区域建筑负荷与能耗预测研究综述

从区域建筑负荷与能耗的影响因素和预测方法两方面阐述了区域建筑负荷与能耗预测的研究现状。影响区域建筑负荷与能耗的因素包括单体建筑能耗影响因素和区域特有的影响因素(城市形态与微气候)。基本预测方法有自上而下方法和自下而上方法。自下而上方法较为常见,在应用时需引入同时使用系数,并结合情景分析方法。由于没有成熟的区域建筑负荷与能耗预测软件,目前主要有两种预测方法:基本模型方法,如基于实际调研获得的统计模型和利用GIS技术建模等;考虑微气候与城市形态的影响,通过能耗模拟软件与其他工具耦合进行模拟。考虑到我国建筑的特点,可采用自下而上方法与情景分析方法结合进行区域建筑负荷与能耗预测。     

树冠透射率对微气候和建筑能耗的 综合影响

现阶段中国城镇化率已超60%,城镇建筑运行能耗约占全国能源消耗总量的16.5%。老旧小区作为城镇建筑的重要存量,推动其绿化改造对改善建筑周围微气候和降低建筑能耗具有重大意义。目前,微气候和建筑能耗的模拟仿真分别基于不同的应用软件,且进行能耗模拟时并未考虑微气候因素对建筑能耗的影响。为定量评价和预测住区绿化改造对建筑周围微气候和建筑能耗的综合影响,基于Grasshopper平台,集合了微气候软件ENVI-met和建筑能耗软件EnergyPlus的模拟计算内核,开发了一种基于单平台耦合2类性能分析算法的协同工作流。研究结果表明,改变树冠透射率可使老旧小区建筑周围局部微气候的时空分布发生明显变化,从而显著改变建筑各楼层的夏季制冷能耗需求;长沙市城镇老旧小区绿化改造宜种植树冠透射率达0.05的树种,可使住宅建筑夏季制冷能耗日降幅最高至29.49kWh。     

居住建筑能耗预测分析方法的研究

本文通过正交实验设计、DeST建筑能耗软件模拟及多元线性回归方法,研究了影响居住建筑能耗的主要建筑设计因素,得到了重庆市居住建筑冷、热负荷及全年负荷的预测方程,并进行了误差分析。通过预测方程和模拟软件分别计算所得结果的对比分析,验证了该方程的可靠性,为重庆市居住建筑能耗预测分析提供了一种简便适用的方法。利用可靠的预测方程,可以快速而简单地评价分析不同设计方法和围护结构方式对建筑能耗的影响。     

城市形态与微气候环境——性能化模拟途径综述

城市微气候对于城市外部空间舒适度、空气品质以及建筑空调采暖能耗均有重要影响。在我国当前快速城市化进程中,研究高密度化城市空间形态与微气候优化的关系对于建设生态宜居城市具有重要意义。本文简要回顾城市气候与城市形态关联性研究内容以及研究方法的发展。对于成为主流的基于计算流体力学(C F D)的微气候模拟评价方法的前沿进展以及行业规范做了简要介绍。此外,介绍了基于空间分析和实证模型的参数化城市形态空间分析和微气候图谱方法。对上述方法进行比较,提出对未来发展的趋势展望。     

建筑外表面换热系数取值方法对建筑负荷预测的影响

建筑外表面换热系数(α_e)受表面风速、粗糙度等因素的影响。以西安市某办公建筑为例,针对α_e取定值及采用随风速和粗糙度变化的SimpleCombined算法计算2种情况,应用EnergyPlus建筑能耗模拟软件对建筑负荷进行了数值模拟和对比分析。结果表明:采用SimpleCombined算法时的供暖期建筑累计热负荷比α_e取定值时小13.20%,空调期建筑累计冷负荷则大3.04%。为使建筑负荷预测结果更符合实际情况,结合现行工程计算特点,在运用建筑能耗模拟软件预测建筑负荷时,建议采用SimpleCombined算法计算α_e。     

区域建筑冷(热)负荷的影响因素敏感性分析及预测方法研究

本文提出了1种基于DeST模拟软件的“典型模拟+修正”方法,此预测方法通过建筑负荷影响因素的敏感性分析对区域建筑进行分类,而后抽取典型建筑作为可以代表区域建筑群负荷分布的典型建筑模型,将区域建筑的负荷预测转化为典型建筑模型进行模拟,同时将非典型建筑模型向典型建筑模型修正后进行模拟.对北京某居住区区域建筑采用“典型模拟+修正”方法进行了冷(热)负荷模拟计算,并将模拟结果与所有单栋建筑逐一模拟的结果进行了比较,验证了此种方法的准确性及可行性.     

基于随机森林的农村单体建筑热负荷预测方法研究

以农村单体建筑为出发点,提出了一种基于机器学习领域的随机森林模型来进行建筑物的热负荷预测。首先使用DeST建筑能耗模拟软件对建筑进行建模;使用皮尔逊系数法选择出了与建筑物热负荷相关性比较大的因素;建立随机森林预测模型,并且选择出模型合适的超参数,进一步提高预测精度。结果证明,随机森林模型的预测精度良好,可以用来指导工程实践。为大数据时代下,建筑的热负荷预测提供了一种方法,为智慧供热系统的实现以及分布式调控提供了重要的前提条件。     

基于最近邻搜索的区域建筑负荷预测方法

区域建筑负荷预测是区域能源系统进行设备容量配置的基础,决定了系统实际运行效果,如何快速准确地实现区域建筑负荷逐时预测,是目前面对的一个难题.本文以能耗模拟软件EnergyPlus为计算工具,建立了基于软件模拟的"模型参数变量-负荷"数据库.在此基础上,提出了最近邻搜索方法对区域建筑负荷进行预测,并通过度量选择筛选得到了...     

严寒地区城市形态对建筑用电能耗影响实证研究

基于严寒地区建筑用电能耗和城市形态要素真实数据进行实证研究。首先利用GeoDa软件计算全局莫兰指数和局部莫兰指数并绘制LISA聚类图,识别严寒地区建筑用电能耗空间分布特点。然后筛选建筑用电能耗的城市形态影响因子,并采用逐步回归模型量化相关城市形态影响因子对不同类型建筑用电能耗强度的影响程度。最后从微观—建筑单体层面、中观—区域形态布局层面以及宏观—城市形态规划层面对严寒地区城市建筑节能规划提出3点思考。定量研究结果旨在为控制性详细规划中基于建筑节能角度对用地指标的控制提供支持,并为建筑能耗模拟模型中的环境影响参数设置提供参考。     

模拟城市形态对建筑能耗的影响——以银川阅海生态城方案为研究

研究尝试通过软件模拟来探索城市形态对建筑能耗的影响,选取卡迪夫大学威尔士建筑学院研发的建筑能耗动态模拟软件HTB2和VirV il Plugins作为研究工具,选取由东南大学建筑设计研究院有限公司设计的中国银川阅海生态城城市设计方案中的一部分地块为研究对象。模拟的过程将原城市设计方案分别与只调整一个形态参数后的四个不同方案的建筑能耗水平作对比分析,四个参数分别为:建筑形式、平均建筑高度、建筑朝向、组团形态。模拟结果表明,城市形态特征和城市尺度下的建筑能耗之间存在着不同程度的关系,而且研究结果还为城市开发者在总平面规划阶段减少能源消耗提供了若干思路。     

区域供冷负荷预测模型的建立

随着经济的发展,区域建筑越来越多,如何进行区域冷负荷预测是一个难题。传统的面积负荷指标法不能反映区域负荷的特点,预测结果往往偏大;而由于在区域规划阶段,很多建筑信息和参数都不全,采用软件进行详细的模拟计算也显得不可行。本文根据城市用地分类标准及建筑冷负荷特性将城市建筑进行分类,对每类建筑建立典型建筑模型并确立冷负荷的物理因素、内扰因素和外扰因素,应用DeST(Designer’s Simulation Toolkits)软件对典型建筑模型进行模拟,通过对模拟结果进行适当处理后得到城市建筑动态冷负荷数据库,为区域供冷冷负荷预测提供参考和依据。     

基于eQUEST能耗模拟的某区域能源站负荷预测研究

区域建筑群负荷预测是能源站系统容量配置的基础,在研究区域建筑负荷预测方法的基础上,运用e QUEST能耗模拟软件,预测天津某区域能源站供能区域建筑群空调冷、热负荷,进而预测能源站的空调负荷,并对入住率进行情景分析,计算不同入住率下的系统容量,为能源站系统容量配置提供基础数据。     

一种用于建筑负荷预测的动态修正方法及其在综合能源规划中的应用

通过对典型建筑特性的研究,提出一种适用于综合能源方案规划阶段的冷热电负荷预测方法。该方法通过动态参数化建模的典型建筑模型,以EnergyPlus(一款建筑能耗模拟软件)为计算基础,根据项目地点、建筑外形、室内设计参数、围护结构等关键参数进行动态修正后,实现建筑负荷的预测,该方法具有更好的准确性和普适性。根据此方法开发出的计算软件,在某实际工程的规划中进行了验证,应用结果证实了该方法的实用性和准确性。     

局域微气候对建筑供暖空调用能的影响

准确的量化城市建筑能源需求有助于实现建筑节能,但鲜有探讨严寒地区局域微气候差异对单体建筑供暖空调用能需求的影响。研究基于局地气候分区（local climate zone, LCZ）体系,采用实测和EnergyPlus模拟结合的方法对以哈尔滨市南岗区14个典型空间的全年逐时空气温度和相对湿度为天气文件的典型单体办公建筑进行了能耗模拟与分析。结果显示不同LCZ类型的建筑供冷供热能耗和逐时冷热负荷均存在显著差异,供热需求明显高于供冷需求,LCZA密林总能耗最高,LCZ2多层高密度总能耗最低;不同地表形态特征对夏季典型日冷负荷的影响大于冬季典型日热负荷的影响;年供热能耗和总能耗与室外气温负相关,年供冷能耗与室外气温和相对湿度不具备线性相关性。     

地下空间开发对城市微气候影响的研究初探

通过对地下空间、城市形态以及城市微气候相关研究的梳理,将地下空间对城市微气候的影响归纳为地上因素与地下因素两个方面,探讨地下空间及其要素对城市微气候影响的机理。地下因素指地下空间进行内部环境控制而直接对地面微气候造成的影响;地上因素指由于进行地下空间规划形成新的城市形态,进而对城市微气候形成影响。首先,理清影响城市微气候的地下空间的要素,并界定地下空间与城市形态研究的切入点,梳理和明确各项外部空间环境的指标;其次,指出目前该研究领域中待解决的两方面关键问题以构建地下空间开发对城市微气候影响的研究框架与路线。     

作息模式对建筑能耗模拟的影响分析

为了在设计阶段推动实施建筑能耗的总量控制,建筑能耗模拟及其标准化工作就成为一条必由之路。然而目前市场上存在着许多建筑能耗模拟软件,它们在内部算法、缺省设定、输入参数、输入作息模式等方面均存在着一定差异,从而造成了对同一栋建筑的能耗模拟结果千差万别。本文选取DeST、DesignBuilder、IES与绿建斯维尔4类目前应用广泛的建筑能耗模拟软件,对比作息模式设定的差异,并通过办公建筑与酒店建筑两个案例进行不同作息模式下的能耗模拟。最终的模拟结果显示,当各软件按照默认作息进行模拟时,计算得到的负荷与能耗结果相差较悬殊,有的相对偏差甚至超过150%;而当各软件按照统一的参考作息进行标准化输入后,模拟计算的负荷与能耗结果差异均大幅缩小,建筑冷负荷、热负荷与能耗的计算偏差分别都可以控制在10%40%,基本满足了模拟结果一致性的要求。因此,作息模式的设定对建筑能耗模拟结果的影响十分巨大,为了推动建筑能耗模拟的标准化工作,应该建立一套针对不同建筑类型与房间类型的参考模式定量模型,并以此作为建筑能耗模拟的输入条件进行计算。     

区域建筑能耗预测模型和方法研究

建立一种考虑建筑气象因素、围护结构、建筑使用设备情况的建筑能耗计算方法,该法通过计算逐时能耗可较准确地预测建筑年能源使用量和建筑能源费用。在单体建筑能耗计算方法的基础上,建立区域建筑能耗计算方法,可较准确地预测区域建筑能耗水平。     

广州地区大型酒店建筑标准层能耗影响因素分析

广州星级酒店一般为超高层建筑形式,体量大,能耗高。分析归纳此类型酒店建筑设计因素和负荷之间的关系,既可以指导新建酒店建筑设计,又能为降低酒店能耗,进行节能改造提供参考依据。通过调研和问卷得到酒店标准层设计过程中八个相关设计因素的取值范围,采用正交实验分析方法和e QUEST能耗模拟软件就相关因素对建筑能耗影响程度进行模拟,取全年单位冷热负荷指标进行极差分析和方差分析,得到了单个设计因素对建筑能耗影响以及各因素协同作用下对建筑能耗影响的敏感性关系。     

温频法在乌鲁木齐地区的应用与分析

建筑能耗分析的方法分为静态和动态两种。利用DeST软件中乌鲁木齐地区气象数据,提取了所需的BIN参数,据此计算了一栋建筑的全年冷热负荷。与DeST软件的模拟结果进行比较,分析了两者负荷计算的差异与原因,以及BIN方法用于实际工程的局限性。     

基于遗传算法的形态与微气候环境性能自动优化方法

城市微气候与城市形态的关联性研究牵涉多个学科,从建筑学角度出发,现有研究已经证实了城市微气候环境与城市形态要素变化直接相关。但已有的城市形态与微气候关联性研究基本是对单一变量逐个进行分析后的人工耦合与优化,对于城市这一复杂体系来说,这种方法只能给出若干近似判断和较优解,并不能给出一个相对准确的最优解。本文提出一种新的算法体系,基于Grasshopper参数化平台,整合了城市形态生成、微气候性能模拟与搜索寻优三个模块,以人体室外舒适度为优化目标,运用遗传算法进行搜索,通过若干代运算之后得出气候适应性城市形态的最优组合。