建筑环境设计模拟析软件DeST.PDF

建筑环境设计模拟分析软件 DeST 第二章、建筑动态热过程模型 清华大学 谢晓娜 宋芳婷 燕 达 江 亿 谢晓娜，女，1979 年 8月生，大学，在读博士研究生 100084 北京清华大学建筑学院建筑技术科学系 （010 xxna01@mails.tsinghua.edu.cn 摘要 本文介绍了 DeST 中基于状态空间法建立的建筑动态热过程模型。建筑热过程模型是一 切建筑热环境及建筑环境控制系统模拟分析的基础，因此本章首先介绍了建立建筑热过程模 型中的主要问题和基本方程，指出建立建筑热动态模型必须求解壁体传热的偏微分方程、必 须同时考虑构成房间的各个部件的影响以及房间之间的相互影响。以此为前提，详细介绍了 DeST对这些问题的处理方法和具体算法，并以实例阐明 DeST对建筑热环境的模拟分析。为 了突出状态空间法的特点，本章最后从算法和建立动态热过程模型的方式上对该方法与其他 几种方法进行了比较。 关键字 状态空间法 动态热模型 建筑热平衡 Abstract The dynamic building thermal process model of DeST based on State Space solution method is explained in this paper. The dynamic thermal model is the foundation to describe the physics of building thermal environment and its control systems, the problems encountered and the equations to be solved when constructing such a model is, therefore, presented first. It is necessary to solve the heat transfer equations of opaque envelopes correctly and to consider the interaction among components in a room and rooms in a building in details. The detail procedures on how to solve these problems and how to carry out a building thermal environment simulation by DeST are explained with examples. Finally, a comparison between State Space methods and other solution methods is made. Key Word: State-Space method, dynamic thermal process model, building heat balance 一、建筑热过程模拟的主要问题 建筑热过程模拟是一切建筑热环境及建筑环境控制系统模拟分析的基础。它的基本问题 就是给出在不同的气象条件下、不同的使用状况以及不同的环境控制系统（采暖空调系统） 作用下，建筑物内温度的变化情况。在此基础上就可以分析预测不同的建筑设计与围护结构 形式可能形成的室内温度状况，了解为了维持要求的建筑物热环境所需要消耗的冷热量，以 及不同形式的采暖空调系统作用在这一建筑中的运行品质。 要解决建筑热过程模拟的基本问题，必须根据实际的建筑热过程建立准确的物理模型和 数学模型。首先，应全面准确地归纳出影响建筑热过程的各种因素以及建筑热过程满足的物 理规律，并在此基础上建立相应的物理模型；然后，在此基础上建立准确表述建筑热过程的 数学方程。 1、建筑热过程模拟的物理模型 物理模型的示意如图 1 所示： 图 1 建筑热过程的物理模型 图 1 中各符号含义如表 1 所示： 表 1 建筑热过