2025年《建筑能耗模擬》實(shí)操訓(xùn)練沖刺卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)述建筑能耗模擬在建筑設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)中的主要作用和意義。二、根據(jù)以下描述，使用EnergyPlus（或其他指定軟件）的相應(yīng)命令或參數(shù)，完成建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造的定義。要求說明每個(gè)組成部分（墻體、窗戶、屋面）的主要材料類型和假設(shè)的厚度/尺寸。*建筑位于寒冷地區(qū)。*外墻：采用普通混凝土框架，外側(cè)掛保溫板，內(nèi)側(cè)為石膏板。*窗戶：位于外墻，分為南向、北向、東向、西向。南向窗戶為雙層中空玻璃，其余方向?yàn)閱螌又锌詹ＡА?屋面：上為人行道屋面（帶防水層和面磚），下為保溫層和結(jié)構(gòu)層。三、解釋在進(jìn)行全年能耗模擬時(shí)，選擇典型氣象年（TMY或EPW文件）的重要性。并簡(jiǎn)述如果缺少典型氣象年數(shù)據(jù)，如何利用其他數(shù)據(jù)源（如氣象站數(shù)據(jù)）進(jìn)行替代，并說明需要注意的問題。四、假設(shè)你已經(jīng)使用EnergyPlus完成了一個(gè)簡(jiǎn)單辦公樓的全年能耗模擬，并獲得了以下關(guān)鍵結(jié)果：*全年總能耗為500kWh/m2（基于建筑面積）。*采暖能耗占總能耗的60%。*制冷能耗占總能耗的20%。*照明能耗占總能耗的10%。*提供了夏季7月和冬季1月的逐時(shí)能耗曲線圖（此處僅為描述，無圖表）。請(qǐng)分析該辦公樓能耗的主要特點(diǎn)，并指出可能存在的能耗問題或需要進(jìn)一步深入分析的方向。五、描述在進(jìn)行窗戶性能參數(shù)（如U值、SHGC）對(duì)建筑能耗影響的分析時(shí)，如何設(shè)置參數(shù)化研究（ParametricStudy）。請(qǐng)說明需要改變哪個(gè)參數(shù)，設(shè)置哪些不同的水平（值），以及需要觀察和比較哪些輸出結(jié)果（如全年能耗、采暖/制冷能耗）。六、某建筑的設(shè)計(jì)目標(biāo)是達(dá)到《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中的二星級(jí)水平。請(qǐng)根據(jù)建筑能耗模擬的結(jié)果，從圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫、采暖空調(diào)系統(tǒng)效率、照明設(shè)計(jì)、自然通風(fēng)利用等方面，提出至少三項(xiàng)具體的、可量化的設(shè)計(jì)改進(jìn)建議，以幫助建筑達(dá)到目標(biāo)能耗要求。對(duì)于每項(xiàng)建議，簡(jiǎn)要說明其預(yù)期效果。七、解釋在進(jìn)行能耗模擬時(shí)，設(shè)定室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度（如供暖18°C，制冷26°C）的重要性。如果建筑內(nèi)部存在有特殊溫度要求的區(qū)域（如實(shí)驗(yàn)室、數(shù)據(jù)中心），在模擬時(shí)應(yīng)如何處理？請(qǐng)簡(jiǎn)述處理方法及其原因。試卷答案一、建筑能耗模擬通過量化分析建筑在不同設(shè)計(jì)條件下的能源消耗，幫助設(shè)計(jì)師在項(xiàng)目前期評(píng)估設(shè)計(jì)方案的性能，識(shí)別能耗潛力，優(yōu)化建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、空間布局、暖通空調(diào)、照明等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而降低建筑全生命周期的運(yùn)行成本，減少能源消耗和碳排放。此外，它還能用于評(píng)估建筑是否符合相關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，為建筑獲得綠色建筑認(rèn)證提供依據(jù)，并支持建筑運(yùn)營(yíng)階段的能耗監(jiān)測(cè)、管理和節(jié)能改造決策。二、EnergyPlus命令或參數(shù)定義（示例，具體命令可能因軟件版本和界面變化）：*外墻：*命令：`ZoneAirBoundaryCondition:Surface`(或類似定義外圍護(hù)面)*描述：將外墻定義為傳熱表面。*構(gòu)造：假設(shè)混凝土框架作為結(jié)構(gòu)層，外側(cè)保溫板厚度（例如150mm），內(nèi)側(cè)石膏板厚度（例如12.7mm）。需要定義各層的材料屬性（導(dǎo)熱系數(shù)、密度、比熱容）。*參數(shù)示例（概念性）：`MaterialConduction`(通過定義各層材料屬性體現(xiàn)),`LayerConstruction`(定義多層結(jié)構(gòu)),`OverallU-Factor`(計(jì)算或指定整體傳熱系數(shù))。*窗戶：*命令：`Window`(定義窗戶類型)*描述：定義不同朝向窗戶的熱工性能。*南向窗戶：假設(shè)為雙層中空玻璃，指定其U值（例如1.7W/(m2·K)）和SHGC（例如0.6）。*北向、東向、西向窗戶：假設(shè)為單層中空玻璃，指定其U值（例如2.8W/(m2·K)）和SHGC（例如0.5）。*參數(shù)示例（概念性）：`GlazingType`(選擇玻璃類型或定義),`U-Factor`,`SolarHeatGainCoefficient(SHGC)`,`Orientation`(用于區(qū)分朝向)。*屋面：*命令：`ZoneAirBoundaryCondition:Surface`(或類似定義屋頂面)*描述：將屋面定義為傳熱表面。*上層：人行道屋面，定義包括防水層、面磚在內(nèi)的復(fù)合結(jié)構(gòu)層材料屬性和厚度（例如總厚度100mm）。假設(shè)其熱阻。*下層：保溫層（例如擠塑聚苯乙烯EPS，厚度150mm）和結(jié)構(gòu)層（例如混凝土板，厚度100mm）。定義各層材料屬性。*參數(shù)示例（概念性）：`LayerConstruction`(定義多層結(jié)構(gòu)),`OverallU-Factor`(計(jì)算或指定整體傳熱系數(shù))。三、選擇典型氣象年（TMY或EPW文件）的重要性在于，它提供了一個(gè)代表當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鞯?、包含全年所有天氣?shù)據(jù)的綜合數(shù)據(jù)集。這使得全年能耗模擬能夠更真實(shí)地反映建筑在典型氣候條件下的能源需求，從而更準(zhǔn)確地評(píng)估建筑的能耗表現(xiàn)、評(píng)估不同設(shè)計(jì)方案的節(jié)能效果、預(yù)測(cè)建筑運(yùn)營(yíng)成本以及滿足建筑性能評(píng)價(jià)和規(guī)范要求。如果缺少典型氣象年數(shù)據(jù)，可以利用測(cè)得的氣象站逐時(shí)數(shù)據(jù)或根據(jù)基本氣象參數(shù)生成的合成氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行替代。但需要注意：實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可能只覆蓋部分年份，存在數(shù)據(jù)缺失或異常；合成氣象數(shù)據(jù)雖然能反映基本氣候特征，但其逐時(shí)細(xì)節(jié)（如云量、太陽輻射等）可能與實(shí)際情況存在偏差，從而影響模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在使用替代數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)了解其局限性，并在結(jié)果解讀時(shí)保持謹(jǐn)慎。四、該辦公樓能耗的主要特點(diǎn)是：1.采暖能耗占比非常高：采暖能耗占總能耗的60%，表明建筑在冬季的采暖負(fù)荷較大，或供暖溫度設(shè)置較高，或保溫性能有待提高。2.制冷需求存在：制冷能耗占總能耗的20%，說明該辦公樓位于夏季炎熱地區(qū)，或建筑內(nèi)部得熱較大（如太陽得熱、人員設(shè)備散熱），導(dǎo)致需要空調(diào)制冷。3.能耗構(gòu)成相對(duì)均衡：除暖通空調(diào)（80%）外，照明能耗占10%，表明照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)合理或建筑自然采光條件較好?？赡艽嬖诘哪芎膯栴}或需要進(jìn)一步分析的方向：*采暖系統(tǒng)效率：采暖能耗占比過高可能暗示供暖系統(tǒng)效率不高或控制策略不佳。*圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能：需要檢查外墻、窗戶、屋面的保溫隔熱效果，特別是非采暖地區(qū)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。*空調(diào)系統(tǒng)選型和運(yùn)行：檢查空調(diào)系統(tǒng)的能效比（EER/COP）、控制策略是否合理。*內(nèi)部得熱：分析太陽輻射得熱、照明得熱、人員設(shè)備散熱等內(nèi)部熱源的貢獻(xiàn)。*季節(jié)性負(fù)荷變化：深入分析夏季和冬季的能耗構(gòu)成，以及過渡季的負(fù)荷特點(diǎn)。五、設(shè)置參數(shù)化研究的方法：1.選擇參數(shù)：確定要研究的建筑性能參數(shù)，例如窗戶的SHGC值、外墻的U值、外墻的窗墻比、供暖設(shè)定溫度等。2.設(shè)定參數(shù)水平：為選定的參數(shù)設(shè)定一系列不同的數(shù)值（水平）。例如，如果研究SHGC，可以設(shè)置0.3,0.5,0.7三種水平；如果研究窗墻比，可以設(shè)置0.2,0.3,0.4三種水平。3.運(yùn)行模擬：對(duì)每個(gè)參數(shù)水平組合，運(yùn)行一次完整的全年能耗模擬。4.收集輸出結(jié)果：記錄每個(gè)模擬案例的關(guān)鍵輸出結(jié)果，主要是總能耗、采暖能耗、制冷能耗等。5.比較分析：對(duì)比不同參數(shù)水平下的輸出結(jié)果，分析參數(shù)變化對(duì)建筑能耗的具體影響程度和趨勢(shì)。六、具體的、可量化的設(shè)計(jì)改進(jìn)建議：1.提高外墻保溫性能：將外墻保溫層厚度增加至200mm，采用導(dǎo)熱系數(shù)更低的保溫材料（例如聚苯板改為巖棉板，導(dǎo)熱系數(shù)降低約0.03W/(m2·K)）。預(yù)期效果：可降低外墻的U值至0.25W/(m2·K)左右，全年減少建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)相關(guān)能耗約5-10%。2.提高窗戶能效等級(jí)：將所有窗戶更換為SHGC更低（例如0.3）且U值更?。ɡ?.5W/(m2·K)）的節(jié)能窗戶。預(yù)期效果：顯著降低建筑的熱損失和太陽輻射得熱，預(yù)計(jì)可減少全年總能耗約8-15%。3.優(yōu)化照明設(shè)計(jì)與控制：在滿足照度要求的前提下，采用光效更高的LED光源，并將公共區(qū)域照明安裝光感探測(cè)器或定時(shí)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)按需照明。預(yù)期效果：將照明能耗降低20-30%，同時(shí)減少相應(yīng)的設(shè)備散熱，對(duì)空調(diào)負(fù)荷也有積極影響。七、設(shè)定室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度的重要性在于，它是計(jì)算建筑采暖和制冷負(fù)荷以及評(píng)估系統(tǒng)能耗的基礎(chǔ)依據(jù)。建筑能耗模擬正是通過比較建筑在特定氣候條件下、根據(jù)設(shè)定的室內(nèi)外溫度差所產(chǎn)生的負(fù)荷，以及運(yùn)行供暖/制冷系統(tǒng)滿足該負(fù)荷所需的能耗，來評(píng)估建筑的節(jié)能性能。對(duì)于有特殊溫度要求的區(qū)域，應(yīng)在模擬中予以區(qū)分處理：1.設(shè)置不同的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度：在模型中為特殊區(qū)域（如實(shí)驗(yàn)室22°C，數(shù)據(jù)中心24°C）和普通區(qū)域（如辦公區(qū)18°C）分別設(shè)定不同的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度。2.分別計(jì)算負(fù)荷和能耗：模擬軟件