[發明專利]一種建筑圍護結構熱工性能綜合控制方法

無效

• 申請號: 200810220201.7
• 申請日: 2008-12-22
• 公開（公告）號: CN101446835A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 張小英
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19;G01D21/02;E04B1/74
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 李衛東

技術領域

本發明涉及一種建筑圍護結構熱工性能綜合控制方法，具體地說是通過測量室內外環境的空氣溫度、相對濕度和太陽輻射，連同建筑圍護結構熱物性數據，建筑結構幾何參數，匯聚后傳輸到中心處理器，經綜合計算獲得建筑圍護結構的溫度分布，通過外墻保溫和窗戶的內外遮陽，控制圍護結構的晝夜溫差不超過材料的允許溫差，從而達到控制建筑圍護結構熱工性能的目的。

背景技術

居住建筑包括住宅、宿舍、旅館等建筑形式，其中住宅約占居住建筑的92％。我國的住宅一直是高消費和高污染的產品，能源利用率及土地資源利用率等遠遠低于發達國家。特別是在經濟基本建設的高速發展階段，認真分析氣候條件，考慮建筑形式和材料是否與當地氣候相適應的建筑越來越少。建筑節能是空調采暖系統節能的基礎，解決好建筑設計構思和節能的矛盾是設計水平的體現。平面、朝向、窗戶結構和材料的確定，以及挑檐的處理，對建筑室內熱環境和系統節能都起到重要的作用。在目前的居住建筑設計中仍然非常缺乏優化物理環境的措施及定量化指導方法，某些建筑的不良設計等因素，致使其基礎熱環境極差。

發達國家由于科學技術的進步和長期的工業文明的影響，在辦公室、住宅、旅館、醫院等居住建筑中，廣泛采用高氣密性的空調房間。通過空調設備等人工控制手段，雖然可以使室內氣候達到絕對舒適的標準，但是卻導致了所謂“病態建筑”(sick?Building)的產生，在這樣的建筑中長期停留，人體會出“病態建筑綜合癥”(sick?Building?Syndrome)，這種情況引起了全世界廣泛的關注。在盡量減少能耗和污染的條件下，提供健康、舒適、可承受的居住和工作環境就成為人們追求的目標。

當前中國經濟正處于一個高速發展時期，人口仍處于增長狀態，并且大量的農村人口涌入城市使城市人口的增長不斷加快，越來越多的家庭渴望更高的生活標準，大空間、高標準裝修及舒適的室內溫度是人們對家居的追求，這使得購買空調設備似乎成了當今唯一的改善居住環境的措施和時尚。完全依靠采暖空調設備來維持室內熱環境，人們長期處于穩定的室內氣候下，會降低人體對氣候變化的適應能力，而大多數空調房間都存在不良通風造成的室內空氣品質問題，不利于人體健康。因此目前迫切需要在居住建筑設計過程中引入建筑熱環境的測評，以保護居住者的身體健康，提高我國的住宅節能水平。

然而，現有的居住建筑熱工性能的測評主要是對建筑各部件的熱工性能進行單項測評。單項測評方法是檢測居住建筑的體形系數、朝向、窗墻比；檢測建筑墻體、屋面、門窗等部件的熱工參數。然后逐一核對這些參數是否符合建筑熱工規定，由此來評價居住建筑熱工性能是否符合要求。顯然，這種方法只能羅列建筑各部件的性能參數，沒有建立起建筑整體性能的表征參數和測評方法，不能將各部分性能參數的有機地結合起來描述建筑圍護結構的熱工性能。雖然近來出現了用檢測居住建筑室外干球溫度和室內干球溫度并折算為夏季熱親和時間、夏季熱抵御時間和冬季熱抵御時間，以此測評居住建筑熱工性能的方法。但是，這種建成后測評的方法無法與建筑的設計方案相結合，即使分析發現問題，對已有設計的改造必然帶來很大的經濟損失。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種針對前述現有建筑圍護結構熱工性能控制存在的問題，本發明提供一種建筑圍護結構熱工性能綜合控制方法。

本發明通過測量室內外環境的空氣溫度、相對濕度和太陽輻射，連同建筑圍護結構熱物性數據，建筑結構幾何參數，匯聚后傳輸到中心處理器，經綜合計算獲得建筑圍護結構的溫度分布，根據計算溫度分布確定控制措施。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

建筑圍護結構熱工性能綜合控制方法，包括如下步驟：

(1)用太陽輻射傳感器、溫度傳感器和濕度傳感器采集圍護結構外部的太陽輻射、室外的空氣溫度和濕度、室內的空氣溫度和濕度；

(2)根據地方的經緯度和計算時節確定太陽方位，用光投影法計算建筑間或遮陽結構形成的陰影面積，進而計算圍護結構外表面的輻射熱流；

(3)設定初始時刻圍護結構的溫度，根據測量的室內外空氣溫度和濕度計算圍護結構內外表面的對流和輻射熱流；

(4)建立沿圍護結構厚度的一維非穩態導熱過程模型，根據步驟(3)設定的圍護結構初始溫度和邊界熱流，計算圍護結構內部的溫度場；

(5)重復步驟(3)和(4)計算一個時間段內各時刻，圍護結構的溫度；

(6)計算各部分建筑圍護結構的晝夜溫差，并與墻體材料的允許溫差比較；