一种基于未来气候变化下被动式住宅建筑能耗预测的方法

1.本发明属于被动式住宅能耗模拟预测技术领域，涉及一种基于未来气候变化下被动式住宅建筑能耗预测的方法。


背景技术：

2.目前，我国正处于城镇化的快速发展阶段，所产生的建筑能耗量是远远超出工业和交通能耗量。对于建筑行业而言，绿色发展已成为了21世纪解决能源消耗与环境问题的建筑新方向。而作为城市化快速发展承载体的居建建筑降低能耗，提高能源利用率更是重中之重；被动式住宅建筑具备更加节能，人居环境更加舒适等优点，且对全国绿色建筑事业发展会起到巨大的引领和推动作用。但在气候变化下，被动式建筑的能耗预测是存在波动性的，因此就需要提出一种基于未来气候变化下被动式住宅建筑能耗预测的方法，以解决在未来气候变化下，被动式住宅建筑能耗预测问题。


技术实现要素：

3.发明目的：本发明的目的是提供了一种基于未来气候变化下被动式住宅建筑能耗预测的方法，解决气候变化带来的，当前能耗模拟结果不适用未来气候下建筑能耗模拟问题。
4.技术方案：本发明所述的一种基于未来气候变化下被动式住宅建筑能耗预测的方法，具体操作步骤如下：
5.(1)、根据nasa发布的典型气象年数据(tmy)利用morphing方法降尺度预测未来2050s、2080s气候数据；
6.(2)、设定步骤1气候条件后，根据具体建筑(既有的城市被动式住宅建筑) 的外围结构参数和室内热扰参数，构建被动式住宅建筑三维模型；
7.(3)、将生成的未来气候气象文件和创建的被动式住宅建筑三维模型导入至 openstudio中，模拟预测未来气候变化下被动式住宅建筑的能耗情况。
8.进一步的，在步骤(1)中，所述未来气候气象文件是基于ipcc发布的中高速发展模式b1排放情景的条件而生成；
9.其根据具体建筑所处建筑城市的建筑气候区的不同进行划分。
10.进一步的，在步骤(2)中，所述外围结构参数包括对墙传热系数、屋顶传热系数、外窗传热系数和窗墙比的设定；
11.所述室内热扰参数包括室内夏季制冷温度和冬季供暖温度、建筑用能设备功率密度及住宅室内人员作息时间的设定。
12.进一步的，所述的建筑用能设备功率密度是根据其是否涵盖供暖设备及供暖设备的种类来进行划分。
13.进一步的，所述供暖设备的种类包括燃烧燃料热源和电热型热源；
14.其中，所述的燃烧燃料热源包括地暖、壁挂炉和暖气片；
15.所述的电热型热源包括空调、电暖器及电热毯。
16.进一步的，所述住宅室内人员作息时间的设定是根据居住在被动式住宅建筑模型内的人员百分比进行划分。
17.另外，在步骤(2)中，具体的，将建筑能耗参数(具体建筑的外围结构参数和室内热扰参数)参照被动式住宅建筑的建筑能耗参数所处的标准对被动式住宅建筑进行参数限定，满足我国被动式超低能耗建筑技术导则(试行)(居住建筑)规定参考值。
18.进一步的，室内热扰参数中的气候条件根据城市所处不同建筑气候区的温度进行划分。
19.有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点是：本发明提出了基于未来气候变化下被动式住宅建筑的能耗模拟，气候的变化会影响被动式住宅建筑的能耗，通过生成未来气候文件，依据被动式超低能耗建筑技术导则(试行)(居住建筑)给定的参考值定义被动式建筑的建筑能耗参数，再依据国家居住建筑相关标准规范被动式建筑室内热扰参数，运用软件openstudio模拟预测被动式住宅建筑当前及未来的能耗情况，可以根据气候变化的影响，预测当前被动式住宅建筑的能耗情况，根据被动式住宅建筑的能耗变化情况，在不同建筑能耗参数和室内热扰参数的能耗情况做出预测。
附图说明
20.图1是本发明的操作流程示意图；
21.图2是本发明所述中构建的被动式住宅建筑类型；
22.图3是本发明中构建的被动式住宅建筑类型的模拟结果。
具体实施方式
23.下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
24.如图1所示，本发明所述的一种基于未来气候变化下被动式住宅建筑能耗预测的方法具体操作步骤如下：
25.一，基于nasa发布的典型气象年数据(tmy)，利用降尺度morphing生成未来2050s、2080s气候气象文件；
26.所述未来气候气象文件是基于ipcc发布的中高速发展模式b1排放情景的条件而生成；其根据具体建筑所处建筑城市的建筑气候区的不同进行划分；
27.根据nasa发布的典型气象年(tmy)气候气象数据，选自历史气象数据(通常为过去30年)中最典型的月份，包括水平总辐射、干球温度及露点温度的极大值、极小值和平均值、风速的极大值和平均值共九项；以近30年的月平均值为依据，从近10年的资料中选取一年其各月接近30年的平均值作为典型气象年；基于ipcc发布的气候模拟情景选择更接近中国未来的可持续发展模式 b1排放情景，利用降尺度morphing方法预测未来2050s、2080s气候气象条件；
28.按照如下方法确定基准圆：
29.二，被动式住宅建筑模型构建；未来气候气象文件生成后，根据具体建筑的外围结构参数和室内热扰参数，构建被动式住宅建筑三维模型；
30.所述外围结构参数包括对墙传热系数、屋顶传热系数、外窗传热系数和窗墙比的
设定；
31.所述室内热扰参数包括室内夏季制冷温度和冬季供暖温度、建筑用能设备功率密度及住宅室内人员作息时间的设定；室内热扰参数的未来气候气象文件依据建筑所处建筑城市的建筑气候区的不同进行划分；
32.建筑能耗参数满足被动式住宅建筑不同建筑气候区相关标准规范；
33.为了对被动式住宅建筑进行能耗模拟，对于被动式住宅建筑围护结构参数的满足规范标准进一步定义，对其进行能耗模拟预测；
34.三，被动式住宅建筑规范室内热扰参数；其热扰参数即最低和最高室内温度、建筑围护结构传热系数、建筑用能设备功率密度及居住建筑内人员(住宅室内人员作息时间)的活动情况；
35.其中，被动式住宅建筑中建筑用能设备是否涵盖供暖设备及供暖设备的种类划分；所述供暖设备的种类分为燃烧燃料热源和电热型热源，地暖、壁挂炉和暖气片这类的供暖设备属于燃烧燃料热源，空调、电暖器及电热毯这类的供暖设备属于电热型热源；
36.通过被动式住宅建筑的是否存在供暖设备以及供暖设备种类限定被动式住宅建筑三维模型，实现被动式住宅建筑的类型划分；
37.被动式住宅建筑内人员活动情况根据居住在建筑内的人员百分比划分；
38.四，根据被动式住宅建筑围护结构参数结合室内热扰参数建立被动式住宅建筑的三维模型；
39.五，生成的未来气候气象文件和创建的被动式住宅建筑三维模型导入至 openstudio中，模拟预测未来气候变化下被动式住宅建筑的能耗情况。
40.其中，建立的被动式住宅建筑的三维模型满足夏热冬冷地区被动式居住建筑和室内热环境相关标准要求。
41.根据被动式住宅建筑型同供暖设备类型设定能耗参数，满足能耗标准要求建立不同种类的被动式住宅建筑的三维模型，进行未来能耗预测。
42.对于城市既有的被动式住宅建筑，通过对供暖设备的限定后，根据围护结构参数和热参数的需求，在类型库中查找到的被动式住宅建筑类型，从而进行能耗模拟预测，往后新建的被动式住宅建筑也可以根据相关被动式住宅建筑实例的对应类型，估测出其对应的能耗；本发明的预测方法中，每一类被动式住宅建筑只需要对其类别下根据建筑能耗参数构建的(典型)被动式住宅建筑模型进行能耗模拟，而不再需要对该类别下的每一栋建筑进行能耗模拟，减少了能耗模拟的工作量。
43.实施例1：
44.选取某省某市作为研究目标城市，某被动式住宅建筑为研究对象，对某市气候气象条件进行降尺度变形生成未来2050s、2080s气候气象条件，依据被动式住宅建筑相关建筑参数标准和被动式住宅室内热扰参数规范，建立被动式住宅建筑的三维模型，基于获得的气候文件导入建筑能耗模拟软件openstudio，模拟当前及未来该研究对象的建筑能耗。
45.确定选取城市为夏热冬冷地区，选取对被动式住宅建筑影响程度较大的建筑参数，即外墙传热系数、屋顶传热系数、外窗传热系数、窗墙比；被动式住宅建筑室内热扰参数，即夏季室内制冷设计温度、冬季室内供暖设计温度、cop、设备用能行为使用情况以及住宅建筑内人员活动作息情况；这些影响因素作为被动式住宅的能耗参数，估测被动式建筑
2050s、2080s能耗情况，模拟结果均满足被夏热冬冷地区动式住宅建筑能耗要求。
46.本发明能够预测未来气候变化下被动式住宅建筑的能耗情况，同时本发明还提供生成未来气候气象条件的方法，可根据社会环境选择合适的排放情景及可改变不同影响因素参数，预估未来气候下被动式住宅建筑能耗变化情况。
47.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。