本發(fā)明屬于建筑節(jié)能領(lǐng)域，具體涉及一種墻體結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法、裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、上世紀(jì)八十年代以來(lái)，建筑節(jié)能一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題，影響建筑能耗的因素有很多，其中建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)尤其是建筑外墻的保溫性能優(yōu)良是很重要的部分。建筑外墻結(jié)構(gòu)一般包括墻體基層、保溫層和裝飾層等，外墻外保溫是在墻體基層外側(cè)敷設(shè)保溫層材料構(gòu)成的復(fù)合節(jié)能墻體。

2、在進(jìn)行建筑外墻保溫層設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮保溫層的經(jīng)濟(jì)性，所以現(xiàn)有技術(shù)一般是以保溫層經(jīng)濟(jì)性最佳為前提，確定保溫層的經(jīng)濟(jì)厚度，其優(yōu)化只考慮到保溫層的影響。因此導(dǎo)致外墻的整體結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟(jì)性上并不能達(dá)到最佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種墻體結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法、裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、首先，提供了一種墻體結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，包括：

4、獲取目標(biāo)墻體中不同墻體構(gòu)造層的經(jīng)濟(jì)成本和導(dǎo)熱系數(shù)；

5、根據(jù)所述經(jīng)濟(jì)成本確定目標(biāo)墻體的初投資費(fèi)用，根據(jù)導(dǎo)熱系數(shù)確定目標(biāo)墻體的運(yùn)行費(fèi)用；根據(jù)所述初投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用確定目標(biāo)墻體的全壽命周期成本和凈現(xiàn)值；

6、根據(jù)所述凈現(xiàn)值和全壽命周期成本構(gòu)建目標(biāo)墻體的經(jīng)濟(jì)模型；

7、保持目標(biāo)墻體的墻體厚度不變，根據(jù)所述經(jīng)濟(jì)模型確定目標(biāo)墻體中不同墻體構(gòu)造層的厚度。

8、可選地，所述經(jīng)濟(jì)成本包括墻體基層的材料及砌筑成本、墻體保溫層的材料價(jià)格、墻體保溫層的施工成本以及水泥砂漿抹灰材料和砌筑成本，目標(biāo)墻體的單位面積的初投資費(fèi)用通過(guò)以下公式確定：

9、c＝cst·x+cin·y+cp+cpl·δ；

10、其中，cst表征單位面積墻體基層的材料及砌筑成本；x表征墻體基層的厚度；cin表征墻體保溫層的材料單價(jià)；y表征墻體保溫層的厚度；cp表征墻體保溫層的施工成本；cpl表征單位厚度水泥砂漿抹灰材料和砌筑成本；δ表征水泥砂漿抹灰層厚度。

11、可選地，所述運(yùn)行費(fèi)用包括采暖費(fèi)用，所述采暖費(fèi)用通過(guò)以下公式確定：

12、

13、其中，ch表征單位面積目標(biāo)墻體耗熱量引起的采暖費(fèi)用；ce表征單位燃料價(jià)格；qe表征燃料低位發(fā)熱量；η1表征熱源效率或采用熱泵時(shí)供熱性能系數(shù)，η2表征管網(wǎng)輸送效率；q表征采暖負(fù)荷；通過(guò)以下公式確定：

14、q＝86.4·k·hdd18；

15、其中，hdd18表征采暖度日數(shù)；k表征外墻傳熱系數(shù)，通過(guò)以下公式確定：

16、

17、其中，λx表征墻體基層的導(dǎo)熱系數(shù)；λy表征墻體保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)；rt表征其他墻體構(gòu)造層的熱阻及內(nèi)外表面換熱阻。

18、可選地，根據(jù)所述初投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用確定目標(biāo)墻體的凈現(xiàn)值包括：

19、根據(jù)所述其他墻體構(gòu)造層的熱阻對(duì)目標(biāo)墻體熱工性能的影響，確定墻體傳熱系數(shù)減少δk，再根據(jù)墻體傳熱系數(shù)減少確定目標(biāo)墻體節(jié)省的采暖費(fèi)用，進(jìn)而確定凈現(xiàn)值；

20、所述墻體傳熱系數(shù)減少δk通過(guò)以下公式確定：

21、

22、并根據(jù)所述墻體傳熱系數(shù)減少確定減少的采暖負(fù)荷δq：

23、δq＝86.4·δk·hdd18；

24、進(jìn)而根據(jù)減少的采暖負(fù)荷確定單位面積目標(biāo)墻體節(jié)省的采暖費(fèi)用δch：

25、

26、可選地，根據(jù)以下公式確定全壽命周期成本lcc：

27、lcc＝p1·ch+p2·c；

28、其中，p1表征經(jīng)濟(jì)性分析年限內(nèi)總能耗費(fèi)用與首年的比值，p2表征經(jīng)濟(jì)性分析年限內(nèi)支出資金總額與初投資的比值；

29、其中：

30、p1＝pwf；

31、pwf為生命周期內(nèi)的現(xiàn)值因子，受通貨膨脹率、銀行利率及保溫材料生命周期因素的影響；

32、其中：

33、

34、d表征初投資首付百分比，ms表征年維修費(fèi)用與初投資的比值，rv表征再售價(jià)與初投資的比值，ne表征建筑保溫材料使用壽命，nl表征貸款期限，nmin表征ne與nl中的較小值,i表征能源價(jià)格增長(zhǎng)率，d表征貼現(xiàn)率，m表征銀行貸款利率；

35、根據(jù)以下公式確定凈現(xiàn)值：

36、lcs＝p1·δch-p2·c。

37、

38、可選地，根據(jù)所述凈現(xiàn)值和全壽命周期成本構(gòu)建目標(biāo)墻體的經(jīng)濟(jì)模型包括：

39、將所述凈現(xiàn)值最大化的情況下，將所述全壽命周期成本最小化，具體公式如下：

40、min:lcc＝p1·ch+p2·c；

41、max:lcs＝p1·δch-p2·c。

42、

43、可選地，所述保持目標(biāo)墻體的墻體厚度不變，根據(jù)所述經(jīng)濟(jì)模型確定目標(biāo)墻體中不同墻體構(gòu)造層的厚度包括：

44、將目標(biāo)墻體中墻體基層和墻體保溫層的總厚度constant確定為:

45、x+y＝constant，constant＞0；

46、根據(jù)所述經(jīng)濟(jì)模型和所述總厚度constant，分別確定目標(biāo)墻體中墻體基層厚度和墻體保溫層厚度。

47、其次，還提供了一種墻體結(jié)構(gòu)優(yōu)化裝置，包括：

48、獲取模塊，用于獲取目標(biāo)墻體中不同墻體構(gòu)造層的經(jīng)濟(jì)成本和導(dǎo)熱系數(shù)；

49、計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述經(jīng)濟(jì)成本確定目標(biāo)墻體的初投資費(fèi)用，根據(jù)導(dǎo)熱系數(shù)確定目標(biāo)墻體的運(yùn)行費(fèi)用；進(jìn)而根據(jù)所述初投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用確定目標(biāo)墻體的全壽命周期成本和凈現(xiàn)值；

50、構(gòu)建模塊，用于根據(jù)所述凈現(xiàn)值和全壽命周期成本構(gòu)建目標(biāo)墻體的經(jīng)濟(jì)模型；

51、確定模塊，用于保持目標(biāo)墻體的墻體厚度不變，根據(jù)所述經(jīng)濟(jì)模型確定目標(biāo)墻體中不同墻體構(gòu)造層的厚度。

52、另外，還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述墻體結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。

53、最后，還提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述墻體結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。

54、本發(fā)明提供的墻體結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法具有以下有益效果：

55、通過(guò)綜合考慮目標(biāo)墻體中不同墻體構(gòu)造層的初投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，進(jìn)而精準(zhǔn)確定目標(biāo)墻體的整體全壽命周期成本和凈現(xiàn)值，并根據(jù)全壽命周期成本和凈現(xiàn)值構(gòu)建經(jīng)濟(jì)模型，在保證目標(biāo)墻體厚度不變的情況下，以全壽命周期成本最小以及凈現(xiàn)值最大為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，極大的提升了目標(biāo)墻體的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)特征：

1.一種墻體結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的墻體結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，其特征在于，所述經(jīng)濟(jì)成本包括墻體基層的材料及砌筑成本、墻體保溫層的材料價(jià)格、墻體保溫層的施工成本以及水泥砂漿抹灰材料和砌筑成本，目標(biāo)墻體的單位面積的初投資費(fèi)用通過(guò)以下公式確定：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述運(yùn)行費(fèi)用包括采暖費(fèi)用，所述采暖費(fèi)用通過(guò)以下公式確定：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述初投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用確定目標(biāo)墻體的凈現(xiàn)值包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，根據(jù)以下公式確定全壽命周期成本lcc：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述凈現(xiàn)值和全壽命周期成本構(gòu)建目標(biāo)墻體的經(jīng)濟(jì)模型包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述保持目標(biāo)墻體的墻體厚度不變，根據(jù)所述經(jīng)濟(jì)模型確定目標(biāo)墻體中不同墻體構(gòu)造層的厚度包括：

8.一種墻體結(jié)構(gòu)優(yōu)化裝置，其特征在于，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的方法。

10.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述權(quán)利要求1～7任一所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種墻體結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法、裝置、計(jì)算機(jī)設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，屬于建筑節(jié)能領(lǐng)域，該方法包括：獲取目標(biāo)墻體中不同墻體構(gòu)造層的經(jīng)濟(jì)成本和導(dǎo)熱系數(shù)；根據(jù)該經(jīng)濟(jì)成本確定目標(biāo)墻體的初投資費(fèi)用，根據(jù)導(dǎo)熱系數(shù)確定目標(biāo)墻體的運(yùn)行費(fèi)用；進(jìn)而根據(jù)該初投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用確定目標(biāo)墻體的全壽命周期成本和凈現(xiàn)值；根據(jù)該凈現(xiàn)值和全壽命周期成本構(gòu)建目標(biāo)墻體的經(jīng)濟(jì)模型；保持目標(biāo)墻體的墻體厚度不變，根據(jù)該經(jīng)濟(jì)模型確定不同墻體構(gòu)造層的厚度。通過(guò)綜合考慮目標(biāo)墻體中不同墻體構(gòu)造層的初投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，進(jìn)而精準(zhǔn)確定目標(biāo)墻體的整體全壽命周期成本和凈現(xiàn)值，并根據(jù)全壽命周期成本和凈現(xiàn)值構(gòu)建經(jīng)濟(jì)模型，極大的提升了目標(biāo)墻體的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)研發(fā)人員：黃建恩,丁北斗,馮偉,劉朋,陳后光,王鵬輝,季明曉,宋勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9