[发明专利]一种基于EnergyPlus与CFD耦合的大空间建筑能耗预测方法

说明书

本发明公开了一种基于EnergyPlus与CFD耦合的大空间建筑能耗预测方法，通过EnergyPlus能耗模拟软件计算出大空间建筑墙体的内表面温度，作为CFD软件模拟的温度边界条件，并用CFD计算出墙体的内表面对流换热系数以及室内温度场，将内表面对流换热系数与室内温度场作为EnergyPlus的初始条件进行能耗计算，得到基于EnergyPlus和CFD耦合策略的能耗模拟结果。该方法可以减少热分层现象引起的能耗模拟误差，从而增加能耗模拟的准确度、有效性和可靠性，对绿色建筑能耗分析计算具有十分重要的意义。

技术领域

本发明涉及建筑能耗预测技术领域，具体涉及一种基于EnergyPlus与CFD耦合的大空间建筑能耗预测方法。

背景技术

随着能源危机的加重，节能建筑的设计得到越来越多的重视。为了减少能源消耗,需要对建筑物的能耗水平进行预测,以便进行节能设计。现阶段，利用能耗模拟软件对建筑能耗进行模拟是预测建筑能源消耗水平最常用的方法。能耗模拟软件在计算时，默认室内空气是完全混合的，然而，实际情况是，对于大空间建筑，由于重力作用，内部空气会形成自然对流，密度较小的热空气上升，密度较大的冷空气下降，最终导致热分层现象。受热分层现象的影响，能耗模拟软件对大空间建筑进行能耗计算时必然会产生一定的误差，从而造成模拟结果与实际情况不符甚至相差较大。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，为了减少热分层现象引起的能耗模拟误差，增加能耗模拟的准确度，本发明提供一种基于EnergyPlus(建筑能耗模拟软件)与CFD(计算流体动力学软件)耦合的大空间建筑能耗预测方法，可以减小模拟误差，提高准确度。

本发明所采用的技术方案是：一种基于EnergyPlus与CFD耦合的大空间建筑能耗预测方法，包括如下步骤：

(1)收集所研究建筑的相关信息，包括：建筑平面图、建筑围护结构信息、建筑所在地典型气象年数据、建筑室内环境设计参数、暖通空调系统信息、室内人员活动信息、耗电设备信息、照明灯具信息；

(2)根据所研究建筑的建筑平面图，建立CFD模型和EnergyPlus模型；

(3)将步骤(2)所建立的EnergyPlus模型导入EnergyPlus中，设定传热算法，依次输入步骤(1)中的建筑围护结构信息、建筑所在地典型气象年数据、建筑室内环境设计参数、暖通空调系统信息、室内人员活动信息、耗电设备信息及照明灯具信息；设定结果输出，进行一次EnergyPlus能耗模拟，得到建筑墙体的内表面温度；

(4)将步骤(2)所建立的CFD模型导入ICEM(前处理软件)中，进行网格划分，并将划分的网格导入Fluent中；将步骤(3)所得到的建筑墙体的内表面温度作为CFD模拟的部分边界条件输入到Fluent中，结合Fluent中设定的风口边界条件进行室内热环境模拟；

(5)从Fluent中输出建筑墙体的内表面对流换热系数及室内温度场，并将所述室内温度场整合为室内温度分布曲线；

(6)将从步骤(5)中所得到的建筑墙体的内表面对流换热系数及室内温度分布曲线输入EnergyPlus中，进行二次EnergyPlus能耗模拟；

(7)对所研究建筑进行实地能耗监测，获取所述建筑的实测能耗数据；

(8)将步骤(3)得到的一次能耗数据与步骤(6)得到的二次能耗数据以及步骤(7)得到的实测能耗数据进行对比分析。

进一步地，步骤(2)中，所述CFD模型是通过SketchUp(草图大师软件)建立的三维几何模型，所述EnergyPlus模型是通过SketchUp的插件Legacy OpenStudio建立的三维几何模型。