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基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法技术

技术编号:43866163 阅读:6 留言:0更新日期:2024-12-31 18:52
本发明专利技术公开了基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,涉及围护结构的热传递技术领域,包括以下步骤:获取待测地区的实验数据,所述实验数据包括地理位置、气候特征、围护结构和材料;根据所述围护结构使用双热工参数建立围护结构的热传递函数模型,使用建筑热模拟软件EnergyPlus进行数值模拟;基于热传递函数模型中的双热工参数,在模拟过程中施加不同的压力和压强构建导热系数影响数据集,获取热传递影响系数;根据所述热传递影响系数和双热工参数基于机器学习算法得到新的导热系数和热传递函数模型;本申请通过优化热传递函数模型,以解决不同地区在不同压力和压强下,降低建筑能耗和采暖成本,提高室内舒适度和建筑节能问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑,更具体地说,本专利技术涉及基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法


技术介绍

1、在建筑设计和环境工程中,围护结构对室内热环境的影响极为重要,围护结构的保温设计能有效提高室内热环境质量,减少建筑对供暖和制冷系统的依赖。在我国,大约有70%的地区在冬季需要采暖,在这些地区的建筑既要保证良好的室内温度又要节约采暖的成本,而围护结构出现解决了这些问题。通过围护结构对室内热环境的影响研究,优化围护结构的热工性能,如:外墙和外窗,显著降低了采暖的成本,有助于提高建筑节能和改善热环境质量,满足人们对居住环境舒适度的需求,推动绿色建筑和建筑节能的发展。

2、上述公开的技术方案中,至少存在如下技术问题:

3、因地理区域环境的不同,相同的原材料制作出来的建筑材料在导热率和热阻有着明显的差异,而价格确相差无几。对于开发商来说,选择优良的隔热材料对项目成本并不会产生什么影响,因为这些项目涉及大规模采购,价格在预算中已被充分考虑。然而,在建设的过程中,随着楼层的不断升高,材料受到的压强和压力也随之改变,同时对材料的导热系数和热阻产生影响,从而导致围护结构对室内热环境产生影响。

4、针对上述问题,本专利技术提出一种解决方案。


技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷,本专利技术的实施例提供基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,通过对建筑材料施加不同的压力和压强,获取在不同压力和压强下的导热系数并构建导热系数影响数据集,通过对导热系数影响数据集分析处理,得到压力对导热系数的影响系数和压强对导热系数的影响系数,从而构建新的导热系数公式,优化热传递函数模型,以解决不同地区在不同压力和压强下,降低建筑能耗和采暖成本,提高室内舒适度和建筑节能问题。

2、为实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:

3、基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法包括,获取待测地区的实验数据,所述实验数据包括气候特征、围护结构和材料;根据所述围护结构使用双热工参数建立围护结构的热传递函数模型,使用建筑热模拟软件energyplus进行数值模拟;基于热传递函数模型,在模拟过程中施加不同的压力和压强构建导热系数影响数据集,获取热传递影响系数;根据所述热传递影响系数和双热工参数基于机器学习算法得到新的导热系数和热传递函数模型。

4、在一个优选的实施方式中,所述获取待测地区的实验数据,具体为:获取待测地区的气候特征数据,包括温度、降水量、空气湿度和风速;根据所述气候特征数据,通过时间序列分析获得待测地区的气候类型;根据所述气候类型,确定围护结构的性能指标,所述性能指标包括热绝缘性、防水性、耐风性和耐久性;根据所述围护结构的功能需求选择测试的建筑材料。

5、在一个优选的实施方式中,所述使用建筑热模拟软件energyplus进行数值模拟的具体步骤如下:获取建筑模型数据,所述建筑模型数据包括建筑材料、围护结构和双热工参数;设置模拟环境数据包括气候类型,并根据气候类型设置环境的温湿度;设定模拟的时间范围,为建筑的hvac系统、空调控制设置温度控制策略和启停逻辑;通过温度控制策略评估每种策略对能耗、舒适度和系统性能的影响;通过启停逻辑在室内温度接近设定值时自动关闭hvac系统减少人为干预;将模拟环境数据和模拟的时间范围整合并转换成idf文件;输入idf文件后,通过命令行工具开始模拟。

6、在一个优选的实施方式中,所述导热系数的获取步骤,具体如下:获取待测材料的指标数据,所述指标数据包括质量、厚度、宽度和高度,根据材料的指标数据计算得到热传递区域的面积;通过传感器测量得到材料内外两侧的温差,并记录温度变化的时间;使用差热扫描量热法测量得到材料的比热容;根据所述温差、热传递区域的面积、材料的质量、温度变化的时间和材料的比热容,基于导热系数公式计算,得到材料的导热系数。

7、在一个优选的实施方式中,所述热阻的获取步骤,具体如下:获取待测材料的导热系数、厚度、宽度和高度,根据材料的厚度、宽度和高度计算得到材料垂直于热流方向的截面积;根据材料的厚度、导热系数和材料垂直于热流方向的截面积,基于热阻公式计算,得到材料的热阻。

8、在一个优选的实施方式中,所述热扩散率的获取步骤,具体如下:根据材料的特性使用稳态热传导法或瞬态热传导法测量得到导热系数;获取待测材料的质量和体积,并根据质量和体积计算得出材料的密度使用差热扫描量热法测量得到材料的比热容;根据获得的导热系数、密度和比热容,基于热扩散率公式计算,得到材料的热扩散率。

9、在一个优选的实施方式中,所述基于热传递函数模型,在模拟过程中施加不同的压力和压强构建导热系数影响数据集,获取热传递影响系数,具体为:在相同的测试条件下,对测试材料施加不同的压力和压强;记录在这施压的过程中导热系数的变化,并构建导热系数影响数据集;通过机器学习算法对导热系数影响数据集分析处理,得到压力对导热系数的影响系数和压强对导热系数的影响系数。

10、本专利技术基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法的技术效果和优点:

11、1.本专利技术通过建立精确的热传递函数模型,量化了围护结构对室内热环境的影响,该模型不仅考虑了传导和对流热传递机制,还分析了不同压力和压强下的导热系数的变化,提供更可靠的数据支持,从而提升了建筑的能源效率和舒适性。

12、2.本专利技术考虑了多种热工参数,如导热系数、比热容、密度和热阻,使得对围护结构的热性能的分析更加全面。通过多维度的分析,适应于多种建筑类型的热环境评估,保证了设计和建造过程中的热性能符合业主的预期标准。

13、3.该方法通过机器学习算法对导热系数进行优化,对大规模的实验数据处理,通过学习和模式识别,自动发现最优参数组合。这种数据驱动的方法有效提升了研究的智能化程度和结果的准确性,避免了人员手动调整带来的不确定性。

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【技术保护点】

1.基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,所述获取待测地区的实验数据,具体为:

3.根据权利要求2所述的基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,所述使用建筑热模拟软件EnergyPlus进行数值模拟的具体步骤如下:

4.根据权利要求3所述的基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,所述导热系数的获取步骤,具体如下:

5.根据权利要求4所述的基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,所述热阻的获取步骤,具体如下:

6.根据权利要求5所述的基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,所述热扩散率的获取步骤,具体如下:

7.根据权利要求6所述的基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,所述基于热传递函数模型,在模拟过程中施加不同的压力和压强构建导热系数影响数据集,获取热传递影响系数,具体为:

<p>8.根据权利要求7所述的基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,所述导热系数的获取方法有稳态热传导法和瞬态热传导法两种,具体为:

9.根据权利要求8所述的基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,所述围护结构的热传递函数模型的具体计算公式如下:

10.根据权利要求9所述的基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,所述优化后的导热系数的具体计算公式如下:

...

【技术特征摘要】

1.基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,所述获取待测地区的实验数据,具体为:

3.根据权利要求2所述的基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,所述使用建筑热模拟软件energyplus进行数值模拟的具体步骤如下:

4.根据权利要求3所述的基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,所述导热系数的获取步骤,具体如下:

5.根据权利要求4所述的基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响研究方法,其特征在于,所述热阻的获取步骤,具体如下:

6.根据权利要求5所述的基于双热工参数的围护结构对室内热环境影响...

【专利技术属性】
技术研发人员:何宇辰孙帆吴晓鸣胡晨张慧洁靳幸福李娜刘超梅晓晨张纯玉卫冕张金锋
申请(专利权)人:国网安徽省电力有限公司经济技术研究院
类型:发明
国别省市:

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