(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 202210282845.9 (22)申请日 2022.04.26 (71)申请人 扬州大学 地址 225009 江苏省扬州市淮 海路11号 (72)发明人 张源　 (74)专利代理 机构 南京正联知识产权代理有限 公司 32243 专利代理师 卢霞 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种相变建筑围护结构热性能快速计算及 优化法 (57)摘要 本发明公开了一种相变建筑围护结构热性 能快速计算及优化法。 以2401种含相变材料 （PCM） 的建筑围护结构类型、 参数取值涵盖所有 常规配置的热性能数据库为基础， 拟合出用于 PCM围护结构热性能评估的参数组合模型方程， 从而建立热性能快速计算及优化法。 本发明方法 计算简便， 避免了现有技术需采用专业性较强的 数值模拟或经济、 时间成本较高的物理测试等手 段， 可被初学者或没有相变传热相关背景知 识的 工程师、 建筑师用于对任一结构形式的含PCM层 建筑围护结构热性能指标值的快速计算。 本发明 还可用于对任一相变围护结构中尚未确定或有 待改进的主要因素值进行选取和优化计算， 使处 于设计中或待改造的相变围护结构达到最佳热 性能水平。 权利要求书3页 说明书6页 附图1页 CN 114818049 A 2022.07.29 CN 114818049 A 1.一种相变建筑围护结构热性能快速计算及优化法， 其特征在于以含有2401种相变材 料即PCM围护结构类型、 因素取值涵盖 常规状况下各种可能情况的热性能数据库为基础， 拟 合出用于P CM围护结构热性能计算的参数 组合模型方程， 建立热性能快速计算及 优化法， 具 体包括以下步骤： 步骤一， 令PCM围护结构热性能的四个主要影响因素分别取得相应的典型代表值， 简称 因素取值； 因素 取值涵盖常规状况 下各种可能的情况； 步骤二， 采用枚举法罗列四个主要 因素间的各种取值搭配， 共得2401种PCM围护结构类 型； 利用基本数值模拟法分别对不同PCM围护 结构热性能进行计算， 从而构建PCM围护 结构 热性能数据库； 步骤三， 基于所构建的PCM围护结构热性能数据库， 拟合出用于PCM围护结构热性能计 算的参数组合模型 方程， 建立热性能快速计算法。 2.根据权利要求1所述的一种相变建筑围护结构热性能快速计算及优化法， 其特征在 于所述四个主 要影响因素为： 因素A： 相变温度位置， 即所用PC M的相变温度在围护结构两侧环境温度间的位置； 因素B： 围护结构总热阻值； 因素C： PC M层在围护结构中所处的热阻位置； 因素D： 所用PC M的总潜热。 3.根据权利要求1所述的一种相变建筑围护结构热性能快速计算及优化法， 其特征在 于所述PCM围护 结构热性能的计算方程如式(1)和式(2)所示； 目标热性能指标为衰减倍数 DF与延迟时间TL； DF表示在达到室内外温度的稳定波动条件后， 一天中围护结构的室外综合温度波幅与 围护结构内表面温度波幅的比值； TL表示在达到室内外温度的稳定波动条件后， 一天中围护结构内表面温度波峰出现的 时刻与室外综合温度波峰出现时刻的差； DF＝a+a1*XA+b1*XB+c1*XC+d1*XD+a2*XA2+b2*XB2+c2*XC2+d2*XD2+a3*(XA*XB)+a4*(XA*XC) +a5*(XA*XD)+a6*(XB*XC)+a7*(XB*XD)+a8*(XC*XD)+b3*(XA*XB)2+b4*(XA*XC)2+b5*(XA*XD)2+ b6*(XB*XC)2+b7*(XB*XD)2+b8*(XC*XD)2+c3*(XA/XB)+c4*(XA/XC)+c5*(XD/XA)+c6*(XB/XC)+c7* (XB/XD)+c8*(XC/XD)+d3*(XA/XB)2+d4*(XA/XC)2+d5*(XA/XD)2+d6*(XB/XC)2+d7*(XB/XD)2+d8* (XD/XC)2               (1) TL＝a+a1*XA+b1*XB+c1*XC+d1*XD+a2*XA2+b2*XB2+c2*XC2+d2*XD2+a3*(XA*XB)+a4*(XA*XC) +a5*(XA*XD)+a6*(XB*XC)+a7*(XB*XD)+a8*(XC*XD)+b3*(XA*XB)2+b4*(XA*XC)2+b5*(XA*XD)2+ b6*(XB*XC)2+b7*(XB*XD)2+b8*(XC*XD)2+c3*(XB/XA)+c4*(XC/XA)+c5*(XD/XA)+c6*(XB/XC)+c7* (XD/XB)+c8*(XD/XC)+d3*(XA/XB)2+d4*(XA/XC)2+d5*(XD/XA)2+d6*(XC/XB)2+d7*(XD/XB)2+d8* (XC/XD)2               (2) XA、 XB、 XC和XD分别表示围护结构四个主要影响因素的取值， 取值的计算如式(3)～式(6) 所示； 其它参数均为常数， 具体数值如表1和表 2所示； 表1 式(1)中的参数 取值权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114818049 A 2参数值 参数值 参数值 参数值 a‑11.00929 a13.8488 b1‑19.25941 c10.35973 d10.01288 a2‑0.01218 b29.86322 c2‑0.00299 d2‑1.18853×10‑6a3‑0.79198 a4‑0.02023 a5‑2.2156×10‑5 a60.18722 a7‑0.00732 a8‑5.18078×10‑5b30.00144 b41.63905×10‑6b5‑2.85116×10‑11b6‑3.34325×10‑4b75.72476×10‑7 b81.19964× 10‑10c3‑1.13221 c4‑33.2884 c5‑0.02809 c6687.8771 c7‑2767.12719 c88.5812 d30.00304 d43.12081 d534.92304 d6‑2774.87288 d7232576.26612 d81.04824× 10‑4 表2 式(2)中的参数 取值 参数值 参数值 参数值 参数值 a‑2.12416 a1‑0.03289 b15.93031c10.17586 d1‑0.00372a2‑4.13×10‑4b2‑0.58459 c2‑8.67×10‑4 d22.23×10‑7a3‑0.00434 a40.00154 a51.44×10‑6 a6‑0.09476 a70.00102 a8‑2.55×10‑5b33.18×10‑5 b4‑5.80×10‑8b51.68×10‑11b61.46×10‑4b7‑3.82×10‑8 b86.30×10‑11c317.8 c4‑0.72 c50.0313 c6‑32.90351c70.00338c8‑0.00573d3‑7.53×10‑5 d40.17209 d5‑7.97×10‑5d6‑3.40×10‑4d7‑4.22×10‑7 d8‑10.6534 XA表示围护结构中PCM的相变温度位置； Tout， m和Tin， m分别表示围护结构的室外综合温度 与室内空气温度的平均值； TPCM， m表示PCM相变温度区间的平均值； XB表示围护结构总热阻值； n表示围护结构总层数； i表示围护结构的第i层； Ri表示围护 结构第i层的热阻值； Rcov， out和Rcov， in表示围护结构外、 内侧表面的对流换 热热阻值； XC表示围护结构中PCM层中心所处的热阻位置； n表示围护结构中PCM层以外的材料层 数； RPCM， half表示PCM层热阻值的一半； XD＝L·ρPCM·w·h·δ           (6) XD表示围护结构中PCM层的总潜热； L和ρPCM表示PCM层的质量潜热和密度； w， h， δ分别表 示围护结构的宽度和高度均设为1m， 以及PC M层的厚度； 对数据库中2401种PCM围护结构的DF与TL的计算结果与相应数值模拟结果的比较后表 明， 计算方程式(1)和式(2)计算结果的绝对误差分别为1.2(DF)和0.30h(TL)， 相对误差均 处于7.7％以下。 4.根据权利要求1所述的一种相变建筑围护结构热性能快速计算及优化法， 其特征在 于： 所述的计算及优化法的适用范围如下：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114818049 A 3