一种基于三维建筑模型的供暖热负荷计算方法及装置与流程

本发明涉及供暖节能技术领域，尤其涉及一种基于三维建筑模型的供暖热负荷计算方法及装置。

背景技术：
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目前，在利用pdms(plantdesignmanagementsystem)三维设计软件自身功能进行建筑物供暖系统设计时，主要用于供暖系统设备管道的模型布置设计和检查碰撞，不能够进行各房间围护结构供暖热负荷计算。

发明人在实现本发明的过程中发现，设计人员通常在pdms平台之外进行供暖热负荷计算工作，再根据计算结果选择散热设备容量，这就需要将pdms三维平台的建筑模型再转化为二维设计图纸进行围护结构热负荷计算。这一过程中，需要设计人员进行繁琐的手动重复工作，且导出的二维图纸中，各房间围护结构面积、类型等数据均须手动提取用于热负荷计算。总体设计效率较低，且不能很好地保证最终计算结果的准确度和精细度。

技术实现要素：
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本发明的目的在于提供一种基于三维建筑模型的供暖热负荷计算方法及装置，用以解决上述现有技术中存在的问题。

本发明由如下技术方案实施：

本发明实施例提供了一种基于三维建筑模型的供暖热负荷计算方法，包括：

确定目标房间模型，在所述模型中识别目标房间的特征信息，根据所述特征信息计算所述目标房间各部分围护结构的面积；获取所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数和室内设计温度；根据所述目标房间各部分围护结构的面积、所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数和室内设计温度，计算所述目标房间的总耗热量；获取散热器模型的单位散热量，根据所述总耗热量和所述散热器的单位散热量，计算得到所述目标房间所需散热器的数量。

进一步地，所述方法还包括：预先建立房间热工特征数据库，所述数据库中存储有房间标识与所述房间各部分围护结构的传热系数、所述房间室内设计温度、所述房间所在地供暖室外计算温度的对应关系。

进一步地，所述获取所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数和室内设计温度，包括：在所述数据库中，依据所述目标房间的房间标识获取所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数、房间室内设计温度和所述目标房间所在地供暖室外计算温度。

进一步地，所述根据所述目标房间各部分围护结构的面积、所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数和室内设计温度，计算所述目标房间的总耗热量，包括：根据所述目标房间各部分围护结构的面积、所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数和室内设计温度，计算所述目标房间各部分围护结构的基本耗热量；根据所述目标房间各部分围护结构基本耗热量计算出围护结构耗热量、冷风渗透耗热量和冷风侵入耗热量；根据所述围护结构耗热量、所述冷风渗透耗热量和所述冷风侵入耗热量，计算得出所述目标房间总耗热量。

进一步地，所述数据库中还存储有房间标识与所述房间各部分围护结构对应的温度修正系数；所述根据所述目标房间各部分围护结构的面积、所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数和室内设计温度，计算所述目标房间的总耗热量，包括：根据所述目标房间各部分围护结构的面积、所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数、温度修正系数和温度，计算所述目标房间的总耗热量。

本发明另一实施例提供了一种基于三维建筑模型的供暖热负荷计算装置，包括：

识别模块，用于确定目标房间模型，在所述模型中识别目标房间的特征信息，根据所述特征信息计算所述目标房间各部分围护结构的面积；获取模块，用于获取所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数和室内设计温度；第一计算模块，用于根据所述目标房间各部分围护结构的面积、所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数和室内设计温度，计算所述目标房间的总耗热量；第二计算模块，用于获取散热器模型的单位散热量，根据所述总耗热量和所述散热器的单位散热量，计算得到所述目标房间所需散热器的数量。

进一步地，所述装置还包括：建立模块，用于预先建立房间热工特征数据库，所述数据库中存储有房间标识与所述房间各部分围护结构的传热系数、所述房间室内设计温度、所述房间所在地供暖室外温度的对应关系。

进一步地，所述获取模块具体用于，在所述数据库中，依据所述目标房间的房间标识获取所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数、房间室内设计温度和所述目标房间所在地供暖室外计算温度。

进一步地，所述第一计算模块具体用于，根据所述目标房间各部分围护结构的面积、所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数和室内设计温度，计算所述目标房间各部分围护结构的基本耗热量；根据所述目标房间各部分围护结构基本耗热量计算出围护结构耗热量、冷风渗透耗热量和冷风侵入耗热量；根据所述围护结构耗热量、所述冷风渗透耗热量和所述冷风侵入耗热量，计算得出所述目标房间总耗热量。

进一步地，所述数据库中还存储有房间标识与所述房间各部分围护结构对应的温度修正系数；所述第一计算模块具体用于，根据所述目标房间各部分围护结构的面积、所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数、温度修正系数和室内设计温度，计算所述目标房间的总耗热量。

本发明的优点：

本发明实施例提供的基于三维建筑模型的供暖热负荷计算方法及装置，能够在pdms三维平台上直接进行供暖热负荷计算，并将计算结果应用于三维环境下的供暖系统设计，不依赖平台外的第三方软件。此外，采用实时数据交互方式，三维建筑物围护结构模型与热负荷计算结果动态一致，设计效率高，计算结果精确度高。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的基于三维建筑模型的供暖热负荷计算方法流程图；

图2为本发明实施例所提供的基于三维建筑模型的供暖热负荷计算方法具体流程图；

图3为本发明实施例所提供的基于三维建筑模型的供暖热负荷计算装置结构示意图。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

首先对本发明实施例涉及的专业名词进行如下解释：

pdms：工厂三维布置设计管理系统(plantdesignmanagementsystem)，该管理系统具有以下主要功能特点：①全比例三维实体建模，而且以所见即所得方式建模；②通过网络实现多专业实时协同设计、真实的现场环境，多个专业组可以协同设计，共同建立一个详细的3d数字工厂模型；③交互设计过程中，实时三维碰撞检查，在整体上保证设计结果的准确性；④开放的开发环境，利用pml可编程宏语言，可开发符合用户专门需求的拓展程序。

围护结构：围合目标房间四周形成封闭空间，可以有效抵御房间之外环境不利影响的所有墙体、屋顶、地面、门、窗等。

供暖热负荷计算：根据建筑物门、窗、墙、屋顶、地面等围护结构的面积，对应围护结构的传热系数，以及室内外温差等参数计算总耗热量；再根据选定的散热设备类型确定需要布置散热设备的数量。

三维模型供暖热负荷计算：不依赖二维图纸信息，完全在三维建筑物模型环境下，进行供暖热负荷计算。

下面详细介绍本发明实施例的技术方案：

图1为本发明实施例提供的基于三维建筑模型的供暖热负荷计算方法流程图。如图1所示，本发明实施例提供的基于三维建筑模型的供暖热负荷计算方法，包括：

s101，确定目标房间模型，在所述模型中识别目标房间的特征信息，根据所述特征信息计算所述目标房间各部分围护结构的面积。墙体、屋顶、地面、门窗等各部分围护结构

具体地，设计人员可以在pdms三维平台设计环境下选择房间模型，响应于设计人员的选择操作，将其选择的房间模型确定为目标房间模型。在确定目标房间模型后，软件能够自动识别出该目标房间的墙体、屋顶、地面、门窗等各部分围护结构等特征信息，可选地，该特征信息可以包括房间的长、宽、高、屋顶、门和窗等。此外，每个房间中隔墙也会对耗热量产生影响，因此还需要确定目标房间中的隔墙。隔墙的确定可以是设计人员手动进行标识，也可以是软件进行自动识别，本发明再次不做限定。

在本步骤中，通过特征信息来确定目标房间各部分围护结构的规格，再据此计算出目标房间各部分围护结构的面积，包括外门面积、外窗面积、外墙面积、隔墙面积、屋顶面积和地面的面积。

s102，获取所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数和室内设计温度。

作为本发明的一种可选的实施方式，可以预先建立三维模型平台中每个房间的热工特征数据库，该数据库中存储有每个房间标识与该房间各部分围护结构的传热系数、该房间室内设计温度、该房间所在地供暖室外计算温度的对应关系。

由于三维模型平台中的每个房间模型均在现实环境中对应有真实房间，因此可以预先获取每个真实房间各部分围护结构的传热系数、该真实房间的当前室内设计温度、该真实房间所在地的当前供暖室外计算温度。在传热系数的获取过程中，可以是依据该真实房间各部分围护结构所选用材料来确定各部分围护结构对应的传热系数，也可以是依据该真实房间以及与该真实房间相类似的已有建筑房间来确定各部分围护结构对应的传热系数，也可以是综合两者来进行确定。获取到相关数据后，即可建立三维模型平台中每个房间标识与该房间各部分围护结构的传热系数、该房间室内设计温度、该房间所在地供暖室外计算温度的对应关系。该房间标识可以是每个房间对应的代号、名称、编码等，本发明在此不做限定。

在本步骤中，通过上述数据库，查找到目标房间的房间标识所对应的该标房间各部分围护结构对应的传热系数、房间室内设计温度和所述目标房间所在地供暖室外计算温度。

需要说明的是，由于不同的真实房间室内设计温度不同，以及不同地区供暖室外计算温度也不同。因此，上述数据库中每个房间标识对应的房间室内设计温度、房间所在地供暖室外计算温度也是在实时更新的。

进一步地，所述数据库中还存储有房间标识与所述房间各部分围护结构对应的温度修正系数(例如外窗温度修正系数、外门温度修正系数、外墙温度修正系数、地面温度修正系数等)，由于房间内各部分围护结构的实际温度可能会与该房间的室内设计温度存在偏差，因此房间内各部分围护结构的温度修正系数用于对房间各部分围护结构温度进行修正，以便在后续步骤中得到更精确的计算结果。

作为本发明的另一实施例，目标房间各部分围护结构对应的传热系数、温度修正系数、该目标房间的室内设计温度和该目标房间所在地供暖室外计算温度也可以是由设计人员手动输入的。

s103，根据所述目标房间各部分围护结构的面积、所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数和室内设计温度，计算所述目标房间的总耗热量。

具体计算步骤可参见图2，如图2所示，根据目标房间各部分围护结构的面积、传热系数、目标房间室内设计温度、目标房间所在地供暖室外计算温度计算房间各部分围护结构的基本耗热量。具体地，房间各部分围护结构的基本耗热量包括屋顶耗热量、外窗耗热量、外门耗热量、外墙耗热量、地面耗热量和隔墙耗热量。

可选地，可以采用如下公式来进行目标房间每个部分耗热量的计算：

q＝q*s(tn-tw)，

其中q为目标房间某部分的耗热量，s为目标房间某部分围护结构的面积，tn，tw分别为目标房间室内设计温度和目标房间所在地供暖室外计算温度，q为目标房间某部分围护结构对应的传热系数。

进一步地，当获取到目标房间各部分围护结构对应的温度修正系数，则可以采用如下公式来进行目标房间每个部分耗热量的计算：

q＝q*s(βtn-tw)，

其中q为目标房间某部分的耗热量，s为目标房间某部分围护结构的面积，tn，tw分别为目标房间室内设计温度和目标房间所在地供暖室外计算温度，q为目标房间某部分围护结构对应的传热系数，β为目标房间某部分围护结构对应的温度修正系数。

获得目标房间各部分围护结构的耗热量后，按照预设规则确定该目标房间的围护结构耗热量、冷风渗透耗热量和冷风侵入耗热量。具体地，冷风渗透耗热量由外窗耗热量与外门耗热量来决定，冷风侵入耗热量由外门耗热量来决定，围护结构耗热量由屋顶耗热量、外窗耗热量、外门耗热量、外墙耗热量、地面耗热量和隔墙耗热量来共同决定，具体的计算方法现有技术中较为普遍，本发明在此不做赘述。

将计算得到的围护结构耗热量、冷风渗透耗热量和冷风侵入耗热量进行加和，得出目标房间的总耗热量。

s104，获取散热器模型的单位散热量，根据所述总耗热量和所述散热器的单位散热量，计算得到所述目标房间所需散热器的数量。

具体地，可以获取设计人员输入的该目标房间要使用的散热器模型的单位散热量，也可以仅仅获取设计人员输入的要使用的散热器的型号，根据该型号获取散热器模型的单位散热量。利用步骤s103计算得到的房间总耗热量除以该散热器的单位散热量，得到的散热器数量。同时，可以将计算的结果实时显示出来，直观化程度高。

本发明实施例提供的基于三维建筑模型的供暖热负荷计算方法，能够在pdms三维平台上直接进行供暖热负荷计算，并将计算结果应用于三维环境下的供暖系统设计，不依赖平台外的第三方软件。此外，采用实时数据交互方式(读取模型和设置数据→内置计算→输出计算结果)的双向反馈功能，三维建筑物围护结构模型与热负荷计算结果动态一致，设计效率高，计算结果精确度高。

图3为本发明实施例提供的基于三维建筑模型的供暖热负荷计算装置结构图。如图3所示，该装置具体包括：识别模块110，获取模块120，第一计算模块130和第二计算模块140。

所述识别模块110，用于确定目标房间模型，在所述模型中识别目标房间的特征信息，根据所述特征信息计算所述目标房间各部分围护结构的面积；所述获取模块120，用于获取所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数和室内设计温度；所述第一计算模块130，用于根据所述目标房间各部分围护结构的面积、所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数和室内设计温度，计算所述目标房间的总耗热量；所述第二计算模块140，用于获取散热器的单位散热量，根据所述总耗热量和所述散热器的单位散热量，计算得到所述目标房间所需散热器的数量。

进一步地，所述装置还包括：建立模块，用于预先建立房间热工特征数据库，所述数据库中存储有房间标识与所述房间各部分围护结构的传热系数、所述房间室内设计温度、所述房间所在地供暖室外计算温度的对应关系。

可选地，所述获取模块具体用于，在所述数据库中，依据所述目标房间的房间标识获取所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数、房间室内设计温度和所述目标房间所在地供暖室外计算温度。

可选地，所述第一计算模块具体用于，根据所述目标房间各部分围护结构的面积、所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数和室内设计温度，计算所述目标房间各部分围护结构的基本耗热量；根据所述目标房间各部分围护结构基本耗热量计算出围护结构耗热量、冷风渗透耗热量和冷风侵入耗热量；根据所述围护结构耗热量、所述冷风渗透耗热量和所述冷风侵入耗热量，计算得出所述目标房间总耗热量。

可选地，所述数据库中还存储有房间标识与所述房间各部分围护结构对应的温度修正系数；所述第一计算模块具体用于，根据所述目标房间各部分围护结构的面积、所述目标房间各部分围护结构对应的传热系数、温度修正系数和温度，计算所述目标房间的总耗热量。

本发明实施例提供的基于三维建筑模型的供暖热负荷计算装置具体用于执行图1、图2所示实施例提供的所述方法，其实现原理、方法和功能用途等与图1、图2所示实施例类似，在此不再赘述。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，其中，当所述计算机可执行指令被电子设备执行时，使所述电子设备上执行上述任意方法实施例中的基于三维建筑模型的供暖热负荷计算方法。

本发明实施例提供了一种计算机程序产品，其中，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，其中，当所述程序指令被电子设备执行时，使所述电子设备执行上述任意方法实施例中的基于三维建筑模型的供暖热负荷计算方法。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，所述计算机可读记录介质包括用于以计算机(例如计算机)可读的形式存储或传送信息的任何机制。例如，机器可读介质包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、磁盘存储介质、光存储介质、闪速存储介质、电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等，该计算机软件产品包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。