(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211110615.0 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 浙江大学 地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘 路866号 (72)发明人 张俊伟　林小杰　钟崴　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 万尾甜　韩介梅 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06Q 50/08(2012.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种建筑集群负荷的快速 计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种建筑集群负荷的快速计 算方法， 该方法首先获取建筑集群中各单体建筑 的围护结构主要参数和天气数据； 构建一维稳态 传热方程计算建筑围护结构的基本耗热量， 从朝 向、 风力和高度三个方面附加修正； 利用基于Z传 递函数的冷负荷系数法计算通过围护结构传热 和外窗日射得热形成的冷负荷和人体、 照明、 设 备散热形成的冷负荷； 建立建筑内部空气和外界 环境热质交换的渗透负荷计算模型计算渗透负 荷； 建立基于巨正则系综理论的建筑冷热负荷计 算模型； 获取建筑负荷的历史数据集， 对比本发 明模型的负荷计算结果， 引入修正系数η对模型 进行修正， 再将各单体建筑负荷进行叠加， 即得 到建筑集群负荷。 本发明可实现建筑集群负荷的 快速计算和准确评估。 权利要求书3页 说明书5页 附图2页 CN 115455539 A 2022.12.09 CN 115455539 A 1.一种建筑集群负荷的快速计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1， 获取建筑集群中各单体建筑的围护结构主要参数和天气数据， 便于对建筑冷 热负荷进行计算； 步骤S2， 构建一维稳态传热方程， 计算建筑围护结构的基本耗热量， 从朝向、 风力和高 度三个方面附加修 正； 步骤S3， 利用基于Z传递函数的冷负荷系数法， 计算通过围护结构传热和外窗日射得热 形成的冷负荷以及人体、 照明、 设备散热 形成的冷负荷； 步骤S4， 基于巨正则系综理论， 构建建筑内部空气和外界环境热质交换的渗透负荷计 算模型， 计算 渗透负荷； 步骤S5， 综合以上步骤， 建立基于巨正则系综理论的建筑 冷热负荷计算模型； 步骤S6， 获取建筑冷热负荷的历史数据集， 对比S5中构建模型的负荷计算结果， 引入修 正系数 η对模型进 行修正， 将建筑集群中各单体建筑负荷进 行叠加， 即得到所述建筑集群负 荷。 2.根据权利要求1所述的一种建筑集群负荷的快速计算方法， 其特征在于， 所述的步骤 S1中： 所述各单体建筑的围护结构主要参数包括建筑各部分围护结构的组成材料、 面积、 窗 墙比、 体形系数以及各部分的传热系数 K； 所述天气数据为建筑所在地区的天气数据， 包括小时级的干球温度、 压力和风速数据。 3.根据权利要求2所述的一种建筑集群负荷的快速计算方法， 其特征在于， 所述的步骤 S2具体包括以下步骤： 步骤S21， 在集中供热场景下， 针对各部分围护结构构建一维稳态传热方程， 如式(1)， 得到建筑围护结构的基本耗热量 Qj： Qj＝KF(tn‑tw)α                        (1) 式中， K为外墙、 屋面或外窗的传热系数[W/(m2·K)]， F为外墙、 屋面或外窗传热面积 (m2)， tn为室内温度； tw为室外温度； α 为 温差修正系数， 可由 《民用建筑供暖通风与空气调节 设计规范》 (下称 《规范》 )查得； 步骤S22， 对基本耗热量Qj进行修正， 由 《规范》 查得建筑物的朝向修正系数βch、 风力附 加系数βf和高度附加系数βfg， 进一步由式(2)计算得到实际的耗热量 Q1： Q1＝Qj(1+βch+βf)(1+βfg)                   (2)。 4.根据权利要求3所述的一种建筑集群负荷的快速计算方法， 其特征在于， 所述的步骤 S3具体包括以下步骤： 步骤S31， 通过 稳态传热 方程(3)计算得到 外墙、 屋面、 外窗传热 形成的冷负荷： CLW＝KF(twl‑tn)                       (3) 式中， twl为外墙、 屋面或外窗的逐时冷负荷计算温度； 步骤S32， 计算 通过外窗日射得 热形成的冷负荷， 如式(4): CLc＝CclCCzDJmaxFc                           (4) Cz＝CwCnCs                               (5) 式中， CLc为透过玻璃窗进入的太 阳辐射得热形成的逐时冷负荷； CclC为透过无遮阳标准 玻璃太阳辐射冷负荷系数， Cz为外窗综合遮挡系数， Cw为外遮阳修正系数， Cn为内遮阳修正权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115455539 A 2系数， Cs为玻璃修正系数， DJmax为夏季日射得热因数最大值， 均可由 《规范》 查得， Fc为窗玻璃 净面积(m2)； 步骤S33， 通过人体、 照明和设备散热 形成的冷负荷可按公式(6)(7)(8)计算： 式中， CLrt、 CLzm、 CLsb分别为人体、 照明和设备散热形成的逐时冷负荷， W； n为人数， 为 群集系数； 分别为人体、 照明和设备冷负荷系数； Czm和Csb分别为照明和设 备修正系数； Qrt、 Qzm、 Qsb分别为人体、 照明和设备散热量， W。 5.根据权利要求4所述的一种建筑集群负荷的快速计算方法， 其特征在于， 所述的步骤 S4具体包括以下步骤： 步骤S41， 基于巨正则系综理论， 得到粒子热质交换过程的热力学基本微分方程， 如式 (9)： 式中， dS为系统达到平衡态时熵的微变； U为系统的热力学 能； P为系统的压力； V为系统 的体积； μ为粒子的化学势； N 为系统的摩尔数； T为系统的热力学温度； 步骤S42， 根据PV＝ n R T， 进一步得到熵变的微分形式(10)： 步骤S43， 通过积分计算求得从初始温度 Ti到终止温度Tf的热量变化， 如式(11)， 以此构 建建筑内部空气和外界环境热质交换的渗透负荷计算模型： 式中， ΔQ1为建筑内部空气从初始温度到终止温度的热量变化值； m为空气粒子质量， (kg)； k为玻尔兹曼常数； h为普朗克常量； P为压力， (Pa)； T为温度， (K)。 6.根据权利要求5所述的一种建筑集群负荷的快速计算方法， 其特征在于， 所述的步骤 S5中： 建立基于巨正则系综理论的建筑 冷热负荷计算模型， 如式(12)(13): QL＝CLw+CLc+CLrt+CLzm+CLsb+ΔQ1            (12) QR＝Q1+ΔQ1                        (13) 式中， QL为建筑冷负荷； QR为建筑热负荷。 7.根据权利要求6所述的一种建筑集群负荷的快速计算方法， 其特征在于， 所述的步骤 S6具体包括以下步骤： 步骤S61， 利用步骤S5建立的模型计算各建筑的冷热负荷， 同时获取建筑集群的冷热负 荷历史运行数据， 按照时间序列对比两者负荷结果之间的相对误差， 进一步地引入修正系权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115455539 A 3