公建筑节能设计软件开发方案研讨

公共建筑节能设计软件的开发中国建筑科学研究院软件所邱相武赵志安摘要本文介绍了公共建筑节能设计软件开发的数学模型和软件的主要功能,详细论述了软件中三维建筑模型的建立方法和节能计算数据的获取和输入特点。关键词公共建筑节能设计软件开发0引言随着经济快速发展，能源消耗量与日剧增，全球能源短缺的状况日益突显，能源问题已经成为关乎国家发展战略的关键问题。与此同时，建筑耗能占总能耗的比例在不断增加，而公共建筑能耗在建筑能耗中又占有相当大的比例。因此，我国政府高度重视公共建筑节能工作，从制定标准入手，《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005于2005年7月1日正式实施，这标志着我国公共建筑节能将有法可依。随后北京又颁布了《公共建筑节能设计标准》DBJ01-621-2005,全国其他一些省市也陆续颁布了相应的实施细则。在标准中,根据建筑物形状和地点,对各部分围护结构的热工特性做了规定，因此在设计的各个阶段必须根据建筑物本身的特性，尽量使围护结构的热工特性满足标准规定的要求，如：体形系数、墙体平均传热系数、门窗传热系数、窗墙比等，当某些指标达不到标准要求时，要利用权衡判断法，对设计建筑和参照建筑进行能耗分析，判断是否满足节能要求。为此我们开发了公共建筑节能设计软件，根据《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005和各地实施细则的要求，按照建筑数据的不同来源，处理建筑图，自动检验建筑物的各项有关参数是否满足标准的规定值。1软件编制原理1.1体形系数的计算S=F0/V0(1)式中F0为建筑物与室外空气接触的的外表面积，不包括地面和不采暖楼梯间隔墙与户门的面积；V0为建筑物与室外空气接触的外表面积与底层地面围成的体积。1.2窗墙比的计算X=FC/FQ(2)式中FC为房间立面单元上窗户洞口的面积,m2；FQ为房间立面单元的面积,m2。1.3平均传热系数计算外墙受周边热桥影响，其平均传热系数按式(3)计算。(3)兴式中罗K智m于为外群墙的蒜平均但传热棵系数原，W蹈/（做m手2像·少K）艺；拘K剥p秀为畅外墙陈主体奴部位庸的传贪热系描数佩，W差/（啄m贝2隔·称K）幼；俘K飞B1卷、K茫B2观、K蔽B3仓为镇外墙否周边浇热桥凳部位还的传茧热系期数站，W友/（睡m哗2剃·馋K）柿；慰F式p限为凉外墙珠主体斜部位月的面酬积乐（m悲2脸）道；持F香B1捧、F歌B2辟、F逃B3塌为贷外墙笼周边招热桥届部位恼的面的积蕉（m沫2弦）胁。帽软件蛮根据哲三维指建筑勇模型翻和各副建筑抽构件固的热累物性提参数扁自动通计算珠各开瞎间的咬平均笔传热郑系数衣。堆1.扰4事热惰临性指主标的扎计算血(4挤)井式中鉴为热侨惰性倾指标编，R欺为热玉阻开，（再m森2辨.K饶/W话）庆，夏S迫为蓄常热系锣数，芬W/尊（俊m功2令.K役）须。柏1.暮5鼠蓄热买系数禾的计祝算耻(5离)壳式中腰为材鼠料密青度，剥kg候/m讲3扶；控为材吉料导独热系博数，州W/抢m.躬K；观为材镜料比屯热，醉J/丘kg磁.K躬；援为时采间s零.酸1.厦6攀内表扎面最清高温踏度的凶计算坐眼好号恐惹游浩惯宝暖渠司膏坛伐形再屋晒(6横)巾内表扶面平厌均温愚度按闸式(锣7)段计算娃，叠(7乡)特式中螺：慨大为内夸表面丧最高灯温度榴，泳º瞎C；去为牢内表占面平苹均温雀度，拳º消C院；骆敞为滥室内孩计算仅温度福平均真值，草º茅C，果取月=爆+1课.5常º屑C；摆为隙室外陪计算膜温度桂平均特值（辞º唱C）该，按剖《民的用建扛筑热搁工设遵计规倦范》黎附录米三附仙表3削.2屋采用宇；特为查室内窄设计超温度根波幅淘值（志º新C）松，取勾＝范－1宇.5未º父C,醉为室宰外计粪算温添度的扎波幅奶值，燃按《狭民用个建筑悬热工陵设计企规范阳》附怠录三听附表肤3.仓2采于用；腾为商室外滤综合蛛温度枪平均婚值，拌º桨C；壤为菌室外疑综合涝温度田波幅赏值，谱º向C；交为扶围护载结构夹衰减尝倍数政；算为勉室内兵空气霸到内前表面摘的衰径减倍抛数；核为坐相位晨差修学正系澡数；令1.帽7全隔年能哀耗计谜算抄1.讲7.哀1沃日圆射得夺热薄采用闲遮阳鲜系数心法计者算,榜按照疤式（仙8）茄计算仪HG扰gl灰as衡s丛(t己j架)=布S归zh女HG谷st庙(t押j健)搏市绕爪匆勉柔悼笨系早蜜计巧挨现颤爷压校圈桨所（葬8将）篮式中滚HG鹿gl返as代s葵(t库j抓)为尝t照j搂时刻使通过忍玻璃贿窗的唐日射佩得热吸量,亩W/吗m积2她；S究zh奏为窗大遮阳胖系数辆HG搜st波(t爱j乡)-肌--奔--睁t钥j忠时刻惯通过宴3m叙m氏标准悔单层追玻璃迈窗的舟日射絮得热仁量,狭W/待m辰2摊1.绩7.臭2毕冷热植负荷汁冷热俘负荷远采用迟响应励系数疼法（议传递僵函数责法）测按照妥式(吴8)干计算组，悼CL何(t险j吃)=我γ具0正HG滨(t粱j算)+饺γ征1巩HG驱(t芒j-程1输)+讨γ击2爬HG府(t珍j-芝2医)-锁W涌1丙C闲L(河t报j-滤1脸)-喉W牵2珠CL岛(t笨j-用2淘)占暂勤偷扯谷抵(9烘)束γ风0材、劈γ押1撕、贸γ睬2宿、适W渐1峡、规W遣2天为房息间对成于传下热得袄热或篇日射缝得热唱的传仆递函炊数系胡数；讲CL淹(t访j蛋)贝、盗C逼L(侧t给j-玉1常)在、象C绝L(违t辩j-否2粮)线分别龄为t勤j杰、绞t桌j-赤1垄、勤t哥j-玩2干时刻灵某种宿热源败形成爽的房锦间或竹区域香冷负民荷,烦W,蜻负值笑表示卖热负流荷；城HG俱(t富j哪)献、有H冻G(静t川j-暑1超)朱、右H满G(接t零j-授2悔)分单别为敏t攻j待、拆t醒j-拒1屈、雨t私j-吃2塞时刻把某种疲热源夕引起波的房歪间或间区域另得热巨量,哀W,燥负值屯表示抓由房幅间或东区域杰传出摧的热努量顺。考2软蜓件功演能与项实现储2.炊1柱软件纵功能笼1）毕充分堪利用锋已有轧的图芒纸资劝源，奇快速绸建立预三维酸建筑警模型献。崇2）废以三识维建磁筑模言型为王基础衔，智损能化犬提取遣建筑隆物理欠属性迅，图风形化秆输入衔节能径计算绪需要辛的热复工数突据。顽3）汁计算冻节能叮标准企要求巴检查倘的自规定蛮性指锤标渐，检元查建战筑物冒规定翼性指肌标是咳否满龄足标践准要描求。筹4）忘动态县计算币设计愈建筑呆和参州照建描筑全脉年能唇耗量绑指标朗，判也断全苦年能汗耗是胁否满鸦足标炊准要吊求。某2.汇2永软哀件功州能实卖现辱2.跑2.大1霞三餐维建条筑模弦型的倦建立付建立向整个谋工程僻的三屑维建遮筑模乡型是速进行泛节能联计算隙的基筝础，行快速待建立浑建筑杠模型纺数据商库是镰节能盯计算动软件蜡遇到鸡的首质要问债题，央建立岩建筑泉模型描的方搬法是眼该软糖件的份核心解技术牛之一煎。即设计贿过程挡是一挠个分朱阶段回的、扮有序丝的、宏也是抬并行秋（局迷部阶徒段）递的、干反复延修改量的过架程；补各专哗业设亩计是松有主芹、有争从的小，数拜据的访传递悄是有棋向的残。据昌设计女单位校使用并CA逃D软雁件的中情况艘及资惠料传列递方攻式，祥建筑肌节能按计算滑需要秩的建欲筑图观纸资捕料可牢能有逃以下酒几种尿来源标：（怒1）链使用夜专业贵建筑法软件演（如沟天正绍软件惠、P砖KP散M建择筑软至件）到进行填建筑载设计茶，并张可提形供建较筑电漆子文湿档图尖形资躬料;涉（2泼）使驾用公骂用绘斥图工捞具软貌件如有Au欧to领Ca测d软忠件绘固制的钞建筑余施工警图电减子文先档;皇(3玩)无术法得钞到建五筑图舌电子掀文档宾或建蓬筑电奏子文棉档无粉法使闭用。窗针对廊以上周三种温情况投，本害软件钻提供豆了以川下三墙种建狭立三什维建补筑模忘型的输方法供。著1）划自动朵转换走法救：把该法怜适用懂设计善单位老使用咳专业喇建筑晒软件管（如仇天正源软件膛，建览筑科疏学研感究院坐软件隆）作程设计税。在挺这种傍方式匪下，免图纸蝇上的纯构件咳都是够有数相据属议性的渴，它酸的数肥据是凉全面仙的，烟只是祸其数伯据格广式是敌多变殿的，牛但是倍具体减某一珠软件析的数仅据格挎式是案固定名的，太只需差要分巴别指结定软搞件类硬别即歇可自企动转克换。泰2）胆交互贺智能游转换渴法：患该法摘具有醒普遍冬性，绍设计拢单位睁可以颂使用棒各种禁公用灰绘图爱工具牲软件显（如项AU乓TO贵CA化D软进件）袄设计爱。此岸种图周上的重构件助是没烧有数饮据属状性的烈。因石此要忽利用诱计算瓶机图饼形识粥别技愿术及徒交互虑技术买分析傲设计赠图纸轻，宇获取谁数据烘，建睁立整煌个工偶程的便数据绣库。病图形源识别汇主要哗是根到据图架形符湿号、虑图层梯、线症型、存线宽捧、线甩颜色劈、标烂注符棍号及英各种昏约束设条件旗进行湾分析孕判断察，获纺取数不据。篮这种遭方法壳有很仔多问漏题（汽如多注义性踪问题基、数斤据不颗全问英题、邀重叠福问题升、重摇复问柱题等铲等）吐需要朴解决土。其拴中多让义性腹是指粗多项畜属性灯相同机，如荣尺寸制线、掩墙线艇、柱帮线和柱洞口告线的顿图层著、线户型、注线宽植和线你颜色掉均相恼同；业数据肃不全姜问题镜是指哲不能顶自动周获取戏充足喇的数维据：情如门贴、窗杠、墙急体在截平面吸图中轮只有世平面剧位置离、形苍状和吉大小矿，而蒜很难霉得到蚂高度咏数据旷。对宵于某勉些多嫌义性路问题卸和数通据不候全问帽题要微通过镰人机钉交互蜓手段丛解决轿。下喉面介自绍交良互智怖能转廊换的踏实现辣方法敏和步酿骤：形（1翁）获影取轴您线信凶息争：幅如果狼图纸抹上有止轴线贱，则拳可以丝在图删上拾膨取某吐个轴傍线，稍将与枪拾取终轴线逃具有雕相同狂的图唱层、迎线型确、线瞒宽和桂颜色激的直后线或吴圆弧友线全抗部看石成轴誓线，洗并且酒两边唱延长敞到图涝纸边畏缘。音如果当图纸抄上没蝶有轴捉线，膛用户宏无法炮指定波轴线女图层元，可例根据品建筑殃施工寺图中份轴线铁符号参及图割形范蛮围自库动生先成各威条轴串线的拴两端孝点坐央标。某（2善）交未互定蒙义各婚类构值件则：仙在图辰上拾顷取某蜜类构精件，屯如墙笼（门颜、窗匹、梁蹲、柱旬、洞加口及插楼梯旅），窑将与姨拾取剪构件敬具有朝相同非的图缎层、远线型客、线哲宽及题颜色疼属性怒和相盆同实腹体类澡型（环直线仅、圆尸弧线似、多熊义线吵、矩译形，冰多边松形，撑块）始的实魂体全辜部视矿为同伸类构饲件。重（3淹）对奏图进柔行过行滤，归去掉土未定捏义成跑构件教和轴持线的捕图素厉。剑（4欣）容赖错处座理僻：柏对重尽叠、钢重复陷的墙戏（或盐门、附窗、悉梁、桑柱、遭洞口王等构毫件）桶线或丝块进努行整花理和广归并常，将养首尾悲相接赚、重橡叠和抽重复督的归滚并为享一个即。象（5字）拉刃通各蛋类构效件虫：欧将定妖义的荡各类秒构件柏（墙陕或门感、窗诵、梁涨、柱谨、洞奴口等宣构件躲）的笼线、屠圆弧雅线清拉通啊。惩（6艳）线的配对压。给也墙线慢（门披、窗耕、梁躬）配逃对。垃即将悦相邻舌且平稻行的秋两条地直线爸配成芬一对设。湾（7酸）生宣成辅躲助轴侵线缩：倒如果定配对逃墙线钥、梁耕线、幻窗线除附近校没有渗轴线旋，则偿根据完配对悄墙线丈、梁雀线、匹窗线困生成柜辅助无轴线烤。悬（8宫）阶由轴访线、位辅助义轴线抬生成购节点场和网貌格。撒（9黎）根般据配炸对墙依线与佛轴线夕的相牛对位隆置关根系生慢成墙榆体的改厚度卸、偏隶心、肾两端辨点坐摊标。府（1拆0）困根据忌配对肥窗线蛙与轴辫线的蒙相对榨位置喊关系任生成霉窗体增的宽疾度、竞偏心过、两攀端点朱坐标胜；同啦时根明据窗凡体与朋墙体姨的相星对位眼置关箱系对灾墙体嗓数据搂进行迅调整择（如最拉长存或拉虫通）跨。模（1敬1）拣根据醉门的榴图层吃、线踏型、遍线宽甜及与竟轴线恋的相疫对位奇置关瓣系生摊成单旅线门棕，再称将门击向与努其相旬连接抹并且华平行陈的墙刃体投摇影，剂生成会门的窜宽度灯、偏食心、杏两端傲点坐颜标；是同时王根据谊门与嫁墙体于的相烟对位纤置关出系对更墙体滚数据川进行氧调整烧（如休拉长浙或拉书通）捏。伙（1厅2）托通过肿人机桥交互慈手段滴和提遭取门盖窗表睁补充础门、敞窗、绪墙和咬洞口坑的高肿度和微竖向付设计细数据杯。镜（1歇3）愤对闹于一采张建霜筑施击工图演中包员含多坛个平魔面图削的施喜工图晒进行识分割健处理趴。孔（1慎4）喷进行躁竖向膊对齐魄操作孩，对求各层侦数据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