一种提高建筑能量平衡的设计方法

摘要

本发明涉及一种提高建筑能量平衡的设计方法，通过对房子进行分析、产生能量、消耗能量、平衡生产量和消费的方式来提高建筑能量平衡。建筑提供了一个安全，实用，方便，舒适，愉快的生活；其可持续发展的特点和策略，有助于其市场推广；举行能量平衡的比赛，一队满分的产生房子所需要的尽可能多的能量，从而实现了零净能源消耗，通过平衡生产量和消费完成；通过能量平衡控制仪的使用，控制室内的能量，使其处在一个恒定的状态下，提高建筑的能量平衡。到了21世纪时，中国能源短缺的解决已经迫在眉睫，在竞争激烈的建筑行业，只有通过提高建筑能量平衡的设计方法的使用，以此在竞争激烈的环境下不至于跟不上时代的步伐。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑设计领域、能量平衡领域，本发明涉及一种提高建筑能量平衡的设计方法。 

背景技术

从长远来看，未来50年，中国的城市化率将提高到76%以上，城市对整个国民经济的贡献率将达到95%以上。都市圈、城市群、城市带和中心城市的发展预示了中国城市化进程的高速起飞，也预示着建筑业更为广阔的市场即将到来。2013年至2020年，中国建筑业将增长130%。建筑市场前景广阔，在2020年前，中国用于建筑项目的投资至少是1.5万亿。我国建筑蓝图蕴含着对节能材料和技术数万亿元的商机。 

由于经济的发展，建筑设计日益突飞猛进，为了与时俱进，在严峻的环境下生存，也成为了每位设计师的必修课。社会的发展，各项事业的进步对建筑设计的要求会更高，各种建筑的形式就会更加的丰富多彩。当下，在竞争激烈的建筑行业，要想脱颖而出，更是难上加难。那么，就需要是提高建筑能量平衡的设计方法以求得到发展，只有通过一种提高建筑能量平衡的设计方法，才能实现这一目标。本专利则是通过对房子进行分析、产生能量、消耗能量、平衡生产量和消费的方式来提高建筑能量平衡，通过提高建筑能量平衡的设计方法的使用，以此在竞争激烈的环境下不至于跟不上时代的步伐。 

发明内容

本发明的目的是一种通过能量平衡控制仪来提高建筑能量平衡的设计方法； 

本发明的另一目的是提供通过对房子进行分析、产生能量、消耗能量、平衡生产量和消费的方式来提高建筑能量平衡；

本发明的另一目的是提供一种提高建筑能量平衡的设计方法来达到发展建筑行业的目的。

本发明提出的提高建筑能量平衡的设计方法，所述设计方法使用能量平衡控制仪，控制室内的能量，使其处于一个恒定状态，通过过程数据采集电路、能量参数计算电路、用能系统模型和分析结果输出集实现；其中： 

所述过程数据采集电路采集工业过程设备的指定时间内的工业过程数据，并按照仪表位号将所述工业过程数据输入所述能量参数计算电路；

所述能量参数计算电路中包括数据结构关联数据库和能量计算电路，所述数据结构关联数据库根据所述工业过程数据计算出对应的中间数据，并将所述中间数据输入所述能量计算电路；所述能量计算电路包含对应各能量介质的能量计算模型，所述能量计算模型调用所述中间数据和工业过程数据计算并输出对应的焓、熵和畑，之后将所述能量介质的焓值输入到相应用能系统模型中；

所述用能系统模型根据所述能量介质的焓值，计算系统能量指标、收入项与支出项比例、能量衡算指标、能量分布指标，并将计算结果输入分析结果输出集中生成能量平衡表； 

所述工业过程数据包括质量参数、流量参数、电量参数、平均压力参数、平均温度参数，所述数据结构关联数据库包括对应各能量介质的工艺过程混合气体组分表、折标系数表、饱和蒸汽热力学数据表、过热蒸汽热力学数据表、混合气体热力学参数总表和液体热力学参数表；

所述能量计算电路的能量计算模型包括燃料能量计算模型、蒸汽能量计算模型、混合液体能量计算模型和混合气体能量计算模型；

所述系统能量指标包括一次能源和二次能源的系统供给能E供给，原料带入用能系统的输入能输入、系统回收能回收，离开的能量介质带出的系统排出能排出，在不同输出源中分布的系统输出能输出； 

所述能量平衡指标包括能量回收率、能量输出率、能量排出率、能量利用率，其中所述能量回收率、能量输出率、能量排出率的总和为1；所述能量利用率为所述能量回收率与能量输出率的和； 

所述能量分布指标包括系统输入能输入在不同输入源中的分布、系统排出能E排出在不同排出源中的分布、系统输出能输出在不同输出源中的分布、系统回收能E回收的分布；

具体步骤如下： 

(1)通过过程数据采集电路采集建筑过程设备的过程数据，并将所述过程数据输入能量参数计算电路；所述能量参数计算电路中的数据结构关联数据库根据所述建筑过程数据计算出对应的中间数据，并将所述中间数据输入所述能量参数计算电路中的能量计算电路，所述能量计算电路包含对应各能量介质的能量计算模型，所述能量计算模型调用所述中间数据和建筑过程数据计算并输出对应的焓、熵和畑；

(2)建立用于表示用能系统中各建筑过程设备属性的建筑过程设备属性表，模型内容包括设备名称、设备输入输出能量介质名称、建筑设备之间的连接关系、能量参数；其中能量参数为能量介质的焓，所述焓即为所述能量介质的能量值； 

(3)以实际的建筑用能系统为对象，采用层次化的方式，通过所述建筑设备之间的连接关系配置用能系统模型；所述用能系统模型包括总用能系统和子用能系统，所述子用能系统包含子用能系统属性，所述总用能系统包括总用能系统属性以及子用能系统属性； 

(4)从所述子用能系统的输入输出物流中选取能量介质作为所述总用能系统的输入输出物流，并指定各能量介质的能量值类别；其中能量值类别包括系统供给能、系统输入能Eii5a、系统回收能E、系统输出能系统排出能Efttii； 

(5)根据所述能量值计算系统能量指标、收入项与支出项比例、能量衡算指标、能量分布指标，并将计算结果生成能量平衡表。

通过能量平衡控制仪的使用，控制室内的能量，使其处在一个恒定的状态下，提高建筑的能量平衡。 

房间的属性为卧室、客厅、洗手间和餐厅，卧室所对应的要求是必须采光且温差变化不大；客厅所对应的要求是应当采光且应当温差变化不大；洗手间所对应的要求是可以采光且温差变化可以稍大；餐厅所对应的要求是可以采光且温差变化可以稍大。 

本发明的有益效果在于：

具体地说，本发明的优点如下：社会的发展，各项事业的进步对建筑设计的要求会更高，各种建筑的形式就会更加的丰富多彩。当下，在竞争激烈的建筑行业，要想脱颖而出，更是难上加难。那么，就需要是提高建筑能量平衡来寻求发展，只有通过一种提高建筑能量平衡的设计方法，才能实现这一目标。提高建筑能量平衡的设计方法为人类文明创造财富，能起到保护生态环境，推进科技创新，体现人文景观和谐的作用。

本发明涉及一种提高建筑能量平衡的设计方法，通过能量平衡控制仪的使用，控制室内的能量，使其处在一个恒定的状态下，提高建筑的能量平衡。设计师要提供了一个安全，实用，方便，舒适，愉快的生活，符合宜居的要求，配备直观的房子管制，尽可能满足目标客户的独特需求和欲望；房子在市场流通中必须活跃。房子本身已具备强大的吸引力，再加上优质的工艺。必定很容易卖出，实力才是胜负的关键，激起购房者买房的欲望，这就形成了市场购买力的前提；房子必须具备可持续发展的特点，这在购房的竞争中，是一个很好的优势。还要有相应的策略，针对市场前景做出有力的判断。有助于其在市场的购买力；房子为潜在购房者提供较高的价值，房子在不停得涨价，抓住购房者的心理特点，是房子不只是保值还要升值，才能为房子拓宽营销的市场，提高房子的价值；施工文件规范，使承包商产生一个精确的估计造价和建造房屋的设计团队来建造，房子的材料和设备在私营部门立即通过建立，时机的把握相当重要，抓住时间，切不可错失良机；举行能量平衡的比赛，一队满分的产生房子所需要的尽可能多的能量，从而实现了零净能源消耗，通过平衡生产量和消费完成，再进行综合性的评估，以此来形成提高建筑能量平衡的设计方法。通过能量平衡控制仪的使用，控制室内的能量，使其处在一个恒定的状态下，提高建筑的能量平衡。如今，在竞争激烈的建筑行业，要想脱颖而出，更是难上加难。那么，就需要是拓宽市场前景以求得到发展，只有通过一种提高建筑能量平衡的设计方法，才能实现这一目标。本专利则是同时通过对房子进行分析、产生能量、消耗能量、平衡生产量和消费的方式来提高建筑能量平衡，通过提高建筑能量平衡的设计方法的使用，以此在竞争激烈的环境下不至于跟不上时代的步伐。 

附图说明

图1为提高建筑能量平衡的设计方法流程示意图； 

图2为提高建筑能量平衡的设计方法实施步骤示意图；

图3为建筑与能源关系示意图；

图4为使用提高建筑能量平衡的设计方法后的能源对比示意图；

图5为建筑能量来源与贮存平衡的示意图；

图6为建筑与能量平衡关系示意图；

图7为建筑能量平衡说明示意图； 

图8为建筑能量平衡控制仪示意图；

图9为温室大棚内的空气热量平衡关系示意图。

图中标号：1. 能量来源Q_F，2. 能量贮存Q_S，3.太阳辐射，4.辐射散热冷却，5.水蒸气散热，6.风，7.照明，8.人体散热，9.冷房设备，10.通风，11.暖房设备，12.透窗辐射，13.辐射散热冷却，14.地面烤热，15.能量平衡控制仪。 

具体实施方式

本发明的原理如下:

堆体的温度不仅受到堆体内各种理化性质的影响，还受堆体所处环境温度的影响。从热量平衡的角度研究室内空气温度从日出到日落这段时间，且天气晴朗的条件下的变化情况。由室内空气的热量平衡关系可得

qt+qd=qh+qr+ql

式中，qt，qd，qh，qr及ql分别为太阳辐射热量、室内空气从堆体获得的热量、室内外交换的热量、从室内排出的气体带出的热量及从室外进入室内的空气吸收的热量，写成微分形式为

dqt+dqd=dqh+dqr+dql

 qt：太阳辐射热量 qd：室内空气从堆体获得的热量 qh：室内外交换的热量

qr：从室内排出的气体带出的热量 ql：从室外进入室内的空气吸收的热量

与研究温室内空气温度变化规律的时间段一样，只考虑日出到日落这段时间内，天气晴朗条件下的堆肥热量平衡关系。对堆体而言，在堆肥化过程中，堆体的能量来源一部分是由微生物分解有机物释放热量。由堆体的热量平衡关系可得

Qs+Qt=Qw+Qz+Qh

式中，Qs，Qt，Qw，Qz和Qh分别表示生化反应热、堆体吸收的太阳辐射热量、物料升温吸热、水分蒸发从堆体吸收的热量和堆体向周围环境散失的热量。对应于dt时间段内的输入堆体热量dQr和从堆体输出的热量dQc分别为

dQr=dQs+dQt

dQc=dQw+dQz+dQh

 蒸发器能量平衡公式：

式中  

式中：S 为海水中的含盐量(g/kg)；Sb、Sf 为浓海水和海水浓度(1×10- 6)；Qe 为蒸发器中换热量(kJ)；Ae 为蒸发器换热面积(m2)；Ue 为蒸发器换热系数(kJ/(m2·℃))；mf，mb，md 分别为海水上水量、浓盐水排放量和产水量(kg/s)。

如说明书附图所示，通过计算机软件操作来实现符合要求的建筑设计，可以轻松准确的了解建筑的方位布局。此外也可以根据需要确定建筑功能的布置，将建筑所需要的功能空间进行合理利用。此专利技术的实现先要融合三种技术系统来实现，第一是建筑受光分析系统，这是一种能够通过太阳辐射对建筑表面形成的太阳辐射程度（这些程度受到建筑材料和结构的影响）来判断建筑受光情况；第二种是周边风压和风向对建筑的散热情况，如冬季的北方会加速建筑温度的流失；第三种是计算机的智能化分析，就是根据前面两步得到的温度流逝的数据，来妥善将同一属性的功能空间进行集中，这个属性的设置可以以采光为重点考虑，也可以由温度流逝情况来重点考虑。有了这三种技术，通过一个软件平台进行融合，就可以计算出所需要的建筑体量关系。借此在这个体量关系上做到进一步的节能设计，本专利致力于发展可持续发展战略进入建筑领域的必要技术。作为体量计算必不可少的环节，计算机的运用是通过精确的公式换算，编入本发明需要的验收标准。 

所述用能系统模型是以用能系统为对象建立的数据结构关系，包括总用能系统和子用能系统，所述子用能系统包含子用能系统属性，所述总用能系统包含总用能系统属性及子用能系统属性；所述子用能系统属性包括子用能系统的系统结构、能量介质方向、能量介质名称和能量介质数据结构；所述子用能系统的系统结构表示所述子用能系统的输入输出物流；所述总用能系统属性包括总用能系统的系统结构、能量介质方向、能量介质名称和能量介质数据结构；所述总用能系统的系统结构表示所述总用能系统的输入输出物流，总用能系统的输入输出物流从所述子用能系统结构中选取。 

1、设计师要提供了一个安全，实用，方便，舒适，愉快的生活，符合宜居的要求，配备直观的房子管制，尽可能满足目标客户的独特需求和欲望； 

2、房子在市场流通中必须活跃。房子本身已具备强大的吸引力，再加上优质的工艺。必定很容易卖出，实力才是胜负的关键，激起购房者买房的欲望，这就形成了市场购买力的前提；

3、房子必须具备可持续发展的特点，这在购房的竞争中，是一个很好的优势。还要有相应的策略，针对市场前景做出有力的判断。有助于其在市场的购买力；

4、房子为潜在购房者提供较高的价值，房子在不停得涨价，抓住购房者的心理特点，是房子不只是保值还要升值，才能为房子拓宽营销的市场，提高房子的价值；

5、施工文件规范，使承包商产生一个精确的估计造价和建造房屋的设计团队来建造，房子的材料和设备在私营部门立即通过建立，时机的把握相当重要，抓住时间，切不可错失良机；

6、举行能量平衡的比赛，一队满分的产生房子所需要的尽可能多的能量，从而实现了零净能源消耗，通过平衡生产量和消费完成，通过能量平衡控制仪的使用，控制室内的能量，使其处在一个恒定的状态下，提高建筑的能量平衡。再进行综合性的评估，以此来形成提高建筑能量平衡的设计方法。

这种分析方法从几个方面来考虑：首先是建筑空间属性，比如卧室和客厅都布置于南侧，并存有一定的模数，则建筑会优先把此类功能的空间向南布置。再次是以体量模块的方式确保整个建筑最需要控制温度的区域（即与外部环境温差最大的区域），将这些区域集中起来，确保减少能量流失的表面积。此种分析方法可以在先确定建筑轮廓的情况下进行分析，也可以直接根据分析来得出最适合的建筑节能体量。接下来是网格分析，对建筑空间的每一个单位网格进行温度数据的模拟分析，再对其单位具象化为房间的模数，形成完整的建筑空间布局方案。 

民间蕴藏着强大的实际购买力，或许楼市的变化可以管窥一斑:在刚刚过去的半年中,楼市经历了从谷底到巅峰的过程,楼市供不应求的情况再现,楼价历史高位,发展商惜售再现……这一切丝毫没影响到楼市的销售和购买,数据显示楼市成交两旺,直接成就了很多房地产发展商创出历史最佳业绩,达到了行业的巅峰。 

本专利所要解决的关键问题是如何同时引用采光数据和受气压影响的温度数据。就当前的分析软件，模拟采光和模拟流体环境的软件是分离的，然而在本专利的分析中，采光软件所要分析的主要是建筑受采光以及阳光热辐射对建筑温度的影响，而流体力学软件所要模拟的是周边风环境或湿度环境对建筑造成的能耗流失情况，而这个能耗流失主要是以温度的流失为主要数据的，从这里可以得出，其实我们所共同需要运用到的是温度流失的数据。这样就可以以采光软件为基础平台，在此基础上布设插件，它可以自动将风环境模拟过的温度流失数据放进来进行第二层模拟，就找到了两者的兼容方法。 

此外，智能化分析方式也是本专利需要解决的问题，这里所需要解决的数据问题其实是建立在已经得出的完整温度流失数据基础上，即“小型BOX”所表达出的温度信息。有了这个立体信息数据，再根据房间功能的大小比例模数信息和设计师输入的功能房间数量信息，将其重组为符合房间功能需要的方案设计，此外就是将具备向阳属性的房间自动南至（建筑处于北半球情况下），抓住了这两点就可以轻易快速的实现智能分析，把方案展现在设计师的面前。 

本发明的优势： 

确立所需要的一切建筑信息和环境信息，将这些信息输入计算机进行风环境及湿度环境的模拟，得出热量流失信息。在采光模拟软件平台上，利用插件导入风环境模拟的温度流失数据进行二层模拟。根据已获知的数据信息对每一个建筑空间网格进行计算，这些数据就作为将来房间布局的参考。在计算机中进行房间数量和属性的设置，比如居住建筑中卧室的属性为受光，恒温，那么空间布局中会自动将卧室布置在受光且能量流失少的部位。根据要求对建筑进行功能布置的分析，在智能分析中会属性相同的的功能区尽可能的集中于一体。

得出合理的房间功能安排数据和建筑体量数据，为建筑师确立方案提供依据。本技术要解决的问题是对于各种功能房间的数据参数和属性要求的优先选取，在真实布局时，可能会存在两种环境的矛盾，一面要求用于足够的采光，一面要求热损耗小，通风舒畅，当两种要求不能同事具备时，就要选取一个优先条件。这个条件可以先以默认的方式布置，但是可以当进行显示的时候，建筑房间边框会以不同的颜色进行显示，以提醒用户房间满足条件的完整程度。然后根据喜好可以编辑优先选择顺序，重新进行运算选取。 

二次计算是本发明的创新之处，他成功运用了不同软件的数据信息，模拟施加在建筑表面的风压和降温参数，以这些参数为参考再对室内进行二次计算，最后得出一套自动的建筑方案，大大提高了建筑设计节能的智能化程度。 

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的一个可行性实施例的具体说明，但是该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更，例如，等变化的等效性实施例，均应包含于本案的专利范围之内。一种提高建筑能量平衡的设计方法，首先确立所需要的一切建筑信息和环境信息，将这些信息输入计算机进行风环境及湿度环境的模拟，得出信息，并将收集到的信息数字化；根据已获知的数据信息对每一个建筑空间进行计算，这些数据就作为将来房间布局的参考，用来将房间内部信息转化为数字信息，根据要求对建筑进行功能布置的分析，透过了解建筑不同的功能分区及功能要求，切实得设计出符合建筑设计要求的房子，既满足了设计的要求又可以深度细化建筑的功能性，并且在智能分析中把属性相同的的功能区尽可能的集中于一体，这样就是完全符合一种提高建筑能量平衡的办法。楼市的好转直接成就了发展商的业绩,一些开发商5月份的时候突然发现在2008年底低迷的时候制定的年度销售目标太低太保守,于是匆忙调整全年销售目标。事实证明,这种调整是及时而明智的,等到6月底数据显示,大部分企业销售已完成去年2008年业绩的70%,有相当的企业销售收入直接超过了2008年全年的销售收入。 2008年全年销售跨入“百亿俱乐部”的企业一共有10家,在今年上半年已经有万科、保利、恒大等6家房地产企业的销售金额均突破100亿元,提前敲定“百亿俱乐部”的一席之地。其中,上半年万科中报销售金额首次突破300亿,达到307.6亿元。保利地产中报上半年销售面积252.43万平方米,同比增长164.41%;销售金额210.54亿元,同比增长168.18%;金地集团上半年销售面积84.47万平方米,同比增长77.46%;销售金额85.75亿元,同比增长72.47%。发展商的这些业绩是分享政策红利的结果,上半年信贷宽松,给楼市提供了良好的发展空间,发展商资金面宽松,消费者购买力强盛。从长远来看，未来50年，中国城市化率将提高到76%以上，城市对整个国民经济的贡献率将达到95%以上。都市圈、城市群、城市带和中心城市的发展预示了中国城市化进程的高速起飞，也预示了建筑业更广阔的市场即将到来。据预测，2011年至2020年，中国建筑业将增长130%。其中，2018年中国将超过美国成为全球最大的建筑市场，占全球建筑业总产值的19.1%。智能建筑市场前景广阔，在2020年前，中国用于节能建筑项目的投资至少是1.5万亿。我国建筑蓝图蕴含着对节能材料和技术数万亿元的商机。 

民间蕴藏着强大的实际购买力，或许楼市的变化可以管窥一斑:在刚刚过去的半年中,楼市经历了从谷底到巅峰的过程,楼市供不应求的情况再现,楼价历史高位,发展商惜售再现……这一切丝毫没影响到楼市的销售和购买,数据显示楼市成交两旺,直接成就了很多房地产发展商创出历史最佳业绩,达到了行业的巅峰。 

由于时代的发展和社会的进步，对建筑设计提出了更高的要求。建筑设计日益突飞猛进，为了与时俱进，不断地鞭策自己，设计至善尽美的建筑是建筑设计行业的最高目标，也是设计师最大的事业追求。社会的发展，各项事业的进步对建筑设计的要求会更高，各种建筑的形式就会更加的丰富多彩。在竞争激烈的建筑行业，要想脱颖而出，更是难上加难。那么，就需要通过提高建筑能量平衡的设计方法来寻求发展，只有通过一种提高建筑能量平衡的设计方法，才能实现这一目标。提高建筑能量平衡的设计方法为人类文明创造财富，能起到保护生态环境，推进科技创新，体现人文景观和谐的作用。 

本发明涉及一种提高建筑能量平衡的设计方法，通过对房子进行分析、产生能量、消耗能量、平衡生产量和消费的方式来提高建筑能量平衡。本发明涉及一种提高建筑能量平衡的设计方法，通过能量平衡控制仪的使用，控制室内的能量，使其处在一个恒定的状态下，提高建筑的能量平衡。 

设计师要提供了一个安全，实用，方便，舒适，愉快的生活，符合宜居的要求，配备直观的房子管制，尽可能满足目标客户的独特需求和欲望；房子在市场流通中必须活跃。房子本身已具备强大的吸引力，再加上优质的工艺。必定很容易卖出，实力才是胜负的关键，激起购房者买房的欲望，这就形成了市场购买力的前提；房子必须具备可持续发展的特点，这在购房的竞争中，是一个很好的优势。还要有相应的策略，针对市场前景做出有力的判断。有助于其在市场的购买力；房子为潜在购房者提供较高的价值，房子在不停得涨价，抓住购房者的心理特点，是房子不只是保值还要升值，才能为房子拓宽营销的市场，提高房子的价值；施工文件规范，使承包商产生一个精确的估计造价和建造房屋的设计团队来建造，房子的材料和设备在私营部门立即通过建立，时机的把握相当重要，抓住时间，切不可错失良机；举行能量平衡的比赛，一队满分的产生房子所需要的尽可能多的能量，从而实现了零净能源消耗，通过平衡生产量和消费完成，再进行综合性的评估，以此来形成提高建筑能量平衡的设计方法。 

如今，在竞争激烈的建筑行业，要想脱颖而出，更是难上加难。那么，就需要提高建筑购买性的方法以求得到发展，只有通过一种提高建筑能量平衡的设计方法，才能实现这一目标。本发明则是通过能量平衡控制仪的使用，控制室内的能量，使其处在一个恒定的状态下，提高建筑的能量平衡。在此设计方法的使用下，以此在竞争激烈的环境下不至于跟不上时代的步伐。