公共建筑節(jié)能設(shè)計軟件的開發(fā)中國建筑科學研究院軟件所邱相武趙志安摘要本文介紹了公共建筑節(jié)能設(shè)計軟件開發(fā)的數(shù)學模型和軟件的主要功能,詳細論述了軟件中三維建筑模型的建立方法和節(jié)能計算數(shù)據(jù)的獲取和輸入特點。關(guān)鍵詞公共建筑節(jié)能設(shè)計軟件開發(fā)0引言隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，能源消耗量與日劇增，全球能源短缺的狀況日益突顯，能源問題已經(jīng)成為關(guān)乎國家發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵問題。與此同時，建筑耗能占總能耗的比例在不斷增加，而公共建筑能耗在建筑能耗中又占有相當大的比例。因此，我國政府高度重視公共建筑節(jié)能工作，從制定標準入手，《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB50189-2005于2005年7月1日正式實施，這標志著我國公共建筑節(jié)能將有法可依。隨后北京又頒布了《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》DBJ01-621-2005,全國其他一些省市也陸續(xù)頒布了相應的實施細則。在標準中,根據(jù)建筑物形狀和地點,對各部分圍護結(jié)構(gòu)的熱工特性做了規(guī)定，因此在設(shè)計的各個階段必須根據(jù)建筑物本身的特性，盡量使圍護結(jié)構(gòu)的熱工特性滿足標準規(guī)定的要求，如：體形系數(shù)、墻體平均傳熱系數(shù)、門窗傳熱系數(shù)、窗墻比等，當某些指標達不到標準要求時，要利用權(quán)衡判斷法，對設(shè)計建筑和參照建筑進行能耗分析，判斷是否滿足節(jié)能要求。為此我們開發(fā)了公共建筑節(jié)能設(shè)計軟件，根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》GB50189-2005和各地實施細則的要求，按照建筑數(shù)據(jù)的不同來源，處理建筑圖，自動檢驗建筑物的各項有關(guān)參數(shù)是否滿足標準的規(guī)定值。1軟件編制原理1.1體形系數(shù)的計算S=F0/V0(1)式中F0為建筑物與室外空氣接觸的的外表面積，不包括地面和不采暖樓梯間隔墻與戶門的面積；V0為建筑物與室外空氣接觸的外表面積與底層地面圍成的體積。1.2窗墻比的計算X=FC/FQ(2)式中FC為房間立面單元上窗戶洞口的面積,m2；FQ為房間立面單元的面積,m2。1.3平均傳熱系數(shù)計算外墻受周邊熱橋影響，其平均傳熱系數(shù)按式(3)計算。(3)興式中羅K智m于為外群墻的蒜平均但傳熱棵系數(shù)原，W蹈/（做m手2像·少K）藝；拘K剝p秀為暢外墻陳主體奴部位庸的傳貪熱系描數(shù)佩，W差/（啄m貝2隔·稱K）幼；俘K飛B1卷、K茫B2觀、K蔽B3倉為鎮(zhèn)外墻否周邊澆熱橋凳部位還的傳繭熱系期數(shù)站，W友/（睡m嘩2剃·饞K）柿；慰F式p限為涼外墻珠主體斜部位月的面酬積樂（m悲2臉）道；持F香B1捧、F歌B2辟、F逃B3塌為貸外墻籠周邊招熱橋?qū)貌课粣赖拿娴姆e蕉（m沫2弦）脅。帽軟件蠻根據(jù)哲三維指建筑勇模型翻和各副建筑抽構(gòu)件固的熱累物性提參數(shù)扁自動通計算珠各開瞎間的咬平均筆傳熱鄭系數(shù)衣。堆1.擾4事熱惰臨性指主標的扎計算血(4擠)井式中鑒為熱僑惰性傾指標編，R欺為熱玉阻開，（再m森2辨.K饒/W話）慶，夏S迫為蓄常熱系鑼數(shù)，芬W/尊（俊m功2令.K役）須。柏1.暮5鼠蓄熱買系數(shù)禾的計祝算恥(5離)殼式中腰為材鼠料密青度，剝kg候/m講3扶；控為材吉料導獨熱系博數(shù)，州W/搶m.躬K；觀為材鏡料比屯熱，醉J/丘kg磁.K躬；援為時采間s零.酸1.廈6攀內(nèi)表扎面最清高溫踏度的兇計算坐眼好號恐惹游浩慣寶暖渠司膏壇伐形再屋曬(6橫)巾內(nèi)表扶面平厭均溫愚度按閘式(鑼7)段計算娃，疊(7鄉(xiāng))特式中螺：慨大為內(nèi)夸表面喪最高燈溫度榴，泳o瞎C；去為牢內(nèi)表占面平蘋均溫雀度，拳o消C院；駱敞為濫室內(nèi)孩計算僅溫度福平均真值，草o茅C，果取月=爆+1課.5常o屑C；擺為隙室外陪計算膜溫度桂平均特值（辭o唱C）該，按剖《民的用建扛筑熱擱工設(shè)遵計規(guī)倦范》黎附錄米三附仙表3削.2屋采用宇；特為查室內(nèi)窄設(shè)計超溫度根波幅淘值（志o新C）松，取勾＝范－1宇.5未o父C,醉為室宰外計糞算溫添度的扎波幅奶值，燃按《狹民用個建筑懸熱工陵設(shè)計企規(guī)范陽》附怠錄三聽附表膚3.倉2采于用；騰為商室外濾綜合蛛溫度槍平均婚值，拌o槳C；壤為菌室外疑綜合澇溫度田波幅賞值，譜o向C；交為扶圍護載結(jié)構(gòu)夾衰減嘗倍數(shù)政；算為勉室內(nèi)兵空氣霸到內(nèi)前表面摘的衰徑減倍拋數(shù)；核為坐相位晨差修學正系澡數(shù)；令1.帽7全隔年能哀耗計謎算抄1.講7.哀1沃日圓射得奪熱薄采用閑遮陽鮮系數(shù)心法計者算,榜按照疤式（仙8）茄計算儀HG擾gl灰as衡s叢(t己j架)=布S歸zh女HG谷st廟(t押j健)搏市繞爪匆勉柔悼笨系早蜜計巧挨現(xiàn)顫爺壓校圈槳所（葬8將）籃式中滾HG鹿gl返as代s葵(t庫j抓)為嘗t照j摟時刻使通過忍玻璃賄窗的唐日射佩得熱吸量,畝W/嗎m積2她；S究zh奏為窗大遮陽胖系數(shù)輛HG搜st波(t愛j鄉(xiāng))-肌--奔--睜t鑰j忠時刻慣通過宴3m敘m氏標準悔單層追玻璃邁窗的舟日射絮得熱仁量,狹W/待m辰2攤1.績7.臭2畢冷熱植負荷汁冷熱俘負荷遠采用遲響應勵系數(shù)疼法（議傳遞僵函數(shù)責法）測按照妥式(吳8)干計算組，悼CL何(t險j吃)=我γ具0正HG濱(t粱j算)+餃γ征1鞏HG驅(qū)(t芒j-程1輸)+討γ擊2爬HG府(t珍j-芝2醫(yī))-鎖W涌1丙C閑L(河t報j-濾1臉)-喉W牽2珠CL島(t笨j-用2淘)占暫勤偷扯谷抵(9烘)束γ風0材、劈γ押1撕、貿(mào)γ睬2宿、適W漸1峽、規(guī)W遣2天為房息間對成于傳下熱得襖熱或篇日射縫得熱唱的傳仆遞函炊數(shù)系胡數(shù)；講CL淹(t訪j蛋)貝、盜C逼L(側(cè)t給j-玉1常)在、象C絕L(違t辯j-否2糧)線分別齡為t勤j杰、絞t桌j-赤1壟、勤t哥j-玩2干時刻靈某種宿熱源敗形成爽的房錦間或竹區(qū)域香冷負民荷,煩W,蜻負值笑表示賣熱負流荷；城HG俱(t富j哪)獻、有H凍G(靜t川j-暑1超)朱、右H滿G(接t零j-授2悔)分單別為敏t攻j待、拆t醒j-拒1屈、雨t私j-吃2塞時刻把某種疲熱源夕引起波的房歪間或間區(qū)域另得熱巨量,哀W,燥負值屯表示抓由房幅間或東區(qū)域杰傳出摧的熱努量順。考2軟蜓件功演能與項實現(xiàn)儲2.炊1柱軟件縱功能籠1）畢充分堪利用鋒已有軋的圖芒紙資勸源，奇快速綢建立預三維酸建筑警模型獻。崇2）廢以三識維建磁筑模言型為王基礎(chǔ)銜，智損能化犬提取遣建筑隆物理欠屬性迅，圖風形化稈輸入銜節(jié)能徑計算緒需要辛的熱復工數(shù)突據(jù)。頑3）汁計算凍節(jié)能叮標準企要求巴檢查倘的自規(guī)定蠻性指錘標漸，檢元查建戰(zhàn)筑物冒規(guī)定翼性指肌標是咳否滿齡足標踐準要描求?；I4）忘動態(tài)縣計算幣設(shè)計愈建筑呆和參州照建描筑全脈年能唇耗量綁指標朗，判也斷全苦年能汗耗是脅否滿鴉足標炊準要吊求。某2.匯2永軟哀件功州能實賣現(xiàn)辱2.跑2.大1霞三餐維建條筑模弦型的倦建立付建立向整個謀工程僻的三屑維建遮筑模鄉(xiāng)型是速進行泛節(jié)能聯(lián)計算隙的基箏礎(chǔ)，行快速待建立渾建筑杠模型紡數(shù)據(jù)商庫是鐮節(jié)能盯計算動軟件蠟遇到雞的首質(zhì)要問債題，央建立巖建筑泉模型描的方搬法是眼該軟糖件的份核心解技術(shù)牛之一煎。即設(shè)計賄過程擋是一撓個分朱階段回的、扮有序絲的、宏也是抬并行秋（局迷部階徒段）遞的、干反復延修改量的過架程；補各專嘩業(yè)設(shè)畝計是松有主芹、有爭從的小，數(shù)拜據(jù)的訪傳遞悄是有棋向的殘。據(jù)昌設(shè)計女單位校使用并CA逃D軟雁件的中情況艘及資惠料傳列遞方攻式，祥建筑肌節(jié)能按計算滑需要秩的建欲筑圖觀紙資捕料可牢能有逃以下酒幾種尿來源標：（怒1）鏈使用夜專業(yè)貴建筑法軟件演（如溝天正紹軟件惠、P磚KP散M建擇筑軟至件）到進行填建筑載設(shè)計茶，并張可提形供建較筑電漆子文濕檔圖尖形資躬料;涉（2潑）使駕用公罵用繪斥圖工撈具軟貌件如有Au歐to領(lǐng)Ca測d軟忠件繪固制的鈔建筑余施工警圖電減子文先檔;皇(3玩)無術(shù)法得鈔到建五筑圖舌電子掀文檔賓或建蓬筑電奏子文棉檔無粉法使閉用。窗針對廊以上周三種溫情況投，本害軟件鉆提供豆了以川下三墻種建狹立三什維建補筑模忘型的輸方法供。著1）劃自動朵轉(zhuǎn)換走法救：把該法憐適用懂設(shè)計善單位老使用咳專業(yè)喇建筑曬軟件管（如仇天正源軟件膛，建覽筑科疏學研感究院坐軟件隆）作程設(shè)計稅。在挺這種傍方式匪下，免圖紙蠅上的純構(gòu)件咳都是夠有數(shù)相據(jù)屬議性的渴，它酸的數(shù)肥據(jù)是涼全面仙的，煙只是禍其數(shù)伯據(jù)格廣式是敵多變殿的，牛但是倍具體減某一珠軟件析的數(shù)僅據(jù)格挎式是案固定名的，太只需差要分巴別指結(jié)定軟搞件類硬別即歇可自企動轉(zhuǎn)克換。泰2）膽交互賀智能游轉(zhuǎn)換渴法：患該法摘具有醒普遍冬性，紹設(shè)計攏單位睜可以頌使用棒各種禁公用灰繪圖愛工具牲軟件顯（如項AU乓TO貴CA化D軟進件）襖設(shè)計愛。此岸種圖周上的重構(gòu)件助是沒燒有數(shù)飲據(jù)屬狀性的烈。因石此要忽利用誘計算瓶機圖餅形識粥別技愿術(shù)及徒交互慮技術(shù)買分析傲設(shè)計贈圖紙輕，宇獲取誰數(shù)據(jù)烘，建睜立整煌個工偶程的便數(shù)據(jù)繡庫。病圖形源識別匯主要嘩是根到據(jù)圖架形符濕號、慮圖層梯、線癥型、存線寬捧、線甩顏色劈、標爛注符棍號及英各種昏約束設(shè)條件旗進行灣分析孕判斷察，獲紡取數(shù)不據(jù)。籃這種遭方法殼有很仔多問漏題（汽如多注義性蹤問題基、數(shù)斤據(jù)不顆全問英題、邀重疊福問題升、重搖復問柱題等鏟等）吐需要樸解決土。其拴中多讓義性腹是指粗多項畜屬性燈相同機，如榮尺寸制線、掩墻線艇、柱幫線和柱洞口告線的頓圖層著、線戶型、注線寬植和線你顏色掉均相惱同；業(yè)數(shù)據(jù)肅不全姜問題鏡是指哲不能頂自動周獲取戲充足喇的數(shù)維據(jù)：情如門貼、窗杠、墻急體在截平面吸圖中輪只有世平面劇位置離、形蒼狀和吉大小礦，而蒜很難霉得到螞高度詠數(shù)據(jù)曠。對宵于某勉些多嫌義性路問題卸和數(shù)通據(jù)不候全問帽題要微通過鐮人機釘交互蜓手段叢解決轎。下喉面介自紹交良互智怖能轉(zhuǎn)廊換的踏實現(xiàn)辣方法敏和步釀驟：形（1翁）獲影取軸您線信兇息爭：幅如果狼圖紙抹上有止軸線賤，則拳可以絲在圖刪上拾膨取某吐個軸傍線，稍將與槍拾取終軸線逃具有雕相同狂的圖唱層、迎線型確、線瞞寬和桂顏色激的直后線或吳圓弧友線全抗部看石成軸誓線，洗并且酒兩邊唱延長敞到圖澇紙邊畏緣。音如果當圖紙抄上沒蝶有軸捉線，膛用戶宏無法炮指定波軸線女圖層元，可例根據(jù)品建筑殃施工寺圖中份軸線鐵符號參及圖割形范蠻圍自庫動生先成各威條軸串線的拴兩端孝點坐央標。某（2善）交未互定蒙義各婚類構(gòu)值件則：仙在圖辰上拾頃取某蜜類構(gòu)精件，屯如墻籠（門顏、窗匹、梁蹲、柱旬、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