己的空调(kōnɡdiào)负荷计算方法。1982年确立，包括气象参数、窗玻璃光学性能、冷负荷系数法、谐波反应法及供暖负荷五个部分。一直被使用。2001年颁布《冬冷夏热地区居住建筑节能设计标准》，要求用动态计算方法计算空调(kōnɡdiào)负荷，推荐用DOE-2和DEST等软件计算。正在考虑开发基于辐射时间序列方法（RTSM）的计算软件。目前，已经开发了国内常用墙体和屋顶的传热传递系数和周期反应系数等基础数据表。精品资料二、建筑(jiànzhù)非稳定传热分析通过围护结构的传热得热是空调负荷和建筑能耗的重要组成部分(zǔchénɡbùfèn)；冬冷夏热地区气温和太阳辐射的变化较大，建筑围护结构处于非稳定传热状态；建筑非稳定传热分析是建筑空调负荷计算、空调系统模拟、建筑能耗模拟、建筑节能性能评价的基础；它的创新决定着负荷计算或能耗模拟方法的发展和进步。

建筑非稳态传热分析的目的

精品资料建筑(jiànzhù)非稳态传热分析方法数值分析方法：偏微分方程+有限差分法法（1965，BriskenandReque）谐波分析法：周期室外气象参数+傅立叶级数展开(zhǎnkāi)(1944,MackeyandWright，前苏联)反应系数法:求墙体对单位三角温度的响应的逐时值传递函数法:求墙体对单位三角温度的响应的z-变换精品资料精品资料反应(fǎnyìng)系数和z-传递函数的计算方法1、直接求根法(DirectRoot-findingMethod)：(经典方法)(StephensonandMitalas1967,1972；HarrisandMcquiston1988)传热偏微分方程(wēifēnfānɡchénɡ)+拉普拉斯变换传热超越型s-传递矩阵特征值(特征根)拉普拉斯逆变换单位温度三角波响应逐时离散值(反应系数)或Z-变换(z-传递函数)。(易丢根导致计算错误)精品资料反应(fǎnyìng)系数和z-传递函数的计算方法2、状态空间法(StateSpaceMethod)：(JiangYi,1982;OuyangandHaghighat,1991；etc.);传热墙体偏微分方程状态空间模型矩阵幂级数展开Leverrier-Faddeeva变换(biànhuàn)z-传递函数系数。(大矩阵的幂级数分解计算，迭代计算时间长)精品资料反应(fǎnyìng)系数和z-传递函数的计算方法3、时域法(TimeDomainMethod)：(Davies1996,1997)单层墙体偏微分方程和傅立叶方程温度激励响应(斜坡激励)+零时瞬态响应逐层演推反应系数和z-传递函数系数。(需要逐层演推，且求多个时间延迟的迭代(diédài)计算时间长)精品资料反应(fǎnyìng)系数和z-传递函数的计算方法4、频域回归法[FrequencyDomainRegression(FDR)Method]：(YoumingChen&ShengweiWang,2000,2003)墙体传热传递矩阵（超越型s-传递函数）理论频率响应(xiǎngyìng)特性多项式s-传递函数拉普拉斯逆变换（Z变换）反应系数、周期响应(xiǎngyìng)系数、z-传递函数系数。(计算简单，不会出现错误结果。但多项式的项数和频率点数对计算精度有影响。)精品资料频域回归(huíguī)法(FDRMethod)1、传热传递(chuándì)矩阵a、平板墙体b、圆柱形墙体c、圆柱形墙体精品资料频域回归(huíguī)法(FDRMethod)2、理论频率响应特性用jω代替墙体传热传递矩阵(jǔzhèn)的拉普拉斯变量s，ω为频率，j为复数理论频率响应特性G(ω)。计算时，先计算墙体每层的传递矩阵(jǔzhèn)的复频率函数，通过矩阵(jǔzhèn)乘积来得到理论频率响应特性G(ω)。，

精品资料频域回归(huíguī)法(FDRMethod)3、多项式s-传递函数，

通过回归(huíguī)方法（简单的矩阵计算）精品资料频域回归(huíguī)法(FDRMethod)4、拉普拉斯逆变换，

精品资料频域回归(huíguī)法(FDRMethod)5、离散(lísàn)或z-变换a.反应系数b.周期反应系数c.z-传递函数精品资料频域回归(huíguī)法(FDRMethod)6、变时间(shíjiān)步长的模拟模型(BuildingSimulation)，

a.b.多项式s-传递函数精品资料频域回归(huíguī)法(FDRMethod)JeffreySpitler，OklahomaStateUniversity,1999为配合辐射时间序列方法的应用，应用HarrisandMcquiston(1988)计算出的