成果名称 完成单位 报告编号
  建筑全性能仿真平台内核开发 清华大学
成果简介
我国建筑运行能耗达到10亿吨标煤,占全社会能耗的22%。2020年9月,国家主席习近平在七十五届联合国大会一般性辩论上,明确提到要努力争取2060年前实现碳中和。在满足建筑环境要求的基础上实现建筑节能,已成为建筑可持续发展的重要挑战。建筑物及其环境是十分复杂的系统,受众多因素影响,因此需要采用建筑性能模拟对建筑室内环境和运行能耗进行全工况预判。自1970年始,欧美各国开发适应各国建筑和用能特征的模拟软件。美国劳伦斯伯克利国家实验室自1997年始主持开发模拟分析软件EnergyPlus,目前美国能源部已累计投入研发经费7200万美元;美国科学院报告指出,由于美国能源部在建筑模拟技术方面的投入,已产生了150亿美元的社会经济效益。当前建筑能耗模拟领域对国外软件依赖度很高,采用国外模拟软件的模拟结果与我国实际建筑能耗有巨大的偏差。造成这一偏差的主要原因是我国在建筑特点、气候特征和使用方式等方面与欧美差异巨大。因此开发具有完全自主知识产权的建筑全性能仿真平台核心模型和算法,是我国城镇化领域的重点任务之一。我国自1983年开始,研发具有完全自主知识产权的建筑节能模拟分析平台DeST,一直作为我国社会公益性基础研究工作,为建筑节能领域提供免费使用和技术支撑。
成果完成人
1.燕达  
成果评价情况
  评价单位: 报告编号: 评价日期: 2021-06-21
  组织单位: 项目负责: 康旭源 成果管理: 17888831768
评价意见
2021年6月21日,中国建筑节能协会组织专家,通过线上与线下结合的方式在北京召开了“建筑全性能仿真平台内核开发”科技成果鉴定会。会议成立了以刘加平院士为主任、江亿院士为副主任的鉴定委员会。鉴定委员会听取了项目组的研究及成果汇报,审阅了鉴定材料,经质询和讨论,形成鉴定意见如下:
一、提供的鉴定材料完整、详实、符合科技成果鉴定要求;
二、开发了具有我国完全自主知识产权、开源的建筑采光、建筑热过程、空气流动、室内空气品质、热湿动态耦合传递、典型新型围护结构、机电系统、可再生能源系统和建筑全性能联合仿真平台内核。主要创新如下:
(1) 针对大量新型围护结构具有的非线性和时变特征,提出了状态空间法动态热平衡方程的重构,实现了非线性时变部件与DeST原有的线性定常系统的融合,构建和集成了建筑采光、高大中庭空气流动、热湿动态耦合传递、典型新型围护结构等模块,实现了各功能模块与仿真平台内核的动态耦合计算。
(2) 针对建筑内人行为对建筑用能和室内环境具有巨大影响的客观事实,提出了一整套面向应用的人行为数据采集、模型构建、典型人生成、模型检验的科学方法,使得模拟结果更加贴近于实际现象。
(3) 针对机电系统高频控制特征与建筑热性能低频特征的矛盾,构建了等效建筑和等效房间的空调水系统模拟方法,建立了机电设备系统与建筑热过程耦合计算模型,提出了基于有向图的机电系统控制策略描述与自洽性检验方法,解决了实际工程中空调水系统水力、热力平衡详细模拟计算的技术难题。
(4) 开发了具有我国完全自主知识产权、开源的建筑全性能仿真平台内核,基于状态空间法的热过程分解解析方法和高性能模拟计算方法,构建了六类通用功能模型接口(FMI/FMU),实现了建筑全性能仿真平台内核的开放性、灵活性、可靠性和高效性。
(5) 基于国际建筑能耗模拟软件准确性标准ASHRAE-140,完成了仿真内核程序间对比的全案例测试认证,获得了国际建筑能耗模拟软件准确性标识。
(6) 开发了基于数据字典(IDD)的开放式通用平台接口,实现了建筑全性能仿真平台内核与建筑工程商业软件的耦合集成和推广应用。

该建筑全性能联合仿真平台内核有效解决了我国建筑性能模拟领域的“卡脖子”问题,属完全自主知识产权创新成果,全面提升了我国该领域的核心关键技术,成果整体达到该领域的国际领先水平,具有广阔的发展前景。
评价专家
姓名 工作单位 职称
刘加平 西安建筑科技大学 院士
江亿 清华大学 院士
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