节能建筑围护结构设计与仿真应用的探讨

蒋思成

(盐城市建筑设计研究院有限公司， 江苏 盐城 224000)

节能建筑围护结构设计与仿真应用的探讨

蒋思成

(盐城市建筑设计研究院有限公司， 江苏 盐城 224000)

由于建筑物通过外墙或者窗户、屋面等等地方散发的热量在建筑物能耗中占比很高，所以对于建筑的节能来说，围护结构有着非常重要的作用，所以建筑物能否拥有较好的围护结构设计决定着它的能耗能否降低。本位围绕节能建筑围护结构设计与仿真应用进行了研究，分析探讨了技能建筑围护结构设计以及虚拟仿真的实现方法。具体分析了其方法的可行性以及意义。

节能建筑；围护设计；仿真应用

建筑是我们生活、生产、学习等等活动的必要环境，在人们的生存发展中有着重要的作用，但是现在我国的建筑在其实际运行过程中，会有大量的能量进行消耗，例如取暖、照明、空调等等方面，但是这些消耗的能量并没有得到充分的利用，大多数都通过不同的渠道浪费。随着我国国民生活质量的不断提高，我国建筑能耗也在逐年增长。所以节能建筑围护结构设计迫在眉睫。

1 节能建筑围护结构设计与仿真应用的重要性

节能建筑围护结构设计与仿真应用是指在建筑物的设计过程中，实施建筑节能的政策，使用节能的技术以及材料等等对建筑进行维护结构设计，从而提高建筑的保温性能，增强气密性，降低建筑能源的消耗和浪费。随着国民经济以及国民生活质量的提升，人们对于建筑物的舒适度要求也逐渐提高，同时能源作为经济发展的重要基础，控制好建筑物的能源消耗对于我国的经济发展有着巨大的推动作用，良好的技能设计，能够大幅的减少能源消耗，同时为我国的环境发展提供帮助。随着节能产业的发展，节能建筑围护结构设计与仿真应用是节能产业的必然趋势。它既能够满足人们对室温日益提高的需求，又能达到节能减排的标准。

2 节能建筑围护结构设计与仿真应用的现状

在国外一些国家经历了世界能源危机之后，他们开始重视起了建筑的节能工作，开发并制订了关于节能建筑围护结构设计与仿真应用相关规定和标准，并且不断的进行节能新型材料以及节能新技术的开发工作，并在节能建筑围护结构设计与仿真应用方面取得了显著的成就。他们通过使用相关的分析模拟软件对建筑物进行模拟和分析，尤其是在美国，该仿真应用技术已经相当成熟，其研发的建筑节能分析软件已经获得许多国家的认可，该软件能够较为详细的分析建筑的能耗实况，也能够处理较为复杂的建筑物。但是该软件的操作较为复杂，操作者必须经过专门的培训，对操作者的要求较高。

而在我国节能建筑围护结构设计与仿真应用的研究自从上世纪八十年代以来一直是国内各个企业和科研机构重点的研究工作。但是我国的节能建筑围护结构设计与仿真应用的现状不能够令人满意。我国部分地区属于非采暖地区，该地区建筑的门窗墙体等等并没有进行隔热性的改善，能量的浪费依旧很严重，而且我国能耗仿真应用的研究起步较晚，近几年才逐渐获得重视。同时我国模拟软件的推广工作也不尽人意，很多设计人员因为软件的使用困难从而放弃该软件。国内的模拟仿真应用软件往往存在着准确性、易用性较低的缺陷，从而打消了设计人员对于模拟仿真应用软件的使用热情，导致很难发挥模拟仿真软件该有的作用。

3 节能建筑围护结构设计与仿真应用的研究

3.1 节能建筑围护结构的传热

3.1.1 传热过程

在建筑的实际使用过程中，建筑的围护结构每时每刻都在接受着外界的热作用的影响。例如在夏季时，室内的温度低于室外，室外的热量就会传导至室内；而冬天室内温度高于室外，室内的热量就会传导到室外。围护结构的传热过程分为：表面吸热、结构传热、表面散热三个过程。

3.1.2 非稳态导热研究

在实际的工程当中，热传导是非常复杂的，并具有不稳定性。建筑室外的空气的温度、湿度、辐射程度等等各种因素都会随着天气的变化而变化。掌握外界因素随时间变化的规律是研究非稳态导热的方法。其方法可以分为：数值法、解析法、实验法三种。

3.1.2 .1数值法

引入温度离散化的概念，舍弃导热的微分方程，取而代之的是采用代数方程计算，用计算取代推导，其最总结果是离散的温度值，并非函数公式。导热问题的主要数值解法可以分为有限差分法和有限元法。

3.1.2 .2解析法

解析法是指利用数学的解析法去解由导热微分方程和边界条件而组成的定解。由精确和近似解法构成。近似解法由积分近似法和变分法两种方法组成，而精确解析法由和林函数法、分离变量法、保角变换法等等多中方法组成。

3.1.2 .3实验法

实验法是指模型实验解法和模拟解法。不同性质的物理过程，但是他们的数学表达式相同，并且类似原理，即可以通过一种的物理过程解决另一种过程，该方法能够可靠的解决很多发杂的问题。

3.2 虚拟仿真实现方法

3.2.1 仿真应用的概述

虚拟仿真技术的应用是指通过计算机以及多种设备，并使用系统的模型，以多种系统技术为基础，对目标系统进行动态的实验。仿真技术的表现方法有很多，例如：数值仿真、多媒体仿真等等，数值仿真中适当的增加文本、图形等等，能够时效果更为直观，更加便于理解。并在其基础之上增加相关的多媒体文件，这就是多媒体仿真，该仿真方法具备可视、可听的功能，但是不具备交互功能。仿真技术有着很多的特点，例如：直接实验往往会资金什么昂贵，而该仿真技术的应用能够大幅度的降低实验成本，即体现了虚拟仿真技术的经济性；实际的实验中，往往会有很多复杂的外界因素影响实验结果，而仿真技术实验能够很好的避免外界因素的影响，从而对系统有效的分析，即虚拟仿真技术的隔离性；实际的系统实验可能会存在的较高的风险，而使用仿真技术进行实验能够有效的消除危险因素，即虚拟仿真技术的安全性。

3.2.2 仿真技术的应用

建筑的虚拟现实仿真是仿真技术在技能建筑围护结构设计中的一个重要应用。建筑师可以通过虚拟仿真技术，使自己置身于虚拟的设计环境中，优化建筑设计的空间性，增加其交互性和灵活性，增强现实感。同时仿真技术能够模拟建筑物的室外的各种温度、湿度、日照等等因素，更好的贯彻落实节能建筑的理念。虚拟仿真技术还能够在节能建筑围护结构设计中起到能耗模拟的作用，因为建筑物的系统过于复杂，能够影响能耗的因素非常多，例如地理环境、建筑材料、设计结构、使用设备等等，各个因素复杂多变而又相互关联。通过计算机的动态模拟并进行计算，能够对建筑的能耗做出初步的评估，通过能耗模拟可以将设计改变的更加节能。充分的利用能耗模拟，能够大幅的缩短设计周期，并有效的提高设计质量。

4 结语

围护结构和仿真技术在节能建筑中有着不可或缺的地位，本文结合当今国内外的节能建筑围护结构设计与仿真应用的实际情况进行分析，主要讲述了围护结构设计的重要性以及围护结构设计以及仿真技术的简要概括和具体应用。在企业的建筑建设过程中，更多的加入节能建筑围护结构设计与仿真技术的应用，能够简易、快速的完成建筑的设计工作，并且能够充分保证设计的合理性以及对多种外界因素的抗影响性，并更好的符合国家的节能建筑理念，实现建筑的节能减排。

[1]李霞.基于节能仿真分析的广州市住宅围护结构选型研究[D].华中科技大学.2014

[2]张艳梅.建筑节能技术在建筑外围护结构设计中的应用研究[J].门窗.2013(10) ：47-48

[3]王烈锋.节能技术在建筑外围护结构设计中的应用研究[J].绿色环保建材.2016 (2) ：95-96

[4]刘英哲.节能技术在建筑外围护结构设计中的应用研究[J].建筑知识：学术刊.2013 (5) ：154

[5]包玉鹏.节能技术在建筑外围护结构设计中的应用刍议[J].城市建筑.2013(22) ：116

[6]田真.全过程建筑节能设计：建筑能源辅助设计及其应用[J].国际绿色建筑与建筑节能大会.2012

S210

B

1007-6344（2017）09-0117-01