DeST系列讲座3-验证DeST系列讲座3-验证.pdf

建筑环境设计模拟分析软件 DeST 第三章、建筑热环境动态模拟结果的验证 清华大学 张晓亮 谢晓娜 燕 达 江 亿 张晓亮，男，1981 年 7 月生，大学，在读硕士研究生 100084 北京清华大学建筑学院建筑技术科学系 （010 zhangxl02@mails.tsinghua.edu.cn 摘要 建筑热环境模拟软件结果的可靠性是其用于生产实践的重要前提，本章首先介绍了建筑 热环境模拟软件在容易出现问题的三个方面以及针对这三方面的问题所发展出的验证方法： 理论验证、程序间对比验证及实验验证。在此基础上，详细介绍了 DeST 所进行的这三种验 证的验证特点、验证方法及验证结果。通过上述验证，说明了 DeST 模拟计算结???的准确性 和可靠性。 关键字 验证 理论验证 程序间对比验证 实验验证 Abstract Since the veracity of the result of the building simulation software is the precondition that it can be used in practice, the errors which are often appear in the software is presented firstly, then this paper introduces three kinds of methods of validation developed base on these errors: analytical tests, inter-model comparisons and empirical validation. Then the characteristics, methods and results of these three kinds of methods are explained in detail. With these validations, the reliability of the result of DeST can be proved. Key Word: Validation, Analytical Tests, Inter-Model Comparisons, Empirical Validation 一、验证方法 怎样保证建筑热模拟软件给出的结果能够正确地反映其实际模拟对象？这是建筑热模 拟领域一直探讨的问题。在七十年代初出现建筑模拟软件时，就开始提出了这个问题。为此， 在美国、加拿大、日本等地都曾专门建造了实验性建筑进行测试，期望能够对模拟软件加以 验证，但经实验发现，测得的结果与模拟结果总是难以吻合，后经研究发现，由于建筑热状 况受多种因素的影响，且难以全部精确测定，因此无法用实际建筑进行严格的测试比较。 真正要验证模拟软件的正确性，首先要弄清楚可能出现问题的原因，根据各种可能出现 问题的来源，设计检验或验证的方法。根据分析模拟软件产生错误的原因主要有三种：程序 及计算方法的问题，包括算法错误，计算不收敛，代码错误等等；物理细节参数设定问题， 如对流换热系数确定等；某些假设的合理性问题，如将三维传热简化为一维传热进行模拟， 表面对流换热系数的常量近似等等。针对这些问题，经过近二十年的研究，基本上发展出一 套建筑热环境模拟分析程序验证的系列方法，主要包括以下三种验证方法：理论验证、程序 间对比验证和实验验证[1][2]。 理论验证是指在某些特定的能求得理论解析解的工况下，将数值模拟结果与理论解析结 - 1 - 果进行对比，对模拟结果进行验证，这种方法可以有效地找出由于编程错误和算法不当所引 起的问题。对建筑热状况求解来说，能求得理论解析解的有两种工况：一种是外温、太阳辐 射、室内发热量等影响建筑热状况的因素（以下简称为“热扰”