Modelling Methods for Energy in Buildings pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Underwood, C. P./ Yik, F. W. H.

出品人:

页数:312

译者:

出版时间:2004-11

价格:1235.00 元

装帧:

isbn号码:9780632059362

丛书系列:

图书标签:

• 建筑能源
• 能源建模
• 建筑模拟
• 能源效率
• 可再生能源
• HVAC
• 建筑物理
• 热力学
• 可持续建筑
• 能源管理

建筑能源建模：从基础到前沿的实用指南 图书名称： 建筑能源建模：从基础到前沿的实用指南 (Building Energy Modeling: A Practical Guide from Fundamentals to Frontiers) 内容概要： 本书旨在为建筑环境领域的研究人员、工程师、能源顾问以及希望深入理解建筑能源模拟和分析的专业人士提供一本全面、深入且高度实用的参考手册。我们摒弃了纯粹的理论推导，转而聚焦于如何将复杂的物理原理转化为可操作的建模流程、精确的预测工具以及有效的节能策略。 全书结构清晰，循序渐进，从最基础的能耗概念和热力学原理入手，逐步过渡到复杂的动态模拟技术和前沿的集成化分析方法。我们深知，在实际工程中，模型的准确性和效率至关重要，因此，本书的重点在于“如何做”，而非仅仅“是什么”。 --- 第一部分：基础构建——理解建筑与能源的交互 第一章：建筑性能分析的基石 本章首先确立了建筑能源建模的必要性、范围及其在可持续建筑设计中的核心地位。我们将详细探讨建筑热物理的基本概念，包括热传导、对流和辐射在围护结构中的作用。重点剖析了动态热质量效应，解释了如何通过材料选择和结构设计影响建筑的蓄热能力，从而平抑室内温度波动。此外，本章引入了ASHRAE 负荷计算方法（如 TEMA 和 CLTD/CLF 方法）的原理，为后续的动态模拟打下基础，强调了瞬态过程分析的重要性。 第二章：气象数据的处理与应用 气象输入是任何能源模型有效性的生命线。本章深入探讨了如何获取、处理和校准典型气象年（TMY）数据。我们不仅关注温度、太阳辐射等基本参数，还详细讲解了风速、风向对自然通风和渗透影响的量化方法。对于特定地理区域的建模，本章提供了微气候修正技术，教授读者如何根据现场监测数据对标准气象文件进行偏差修正，确保模型的输入数据与实际环境高度吻合。 第三章：围护结构与内部得热的量化 准确模拟建筑围护结构的热性能是建模的关键挑战之一。本章详细介绍了U值、R值和太阳得热系数（SHGC）的计算与选择标准。我们特别关注多层玻璃系统和高性能绝缘材料的热桥效应分析，并提供了针对复杂结构（如斜屋顶、地面传热）的修正系数应用指南。在内部得热方面，本章分析了人员活动、照明设备（特别是LED技术）和办公设备的得热剖面建模，以及如何根据建筑使用强度变化来设置动态的内部得热负荷曲线。 --- 第二部分：核心模拟技术与软件实践 第四章：HVAC系统的建模与优化 HVAC系统通常是建筑能耗的最大贡献者。本章侧重于动态系统模拟（Dynamic System Simulation），而非简单的静态平衡点计算。我们将系统地介绍不同类型（如VAV、VRF、地源热泵）的建模方法，重点讲解了系统组件级建模，包括热交换器效率、风机和泵的性能曲线拟合。对于控制策略，本章提供了PID控制器在负荷跟随中的应用，并讨论了优化系统设定点（Set-point Optimization）以最小化系统运行能耗的实用技巧。 第五章：照明、通风与空气质量的耦合模拟 本章探讨了非机械负荷与室内环境质量的相互作用。在照明方面，我们介绍了基于空间划分的辐射传输模型在预测室内照度分布中的应用，以及日光采集（Daylighting Harvesting）策略对电力消耗的实际影响。通风部分侧重于空气流动网络（Airflow Network）建模，用于分析渗透和自然通风对热负荷和空气质量的贡献。最后，我们讨论了如何将污染物浓度（如CO2）的动态变化纳入能源模型，以实现“能源与健康”的平衡优化。 第六章：常用能源模拟软件的深度解析 本章将理论应用于实践，对业界主流的动态模拟软件（如 EnergyPlus、DOE-2 衍生工具或特定商业软件接口）进行了深入的实战剖析。我们不仅讲解了软件的输入文件结构（Input File Structure），更强调了模型建立的最佳实践：如何避免常见的几何错误、如何正确映射建筑组件库（Component Libraries），以及如何利用后处理工具对输出数据进行高效的可视化和解读。本章包含多个基于实际案例的建模流程演示。 --- 第三部分：模型验证、校准与高级应用 第七章：基准模型构建与模型验证（Validation） 一个未经校准的模型仅是假设的构建。本章的核心是模型验证和校准（Calibration）的科学方法论。我们详细介绍了如何利用基准模型（Benchmark Model）的概念来评估设计的优劣，并专注于使用实测能耗数据（CMV - Continuous Monitoring Data）对动态模型进行校准的流程。本章介绍了统计学工具，如均方根误差（RMSE）和变异系数（CV），以及如何通过调整关键参数（如围护结构的气密性、系统效率）直到模型预测结果与实际观测值在可接受的误差范围内匹配。 第八章：多目标优化与敏感性分析 在建筑设计迭代过程中，需要系统地评估不同设计变量对整体性能的影响。本章介绍了敏感性分析（Sensitivity Analysis）的系统方法，帮助识别对能耗影响最大的设计参数。更进一步，本章介绍了多目标优化（Multi-Objective Optimization）的概念，例如同时优化初始投资成本、生命周期能耗和室内舒适度（PMV/PPD）。我们将介绍如何使用遗传算法（Genetic Algorithms）等优化引擎，在庞大的设计空间中找到帕累托最优解集。 第九章：集成化分析与未来趋势 本章将视角转向未来的集成化建筑性能分析。我们探讨了建筑信息模型（BIM）与能源模拟工作流程的无缝集成，重点讨论了IFC标准在数据交换中的作用。此外，本书还展望了以下前沿领域：实时能源预测（Real-Time Forecasting）在建筑能源管理系统（BEMS）中的应用，基于机器学习的能耗异常检测，以及建筑与电网的交互（V2G/G2B）在未来能源系统中的建模挑战与机遇。 --- 目标读者： 建筑工程师、暖通空调（HVAC）设计师、可持续建筑顾问、能源审计师、环境科学与土木工程专业高年级本科生及研究生。 本书特色： 实践导向： 超过三分之一的内容专注于实际操作步骤、常见错误规避和工程案例分析。 技术深度： 涵盖了从稳态到完全动态模拟的完整技术栈，兼顾了传统方法与新兴技术。 结果解读： 强调的重点是如何从海量模拟输出中提取有价值的、可付诸行动的工程洞察。

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这本书的深度和广度实在令人惊叹。初次翻开时，我就被作者清晰的逻辑和详实的案例所吸引。它不仅仅停留在理论的讲解，更深入地剖析了如何在实际工程中应用这些复杂的建模技术。特别值得称赞的是，作者对于不同能源系统（如暖通空调、照明、可再生能源整合）的交叉影响进行了细致的梳理。我尤其喜欢其中关于动态模拟的章节，它摒弃了那种枯燥的数学公式堆砌，而是通过直观的图表和实际的传感器数据，展示了能量流动的真实情况。对于我这个刚刚接触建筑能源模拟领域的工程师来说，这本书就像是一张详尽的地图，指引着我避开那些常见的陷阱，更快地掌握高效能建筑设计的核心要领。它涵盖了从基础的传热学原理到前沿的机器学习在建筑能耗预测中的应用，覆盖面之广，足以让不同经验水平的读者都能从中获益匪厚。读完这本书，我对“智能建筑”的理解不再是抽象的概念，而是有了具体的、可操作的建模步骤和工具选择的依据。

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这本书的叙事节奏把握得极其巧妙，仿佛一位经验老到的导师在循循善诱。它避免了那种教科书式的说教，而是采用了一种更接近于“案例研究与反思”的写作方式。每当读者似乎快要迷失在复杂的算法细节中时，作者总能及时地用一个真实的、来自某个特定气候区的建筑案例来拉回主题，让人明白这些理论模型最终是为了解决实际问题服务的。我特别欣赏它对“不确定性”的坦诚讨论。很多关于建筑能效的书籍总是过度美化模型的精确性，而这本书却花了大量篇幅来探讨传感器误差、用户行为波动以及气候变化对预测准确性的影响，这使得我们这些实践者能够更加脚踏实地地进行设计决策，而不是盲目相信软件输出的绝对数值。这种务实的态度，让这本书的价值远超一般的技术手册，它更像是一本关于如何在充满变数的真实世界中进行理性工程判断的指南。

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这本书的语言风格带着一种沉稳的学究气，但绝不晦涩。作者的措辞严谨，每一个技术术语的使用都经过了深思熟虑，这保证了信息传递的精确性，但也意味着读者需要保持高度的专注力。这不是一本可以随手翻阅的消遣读物，它要求你带着笔记本和计算器去“啃读”。我发现，我需要反复阅读那些关于热力学边界条件设定的段落，因为作者在其中嵌入了一些行业内鲜为人知的“经验法则”。这种信息密度非常高，如果你想快速入门，可能会感到吃力；但如果你是一个渴望将自己的知识体系提升到专家级别的从业者，那么这本书提供的信息粒度是无可替代的。它像是一本收藏了无数专业“秘籍”的宝典，每一页都蕴含着需要时间去消化和验证的真知灼见，是对那些愿意投入精力的读者的最高奖赏。

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我必须说，这本书的排版和图示设计是业界罕见的精品。在处理如此技术密集的主题时，视觉呈现往往是成败的关键。令人欣慰的是，这本书在这一点上做得无懈可击。那些原本晦涩难懂的能平衡方程和控制逻辑图，都被转换成了清晰、逻辑分明的流程图和色彩编码的示意图。例如，在解释如何将多物理场耦合进一个统一的模拟框架时，作者使用的分层结构图示，比我过去阅读的任何一篇综述论文都要来得直观易懂。这种对细节的关注，极大地降低了读者理解复杂系统的认知负荷。此外，附带的在线资源（虽然我未做深入探究，但其存在本身就是一种加分项）似乎也表明作者团队致力于提供一个持续学习的环境，而非仅仅交付一本静态的书籍。对于习惯于视觉学习的年轻一代专业人士来说，这种高质量的视觉支持是至关重要的“催化剂”。

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从宏观战略的角度来看，这本书成功地搭建了一座连接“能源政策”与“现场实施”之间的桥梁。许多学术研究往往停留在理论的象牙塔，而工程指南又过于局限于某一特定软件的操作手册。这本书的独特之处在于，它超越了工具本身，深入探讨了不同建模方法（如白箱、灰箱到黑箱）背后的哲学差异及其对长期建筑性能评估的影响。它促使我去思考：我们究竟是在模拟建筑，还是在模拟我们对建筑的理解？这种对建模本质的深刻反思，对于从事建筑全生命周期评估（LCA）或政策制定的读者来说，是极具启发性的。它不仅告诉你“如何计算”，更引导你思考“为什么这样计算”，以及“在何种情境下，这种计算方式是最负责任的选择”。这种深度挖掘使得这本书具备了长久的参考价值，它不会因为几年后软件版本的更新而迅速过时。

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