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  成果名稱 完成單位 報(bào)告編號(hào)
  建筑全性能仿真平臺(tái)內(nèi)核開發(fā) 清華大學(xué)
成果簡(jiǎn)介
我國(guó)建筑運(yùn)行能耗達(dá)到10億噸標(biāo)煤,占全社會(huì)能耗的22%。2020年9月,國(guó)家主席習(xí)近平在七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上,明確提到要努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。在滿足建筑環(huán)境要求的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能,已成為建筑可持續(xù)發(fā)展的重要挑戰(zhàn)。建筑物及其環(huán)境是十分復(fù)雜的系統(tǒng),受眾多因素影響,因此需要采用建筑性能模擬對(duì)建筑室內(nèi)環(huán)境和運(yùn)行能耗進(jìn)行全工況預(yù)判。自1970年始,歐美各國(guó)開發(fā)適應(yīng)各國(guó)建筑和用能特征的模擬軟件。美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室自1997年始主持開發(fā)模擬分析軟件EnergyPlus,目前美國(guó)能源部已累計(jì)投入研發(fā)經(jīng)費(fèi)7200萬美元;美國(guó)科學(xué)院報(bào)告指出,由于美國(guó)能源部在建筑模擬技術(shù)方面的投入,已產(chǎn)生了150億美元的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前建筑能耗模擬領(lǐng)域?qū)?guó)外軟件依賴度很高,采用國(guó)外模擬軟件的模擬結(jié)果與我國(guó)實(shí)際建筑能耗有巨大的偏差。造成這一偏差的主要原因是我國(guó)在建筑特點(diǎn)、氣候特征和使用方式等方面與歐美差異巨大。因此開發(fā)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的建筑全性能仿真平臺(tái)核心模型和算法,是我國(guó)城鎮(zhèn)化領(lǐng)域的重點(diǎn)任務(wù)之一。我國(guó)自1983年開始,研發(fā)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的建筑節(jié)能模擬分析平臺(tái)DeST,一直作為我國(guó)社會(huì)公益性基礎(chǔ)研究工作,為建筑節(jié)能領(lǐng)域提供免費(fèi)使用和技術(shù)支撐。
成果完成人
1.燕達(dá)  
成果評(píng)價(jià)情況
  評(píng)價(jià)單位: 報(bào)告編號(hào): 評(píng)價(jià)日期: 2021-06-21
  組織單位: 項(xiàng)目負(fù)責(zé): 康旭源 成果管理: 17888831768
評(píng)價(jià)意見
2021年6月21日,中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)組織專家,通過線上與線下結(jié)合的方式在北京召開了“建筑全性能仿真平臺(tái)內(nèi)核開發(fā)”科技成果鑒定會(huì)。會(huì)議成立了以劉加平院士為主任、江億院士為副主任的鑒定委員會(huì)。鑒定委員會(huì)聽取了項(xiàng)目組的研究及成果匯報(bào),審閱了鑒定材料,經(jīng)質(zhì)詢和討論,形成鑒定意見如下:
一、提供的鑒定材料完整、詳實(shí)、符合科技成果鑒定要求;
二、開發(fā)了具有我國(guó)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、開源的建筑采光、建筑熱過程、空氣流動(dòng)、室內(nèi)空氣品質(zhì)、熱濕動(dòng)態(tài)耦合傳遞、典型新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)、機(jī)電系統(tǒng)、可再生能源系統(tǒng)和建筑全性能聯(lián)合仿真平臺(tái)內(nèi)核。主要?jiǎng)?chuàng)新如下:
(1) 針對(duì)大量新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有的非線性和時(shí)變特征,提出了狀態(tài)空間法動(dòng)態(tài)熱平衡方程的重構(gòu),實(shí)現(xiàn)了非線性時(shí)變部件與DeST原有的線性定常系統(tǒng)的融合,構(gòu)建和集成了建筑采光、高大中庭空氣流動(dòng)、熱濕動(dòng)態(tài)耦合傳遞、典型新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)等模塊,實(shí)現(xiàn)了各功能模塊與仿真平臺(tái)內(nèi)核的動(dòng)態(tài)耦合計(jì)算。
(2) 針對(duì)建筑內(nèi)人行為對(duì)建筑用能和室內(nèi)環(huán)境具有巨大影響的客觀事實(shí),提出了一整套面向應(yīng)用的人行為數(shù)據(jù)采集、模型構(gòu)建、典型人生成、模型檢驗(yàn)的科學(xué)方法,使得模擬結(jié)果更加貼近于實(shí)際現(xiàn)象。
(3) 針對(duì)機(jī)電系統(tǒng)高頻控制特征與建筑熱性能低頻特征的矛盾,構(gòu)建了等效建筑和等效房間的空調(diào)水系統(tǒng)模擬方法,建立了機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)與建筑熱過程耦合計(jì)算模型,提出了基于有向圖的機(jī)電系統(tǒng)控制策略描述與自洽性檢驗(yàn)方法,解決了實(shí)際工程中空調(diào)水系統(tǒng)水力、熱力平衡詳細(xì)模擬計(jì)算的技術(shù)難題。
(4) 開發(fā)了具有我國(guó)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、開源的建筑全性能仿真平臺(tái)內(nèi)核,基于狀態(tài)空間法的熱過程分解解析方法和高性能模擬計(jì)算方法,構(gòu)建了六類通用功能模型接口(FMI/FMU),實(shí)現(xiàn)了建筑全性能仿真平臺(tái)內(nèi)核的開放性、靈活性、可靠性和高效性。
(5) 基于國(guó)際建筑能耗模擬軟件準(zhǔn)確性標(biāo)準(zhǔn)ASHRAE-140,完成了仿真內(nèi)核程序間對(duì)比的全案例測(cè)試認(rèn)證,獲得了國(guó)際建筑能耗模擬軟件準(zhǔn)確性標(biāo)識(shí)。
(6) 開發(fā)了基于數(shù)據(jù)字典(IDD)的開放式通用平臺(tái)接口,實(shí)現(xiàn)了建筑全性能仿真平臺(tái)內(nèi)核與建筑工程商業(yè)軟件的耦合集成和推廣應(yīng)用。

該建筑全性能聯(lián)合仿真平臺(tái)內(nèi)核有效解決了我國(guó)建筑性能模擬領(lǐng)域的“卡脖子”問題,屬完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)創(chuàng)新成果,全面提升了我國(guó)該領(lǐng)域的核心關(guān)鍵技術(shù),成果整體達(dá)到該領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先水平,具有廣闊的發(fā)展前景。
評(píng)價(jià)專家
姓名 工作單位 職稱
劉加平 西安建筑科技大學(xué) 院士
江億 清華大學(xué) 院士
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