模拟软件DeST的可应用性分析.doc

模拟软件DeST的可应用性分析(  摘 要：在应用模拟手段预测住宅室内热环境和评价住宅热性能时，首先需要确定的是模拟软件的可应用性。本文通过住宅房间室温计算结果与实测数据的分析比较，研究说明建筑热环境模拟软件DeST的可应用性。以北京市未安装空调的2户住宅为研究对象，对其中各个测试房间的室温进行模拟分析。最终的计算结果表示，对于各个测试房间，在客观反映了住户居住调节行为的实际影响后，都可得到房间计算室温与实测室温一致的变化趋势，并且计算误差在允许的范围内。这说明了DeST软件能够很好反映各个主要因素对实际住宅房间室温变化的影响状况。 关键词：住宅；DeST；计算室温；实测室温 中图分类号：P463.4  在住宅室内热环境变化规律的研究中，各类模拟软件得到了广泛的应用，由清华大学建筑环境与设备研究所近二十年研究开发的建筑热环境模拟软件DeST便是其中有代表性的软件之一。该软件基于状态与其它因素的影响程度区分开，如公式（1-1）所示： （1-1） 其中： （1-2） （1-3） 式中：为房间的计算室温；为时间的积分变量；为各个影响因素，包括室外气象因素和室内发热量；为房间通风换气所产生的热交换量；表示状态空间法中房间的空间特征值向量；则为采样后各个因素对室温的影响系数。 对公式（1-3）进行积分，并将其与公式（1-2）同时代入公式（1-1），得到： （1-4） 其中： （1-5） （1-6） 又房间通风换气的热交换量为： （1-7） 式中：为外温；为房间逐时的通风换气次数；为房间体积；为室内空气定压比热；为室内空气密度。 根据公式（1-7），公式（1-4）转换为： （1-8） 式（1-8）表示房间计算室温与实测室温一致性的分析应同时考虑房间通风换气次数的合理确定。如果调节通风换气次数能够使房间室温的模拟计算结果与实测数据保持一致的变化趋势，并且计算误差在允许的范围内变化，则说明模拟软件DeST对各个主要因素影响状况的反映是客观的；反之，如果调节通风换气次数，却不能获得房间计算室温与实测室温一致的结果，则说明模拟软件或模拟分析过程没有反映某个或某些因素对房间室温变化的实际影响状况。 研究对象 平面布局 在两个不同的住宅楼内，分别选取位于中间层的住宅为研究对象，图1表示出各个研究对象的平面布局及测试房间和测试仪器的位置。 图1研究对象的平面布局 室温测试 对各个测试房间，均采用Rhlog温度自记仪自动连续地记录房间室温，自记仪的测试精度为0.3 ℃，读数时间间隔为1 h，测试时间为1999－07－15～08－09。 室外气象因素和室内发热量的确定 住宅建筑所处的地理位置及建筑的平、立面布局决定了外温、太阳辐射、天空背景辐射等室外气象因素影响量的大小。外温由百叶箱内的温度自记仪逐时记录得到，太阳直射、散射辐射以及水蒸汽分压力的逐时数据由国家气象部门提供，由此可确定天空背景辐射的大小。 除了室外气象因素外，住宅的室内热环境还同时受到人体、照明灯具及电器设备等各个内热源的影响。经过对住户的调查，得到各个测试房间内热源如人体、照明灯具及电器设备的逐时发热状况，如图2所示。 图2测试房间内热源的逐时发热状况 计算结果分析 在上述的基础上，即可根据DeST软件、并通过调节房间的通风换气次数以模拟测试房间的室温变化，进一步将房间室温的计算结果与实测数据相比较，以此分析DeST软件对各个主要因素影响状况的反映程度。 需要指出的是，考虑换气次数初始值设定可能导致的计算误差，本文的研究范围只针对1999－07－19～08－09的计算结果。 换气次数的调节原则 首先，不考虑通风换气的影响，由DeST计算确定出外温、太阳辐射、天空背景辐射以及室内发热量等各主要因素对房间室温的综合影响程度，并将此定义为房间的密闭室温。图3同时表示出住户1测试房间计算密闭室温、实测室温以及外温的逐时变化趋势。 图3住户1测试房间计算密闭室温、实测室温及外温的逐时变化趋势 房间的计算密闭室温几乎总高于实测室温。外温的变化规律则是：在白天的时间内基本介于房间的计算密闭室温和实测室温之间；在夜晚的时间内却同时低于房间的计算密闭室温和实测室温。由此，考虑房间通风换气的影响，则在夜晚的时间内，加大通风换气次数可使房间的计算室温与实测室温保持相等，相应会降低白天时间房间计算室温的大小。于是，白天房间计算室温与实测室温和外温的相对大小就会有以下三种情况： 房间计算室温同时低于实测室温和外温； 房间计算室温同时高于实测室温和外温； 房间计算室温介于实测室温和外温之间 对于第一种情况，调节通风换气次数可使房间的计算室温与实测室温相等；而对于第二种和第三种情况，即使换气次数分别