基于DeST的建筑绿化传热计算模块开发研究

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建筑绿化是隔热效果显著的被动式节能技术,主要通过绿化措施的遮阳和蒸散发作用降低围护结构外表面温度和内表面热流,从而减少建筑的空调能耗。目前,一般采用附加热阻或动态模拟的方法来评估建筑绿化对空调能耗的影响规律。附加热阻法概念简单、使用方便,适合快速评估建筑绿化的全年节能效益,但由于其忽略了建筑绿化的遮阳和蒸散发等作用,无法反映建筑能耗的动态变化规律。而动态模拟法可以相对准确地分析建筑绿化传热过程,在短时间动态预测方面具有显著优势,长周期节能率评估方面具有较高精度。然而建筑能耗仿真平台De ST缺少建筑绿化模块,无法动态模拟建筑绿化对建筑能耗的影响规律。针对上述的问题,本文进行了以下工作:(1)基于辐射传输Beer定律,建立植被层动态光学参数模型,采用该模型修正土壤全季节蒸散发模型(FASST)模型中的短波辐射量计算;采用Penman-Monteilh(P-M)方程修正FASST模型中的蒸散发潜热量计算。以修正后的FASST模型建立建筑绿化传热计算模型,从而得到包含种植屋面、种植表皮和种植墙体三种绿化类型的传热计算模型。(2)采用C++语言,将建立的建筑绿化传热计算模型,编制成建筑绿化传热计算独立程序,并开展种植墙体的对比实验,验证种植墙体独立程序计算结果的准确性。采用前人的种植屋面和种植表皮的实测数据,验证种植屋面和种植表皮独立程序计算结果的准确性。验证结果表明,与实测值相比,三种绿化类型围护结构内表面温度计算值的平均相对误差(MBE)和均方根误差(RMSE)均小于1°C,说明本文所建立的建筑绿化传热计算模型及其独立程序具有较高的仿真精度,可以用于建筑能耗模拟。(3)将验证过的建筑绿化传热计算独立程序集成到De ST中进行耦合模拟,选择叶面积指数和叶倾角分布作为描述建筑绿化遮阳作用的关键参数,选择叶片最小气孔阻力和基质层含水率作为描述建筑绿化蒸散发作用的关键参数,模拟分析上述参数对房间节能率的影响规律。分析结果表明:绿化房间的节能率,与基质层含水率和叶倾角分布呈递增的渐近线函数相关关系,与叶面积指数呈递增的一次函数关系,与最小气孔阻力呈递减的一次函数关系。本论文进一步完善了建筑绿化的传热模型,实现了建筑绿化对建筑能耗影响的动态模拟,从而促进了建筑绿化节能技术的推广应用。
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