(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 202211161964.5 (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 天津大学 地址 300072 天津市南 开区卫津路9 2号 (72)发明人 刘刚　任蕾　曲冠华　孟弘融　 臧兴宇　 (74)专利代理 机构 天津市北洋 有限责任专利代 理事务所 12 201 专利代理师 刘子文 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种适用 于商业综合体的冬季温度场预测 系统及方法 (57)摘要 本发明公开一种适用于商业综合体的冬季 温度场预测系统及方法， 预测系统包括方案评价 模块、 温度预测模块和风量调控模块； 方案评价 模块， 用于在建筑方案设计阶段对商业综合体入 口至中庭连通空间的热环境性能进行评估； 温度 预测模块， 用于在商业综合体中， 对不同人员密 度和设备散热条件下的室内三维温度场进行预 测， 实现空调系统单元调控时间内入口至中庭连 通空间的水平与垂直温度地图获取， 以及步行街 热舒适面积达标率的实时评估； 风量调控模块， 用于对商业综合体入口至中庭连通空间的温度 场调控； 通过风量调控模型计算 分层分区供暖送 风调节量， 实现降低中庭空间垂直温度梯度、 提 高热舒适面积达标率 以及增加能源利用效率的 多目标调控。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115238532 A 2022.10.25 CN 115238532 A 1.一种适用于商业综合体的冬季温度场预测系统， 用于调控商业综合体的入口、 中庭 及周边空间的冬季温度场， 商业综合体入口至中庭连通空间分为入口、 过渡空间和中庭空 间三部分， 商业综合体入口至中庭连通空间中供行人正常行走 的区域为步行街， 过渡空间 是商场入口和中庭空间的廊道， 入口包括建筑最外侧门到门斗出口的空间； 其特征在于， 包 括方案评价模块、 温度预测模块和风量调控模块； 所述方案评价模块， 用于在建筑方案 设计 阶段对商业综合体入口至中庭连通空间的热环境性能进行评估； 所述温度预测模块， 用于 在商业综合体中， 对不同人员 密度和设备散热条件下 的室内三维温度场进行预测， 实现空 调系统单元调控时间内入口至中庭连通空间的水平与垂 直温度地图获取， 以及步行街热舒 适面积达标率的实时评估； 所述风量调控模块， 用于对商业综合体入口至中庭连通空间的 温度场调控； 在获得当前单元调控时间内室内三维温度场的前提下， 通过计算逐层风量调 控体积量， 并以提升满足人员热舒适温度的面积达标率为 目标， 通过风量调控模型计算分 层分区供暖送风调节量， 实现降低中庭空间垂直温度梯度、 提高热舒适面积达标率以及增 加能源利用效率的多目标调控。 2.根据权利要求1所述的适用于商业综合体的冬季温度场预测系统， 其特征在于， 所述 方案评价模块将入口至中庭连通空间的空间参 量及室外气象工况作为输入参 量， 所述空间参量包括门斗形式、 过渡空间平面形状、 过渡空间长度、 过渡空间剖面形状、 过渡空间曲直、 过渡空间宽度、 中庭高度、 中庭体积、 中庭平面形状及剖面形状、 有 无扶梯以 及顶界面材质， 所述室外气象工况包括不同流速和来流方向的入口侵入冷风工况， 将入口 至中庭连通空间热性能评价指标作为输出参量； 通过 空间参量和室外气象工况的变化组合 生成模拟样本， 利用CFD模拟软件计算室内温度场并完成CFD样本数据库建立， 能够实现在 建筑方案设计阶段的商业综合体室内热环境性能的方案比选， 及其对既有建筑的热环境性 能的量化评估； 所述入口至中庭 连通空间热性能评价指标包括步行街热舒适平均温度达标 率、 抗侵入风指数和空间性能评分指标。 3.根据权利要求1所述的适用于商业综合体的冬季温度场预测系统， 其特征在于， 所述 温度预测模块内设置有通过BP神经网络算法建立并基于CFD样本数据库的三 维温度场预测 模型， 其中三维温度场预测模型 的输入参量为空间参量和室外气象工况， 输出参量为空间 温度特征点的温度数值； 对于 室内空间特征位置， 每层中庭空间抓取均匀分布的9个点作为 中庭空间温度特征点， 每层步行街沿轴线提取9 ‑12个点作为步行街空间温度特征点； 过渡 空间提取内门轴线、 外门轴线和中轴线在1.5ｍ和 3ｍ高度处的温度值， 共18个空间温度特 征点； 在启用温度预测模块前调用适配对应建筑的空间信息参数， 并在每次空调系统末端 的单元调控时间内载入单元调控时间开始 时刻下入口至中庭连通空间的各层人员密度和 设备使用情况， 加载对应时刻下 的室外气象工况， 进而启动三维温度场预测模型对该单元 调控时间内的结束时刻室内温度场实现精细化预测， 从而为室内温度调控提供 数据基础。 4.根据权利要求1所述的适用于商业综合体的冬季温度场预测系统， 其特征在于， 所述 风量调控模块基于变风量空调系统， 通过调整供热量将商业综合体内不同区域的负荷差异 调平。 5.根据权利要求1或2所述的适用于商业综合体的冬季温度场预测系统， 其特征在于， 入口至中庭连通空间步行街热舒 适平均温度达标率计算公式如下：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115238532 A 2其中， Cr表示步行街热舒适平均温度达标率； Cri表示单层步行街温度达标率， i为对应 层数； n表示商业综合体总楼层数； 入口至中庭连通空间步行街 抗侵入风指数计算公式如下： 其中， Tr表示抗侵入风指数， 单位为K； T0表示各层步行街平均温度的算数平均数， 单位 为K； ΔT表示中庭周边单层步行街平均温度的极差， 单位 为K； 入口至中庭连通空间性能评分指标计算公式如下： 其中， S表示空间性能评分指标； 表示Tr归一 化后的数值； 表示Cr归一 化后的数值。 6.根据权利要求1或4所述的适用于商业综合体的冬季温度场预测系统， 其特征在于， 风量调控模型中： 依据人员 在商业综合体室内的期望热舒适区间， 期望平均空气温度大于 室内空气平均温度条件下的风 量调整量计算公式如下： 期望平均空气温度小于室内空气平均温度条件下的风 量调整量计算公式如下： 其中， V—调控区域空间容积， m3； TA—空调系统末端送风温度， K； Ta—调控区域平均空 气温度， K； △VA—单层空间单次调节时间段内送风体积变化量， m3； Tex—期望平均空气温 度， K； 为调节因额外人员活动和设备内热源散热而多供给的送风体积流量， 内热源包括设备 及人员； 内热源 对送风调整量影响作用的计算公式如下： △Vi—内热源散热导致的单次调节时间段内送风体积变化量， m3； Wl—某设备额定功 率， W； ωl—某设备散热功率比率， %； np—调控区域内人员数量； Wp—冬季商场步行街人员平 均散热功率， W； t—单轮温度调节间隔时间， s； c—定压状态下空气比热容， J/(kg ·K)； ρ — 标准大气压下空气密度， kg/m3； 综上， 商业综合体中庭空间风 量调整量计算公式如下： △V——单元调控时间风 量调整总体积量， m3。 7.一种适用于商业综合体的冬季温度场预测方法， 基于权利要求1 ‑6任一适用于商业 综合体的冬季温度场预测系统， 其特征在于， 包括： 针对某一寒冷地区商业综合体， 通过方 案评价模块对该商业综合体的入口至中庭连通空间进 行热环境性能量化评价， 得到相应的 空间性能评 分； 通过温度预测模块对商业综合体的入口至中庭连通空间内不同人员密度和权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115238532 A 3