基于IFDM-RKF的建筑物围护结构动态热流改进自适应优化计算方法研究 李红莲 柯喜鹏 郑旭星 司一芳 曹文辉 吕文 何曦

《Energies》：Research on an Improved Adaptive Optimization Calculation Method for Dynamic Heat Flux of Building Envelope Based on IFDM-RKF Honglian Li, Xipeng Ke, Wuxing Zheng, Yifang Si, Wenhui Cao, Wen Lv and Xi He

　　

摘要

作为室内空间和室外空间之间的边界，建筑围护结构的热流量是影响室内热环境及人体热舒适度的关键因素，同时也是反映室外气象因素对室内环境影响的重要指标。在需要对现有建筑和工程项目进行快速评估的场合中，建筑围护结构的动态热性能经常受到室外天气变化、窗墙耦合、墙体热储存以及热桥效应等因素的影响。为了解决这一问题，本研究提出了一种考虑滞后效应的动态热流量计算方法。该方法结合了隐式有限差分法（IFDM）的热传导方程以及基于墙体能量平衡的边界条件，以优化墙体表面温度。同时，在时间步长设置中引入了自适应步长控制策略（Runge–Kutta–Fehlberg）。实验结果表明，所提出的动态热流量计算方法的计算精度R2为0.9207，优化后的精度R2为0.9435，均属于工程应用可接受的范围内。研究表明，从建筑围护结构的热流量分析中衍生出的简化框架能够保留墙体热储存和延迟热释放的特性，同时有效解决了窗墙耦合问题，并显著减少了了对计算成本较高的数值方法的依赖。因此，该方法为现有建筑围护结构的热性能评估和节能改造决策支持提供了一种高效且可扩展的技术途径。