零能耗建筑设计方法、装置及终端设备与流程

本申请属于建筑技术领域，尤其涉及一种零能耗建筑设计方法、装置及终端设备。

背景技术：

随着人口的不断增长，人类可利用的资源持续枯竭，人类对环境的破坏也越来越严重。建筑业是资源和能源消耗大户，面对不断增长的人口所形成的爆炸性需求，传统能源日渐濒临枯竭的边缘，如何降低建筑的能耗成为建筑业亟待解决的问题。

现有的技术中，通常通过设计师的经验来因地制宜地设计建筑以及采用节能电器来降低建筑的能耗，然而这种方法不够科学准确，也难以稳定地实现建筑的零能耗。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例提供了零能耗建筑设计方法、装置及终端设备，以解决现有技术中如何准确地实现建筑的零能耗的问题。

本申请实施例的第一方面提供了一种零能耗建筑设计方法，包括：

根据目标建筑所处地区的气象数据、目标建筑的基本设计参数、目标采光需求、内外热源比例，确定被动设计参数及目标冷热负荷值；其中，所述基本设计参数包括目标建筑的几何参数及材质参数，所述被动设计参数包括目标窗墙比、目标朝向及目标围护结构热工性能参数值；

根据所述被动设计参数、所述目标冷热负荷值、所述气象数据、所述基本设计参数、所述目标采光需求，以及预先获取的目标用水量、目标建筑的功能指标，确定使各个主动系统的能耗最低的设备形式，其中所述主动系统至少包括空调系统、照明系统、给排水系统、电梯系统及插座供电系统；

根据所述被动设计参数、所述气象数据、所述基本设计参数以及所述各个主动系统的设备形式，确定所述目标建筑的总系统耗能参数值；

根据所述总系统耗能参数值及所述气象数据，确定目标建筑的可再生能源系统的设备形式，其中所述可再生能源系统的产能参数值大于或者等于所述总系统耗能参数值。

本申请实施例的第二方面提供了一种零能耗建筑设计装置，包括：

被动参数确定单元，用于根据目标建筑所处地区的气象数据、目标建筑的基本设计参数、目标采光需求、内外热源比例，确定被动设计参数及目标冷热负荷值；其中，所述基本设计参数包括目标建筑的几何参数及材质参数，所述被动设计参数包括目标窗墙比、目标朝向及目标围护结构热工性能参数值。

主动系统确定单元，用于根据所述被动设计参数、所述目标冷热负荷值、所述气象数据、所述基本设计参数、所述目标采光需求，以及预先获取的目标用水量、目标建筑的功能指标，确定使各个主动系统的能耗最低的设备形式，其中所述主动系统至少包括空调系统、照明系统、给排水系统、电梯系统及插座供电系统；

总系统耗能计算单元，用于根据所述被动设计参数、所述气象数据、所述基本设计参数以及所述各个主动系统的设备形式，确定所述目标建筑的总系统耗能参数值；

可再生能源系统确定单元，用于根据所述总系统耗能参数值及所述气象数据，确定目标建筑的可再生能源系统的设备形式，其中所述可再生能源系统的产能参数值大于或者等于所述总系统耗能参数值。

本申请实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，当所述处理器执行所述计算机程序时，使得终端设备实现如所述零能耗建筑设计方法的步骤。

本申请实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，使得终端设备实现如所述零能耗建筑设计方法的步骤。

本申请实施例的第五方面提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述零能耗建筑设计方法的步骤。

本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本申请实施例中，首先根据目标建筑的气象数据、目标采光需求、内外热源比例等数据，能够准确地确定满足目标采光需求被动设计参数，在被动设计过程中尽量降低建筑的能耗；其次，在主动系统的设计中，也能够根据实际的被动设计参数、目标冷热负荷值、气象数据、目标用水量和目标采光需求等数据，确定满足需求且使各个主动系统的能耗最低的设备形式，进一步在主动设计过程中尽量降低建筑的能耗；之后，根据确定的被动设计参数、各个主动系统的设备形式以及目标建筑的气象数据和基本设计参数等数据通过目标能耗计算模型，准确地确定目标建筑的总系统耗能参数值，并根据该总系统耗能参数值确定可再生能源系统，使得可再生能源系统的产能参数值大于或者等于总系统耗能参数值，从而使得目标建筑能够实现能耗的自产自用，准确地实现目标建筑的零能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的第一种零能耗建筑设计方法的实现流程示意图；

图2是本申请实施例提供的第二种零能耗建筑设计方法的实现流程示意图；

图3是本申请实施例提供的零能耗建筑设计装置的示意图；

图4是本申请实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例一：

图1示出了本申请实施例提供的第一种零能耗建筑设计方法的流程示意图，详述如下：

在s101中，根据目标建筑所处地区的气象数据、目标建筑的基本设计参数、目标采光需求、内外热源比例，确定被动设计参数及目标冷热负荷值；其中，所述基本设计参数包括目标建筑的几何参数及材质参数，所述被动设计参数包括目标窗墙比、目标朝向及目标围护结构热工性能参数值。

在本申请实施例中，目标建筑所处地区的气象数据可以包括目标建筑所处地区的光照情况、水平辐射数据、气温数据、风向数据等，这些数据可以从气象测量仪器(例如光照传感器、辐照仪、温度测量仪、风向仪)中直接测量获得，也可以从第三方的气象服务器读取。目标建筑的基本设计参数包括预先根据用户需求或者房间功能需求确定好的目标建筑的几何参数及材质参数。目标采光需求包括但不限于采光系数、照度及日均采光小时数等，该目标采光需求中的具体数值可以为预先根据用户需求记录的个性化采光要求值，或者也可以为根据国家颁布的建筑采光设计标准文件确定的标准数值。目标建筑的内外热源比例为目标建筑的室内热源与室外热源的热量之比，室内热源的热量可以预先根据目标建筑的预期使用人数、预期设备产生热量确定，室外热源的热量可以根据目标建筑所处地区的气象数据确定。

根据上述预先获取的目标建筑所处地区的气象数据、目标建筑的基本设计参数、目标采光需求、内外热源比例，确定目标建筑的被动设计参数及目标冷热负荷值。其中，目标建筑的被动设计参数是目标建筑的固有建筑参数，包括目标窗墙比、目标朝向(即目标建筑的建筑朝向)及目标围护结构热工性能参数值。目标冷热负荷值为确定被动设计参数后得到的该目标建筑维持预设的舒适温度所需的能耗。具体地，该目标冷热负荷值可以包括全年最大冷热负荷值和/或全年累计冷热负荷值，全年最大冷热负荷值为统计的一年中每个小时目标建筑维持预设的舒适温度分别所需的能耗中的最大值，全年累计冷热负荷值为全年8760小时维持预设的舒适温度所需的总能耗。具体地，本申请实施例中的冷热负荷值包括冷负荷值和/或热负荷值，冷负荷值表示制冷所需能耗，热负荷值表示制热所需能耗，可将冷负荷值和热负荷值的能耗单位统一为一次能源的单位。例如，目标冷热负荷值具体包括目标冷负荷值和/或目标热负荷值，全年最大冷热负荷值包括全年最大冷负荷值和/或全年最大热负荷值。

具体地，借助建筑模拟软件，输入上述数据进行建模模拟计算，确定能够满足目标采光需求且使目标建筑的能耗最低的被动设计参数，并确定对应的目标冷热负荷值。

具体地，所述步骤s101，具体包括：

s10101：根据目标建筑所处地区的第一气象数据、目标建筑的基本设计参数、预设的窗墙比以及采光计算模型模拟计算所述目标建筑的采光结果信息，并根据所述采光结果信息与目标采光需求的比较结果以及所述目标建筑的内外热源比例调整所述窗墙比，确定满足目标采光需求且使目标建筑的耗能最低的目标窗墙比，其中所述第一气象数据包括目标建筑所处地区的光照情况；

s10102：根据所述目标建筑所处地区的第二气象数据、所述基本设计参数以及太阳辐射计算模型模拟计算所述目标建筑的夏季辐射量和冬季辐射量，确定夏季辐射量最小、冬季辐射量最大的朝向为所述目标朝向，其中所述第二气象数据包括目标建筑所处地区的水平辐射数据或各朝向辐射数据；

s10103：根据所述目标窗墙比、所述目标朝向、所述基本设计参数、预先获取的围护结构热工性能参数值以及能耗计算模型计算目标建筑的冷热负荷值，并在所述能耗计算模型中调整所述围护结构热工性能参数值的大小，确定使所述冷热负荷值最小时对应的围护结构热工性能参数值为目标围护结构热工性能参数值，并确定最小的所述冷热负荷值为目标冷热负荷值。

本申请实施例中，由于能够将各个参数数据输入对应的计算模型精确地计算满足目标采光需求且使目标建筑的能耗最低的被动设计参数，从而能够降低目标建筑的能耗。

在s10101中，通过在采光计算模型中输入目标地区所处的第一气象数据、基本设计参数和预设的窗墙比进行模拟计算，得到目标建筑的采光结果信息，并通过调节窗墙比直至采光结果信息符合目标采光需求且使目标建筑耗能最低，确定此时对应的窗墙比为目标窗墙比。该第一气象数据具体包括目标建筑所处地区的光照情况，具体可以包括目标建筑所处地区的逐时光照情况、全阴天临界照度等。具体地，所述步骤s10101包括：

s10101a1：在采光计算模型中输入目标地区的第一气象参数、目标建筑的基本设计参数、预设的计算参数(例如具体的计算公式方法、计算方法、计算单位大小等)以及预设的窗墙比，模拟计算目标建筑的采光结果信息，该采光结果信息可以包括目标建筑每个单位面积分别对应的采光系数结果、照度结果和日均采光小时数结果。

s10101a2：将步骤s10101a1中的采光结果信息和目标采光需求中设定的采光系数、照度和日均采光小时数等分别进行比较，确定当前目标建筑中采光结果信息满足目标采光需求的面积比例；若该面积比例等于预设的面积比例(例如60％，代表当前窗墙比的设定下该目标建筑有60％面积的采光情况符合目标采光需求)，则确定当前的窗墙比为满足目标采光需求的最小窗墙比，并执行步骤s10101a4，否则执行步骤s10101a3。

s10101a3：若步骤s10101a2中确定的当前目标建筑中采光结果信息满足目标采光需求的面积比例小于预设的面积比例，则按预设的步进值增大窗墙比得到更新后的窗墙比并返回步骤s10101a1；若步骤s10101a2中确定的当前目标建筑中采光结果信息满足目标采光需求的面积比例大于预设的面积比例，则按预设的步进值减小窗墙比得到更新后的窗墙比并返回步骤s10101a1。

s10101a4：将目标建筑的内外热源比例和内外热源比例阈值进行比较，当目标建筑的内外热源比例小于内外热源比例阈值时，则判定窗墙比的增大会增大目标建筑的耗能，直接以步骤s10101a3中确定的最小窗墙比作为目标窗墙比；否则判定窗墙比对建筑的耗能影响不敏感，此时在s10101a2的最小窗墙比的基础上增大采光计算模型中的窗墙比进行模拟计算，直至目标建筑中采光结果信息满足目标采光需求的面积比例最大，得到目标窗墙比。

本申请实施例中，由于根据窗墙比对建筑物能耗的影响程度大小及采光需求来调整窗墙比，在尽量降低建筑物能耗的前提下确定出最大化满足采光需求的窗墙比，因此能够使得目标建筑既能够更好地满足采光需求又能够实现节能。

在s10102中，第二气象数据具体指目标建筑所处地区全年的水平辐射数据，将该第二气象数据以及目标建筑的基本设计参数输入太阳辐射计算模型进行模拟计算，得到目标建筑每个角度朝向对应的夏季辐射量和冬季辐射量，并从中确定夏季辐射量最小且冬季辐射量最大时对应的角度朝向为目标建筑的目标朝向。或者，第二气象数据具体指目标建筑所处地区全年的各朝向辐射数据，此时无需模拟计算每个角度朝向对应的辐射量，而是直接根据各朝向辐射数据进行全年的模拟计算，即可得到夏季辐射量最小且冬季辐射量最大的朝向为目标建筑的目标朝向。

本申请实施例中，由于根据目标建筑所处地区的水平辐射数据和太阳辐射计算模型来确定能够使夏季辐射量最小且冬季辐射量最大的建筑朝向，使得目标建筑能够具有冬暖夏凉的效果，从而减少主动系统调节目标建筑温度所需的能耗，使得该目标建筑更加节能。

在s10103中，将步骤s10101中确定的目标窗墙比、步骤s10102确定的目标朝向，以及预先确定的基本设计参数和预先获取的围护结构热工性能参数值输入能耗计算模型，计算目标建筑的冷热负荷值，并调整能耗计算模型中的围护结构热工性能参数，得到使计算出的冷热负荷值最小的围护结构热工性能参数值为目标围护结构热工性能参数值，并将此时的冷热负荷值定为目标冷热负荷值。具体地，透明围护结构的围护结构热工性能参数包括得热系数和传热系数，非透明围护结构的围护结构热工性能参数包括传热系数。

具体地，所述步骤s10103包括：

s10103b1：根据所述目标窗墙比、所述目标朝向、所述基本设计参数、预先获取的围护结构热工性能参数值以及能耗计算模型计算所述目标建筑的冷热负荷值，其中所述冷热负荷值包括全年最大冷热负荷值和全年累计冷热负荷值；

s10103b2：在所述能耗计算模型中设置预冷时间，确定所述全年最大冷热负荷值最低且增加的全年累计冷热负荷值小于预设阈值对应的预冷时间为最佳预冷时间；

s10103b3：调整所述能耗计算模型的围护结构热工性能参数值，并确定所述全年累计冷热负荷值最低时对应的围护结构热工性能参数值为目标围护结构热工性能参数值；

s10103b4：将所述能耗计算模型的预冷时间设置为所述最佳预冷时间，所述能耗计算模型的围护结构热工性能参数值设置为目标围护结构热工性能参数值，并计算对应的目标冷热负荷值。

在s10103b1中，将已确定的目标窗墙比、目标朝向和基本设计参数和预先根据节能标准获取的围护结构热工性能参数值输入能耗计算模型，计算目标建筑的冷热负荷值，该冷热负荷值包括全年最大冷热负荷值和全年累计冷热负荷值，可以根据模拟计算得带横坐标为全年8760个小时，纵坐标为每个小时对应的冷热负荷值的曲线，根据该曲线的峰值得到全年最大冷热负荷值，根据该曲线下的面积得到全年累计冷热负荷值。

在s10103b2中，在s10103b1中的能耗计算模型增设预冷时间，可以小时为单位增大预冷时间并进行冷热负荷值计算，得到该预冷时间对应的全年最大冷热负荷值以及全年累计冷热负荷值，最终确定在增大预冷时间过程中全年累计冷热负荷值最低且全年累计冷热负荷值相对于增设预冷时间前的增加值小于预设阈值时对应的预冷时间为最佳预冷时间。通过增设预冷时间降低全年最大冷热负荷值可以使后续的空调系统设备选取更加经济节能，同时，由于预冷时间的增加会增加空调设备的开启时长，因此通过约束增设预冷时间后增加的全年累计冷热负荷值小于预设阈值，能够使得增设预冷时间后的耗能控制不会增加过大，使得目标建筑的能耗使用更加经济环保。

在s10103b3中，具体地，围护结构热工性能参数值包括透明围护结构的得热系数值和传热系数值，以及非透明围护结构的传热系数值。在调整能耗计算模型的围护结构热工性能参数值时，可以依次以透明围护结构的得热系数值、透明围护结构的传热系数值、非透明围护结构的传热系数值中的其中一个为变量，按照预设比例(例如5％、10％)下调该变量的值并在每次调整后计算对应的全年累计冷热负荷值，最终确定下调过程中全年累计冷热负荷值最低时对应的变量值为该变量的最优值，依照此方法最终确定能够使全年累计冷热负荷值最低的目标围护结构热工性能参数值。

在s10103b4中，将能耗计算模型的预冷时间设置为步骤s10103b2中确定的最佳预冷时间，能耗计算模型的围护结构热工性能参数值设置为步骤s10103b3中确定的目标围护结构热工性能参数值，模拟计算此时的冷热负荷值即为目标冷热负荷值。

本申请实施例中，由于根据围护热工性能参数对冷热负荷值的影响，分别调整透明围护结构的传热系数、得热系数，非透明围护结构的传热系数以确定能够使得全年累计冷热负荷值最小的围护结构热工性能参数值作为目标围护结构热工性能参数值，从而能够降低目标建筑的制冷和/或制热所需的耗能，使得目标建筑更加节能环保。另外，还通过能耗模型确定能够有效降低全年累计冷热负荷值的最佳预冷时间，以便为目标建筑增加预冷策略，进一步降低目标建筑的能耗。

在s102中，根据所述被动设计参数、所述目标冷热负荷值、所述气象数据、所述基本设计参数、所述目标采光需求，以及预先获取的目标用水量、目标建筑的功能指标，确定使各个主动系统的能耗最低的设备形式，其中所述主动系统至少包括空调系统、照明系统、给排水系统、电梯系统及插座供电系统。

将步骤s101中确定的目标建筑的被动设计参数、目标冷热负荷值、预先确定的气象数据、基本设计参数、目标采光需求，以及预先获取的目标用水量等输入能耗计算模型中，通过该能耗计算模型模拟计算各个主动系统全年用能曲线，并通过调整主动系统的设备形式，确定最低的全年用能曲线，该最低的全年用能曲线对应的能耗最低，进而得到能耗最低的各个主动系统的设备形式。本申请实施例中的主动系统至少包括空调系统、照明系统、给排水系统、电梯系统和插座供电系统，还可以根据目标建筑的功能具体增加其它类型的主动系统。本申请实施例中的全年用能曲线的横坐标为时间，单位具体可以为小时，纵坐标为耗能(具体可以为电能)。

具体地，所述步骤s102包括：

s10201：根据所述目标冷热负荷值，确定若干种待选空调系统设备；根据所述待选空调系统设备调整所述能耗计算模型中的空调系统参数，模拟计算得到每种所述待选空调系统设备对应的空调系统用能曲线并进行比较，确定能耗最低的待选空调系统设备作为空调系统的设备；

s10202：根据预先获取的目标用水量，确定若干种待选给排水设备；根据所述待选给排水设备调整所述能耗计算模型中的给排水系统参数，模拟计算得到每种所述待选空调系统设备对应的给排水系统用能曲线并进行比较，确定能耗最低的给排水设备作为给排水系统的设备；

s10203：根据所述被动设计参数、所述气象数据、所述基本设计参数、所述目标采光需求进行模拟计算，确定主动照明时间及预设数量的目标照明灯具，并以预设数量的目标照明灯具作为照明系统的设备以及根据主动照明时间确定照明系统的照明控制策略；

s10204：根据目标建筑功能指标，确定插座供电系统和电梯系统的设备。

在s10201中，根据目标冷热负荷值，从空调系统设备信息库中确定功率大小满足目标冷热负荷值的空调设备作为待选空调系统设备。之后，依次分别根据每种待选空调系统设备的参数调整能耗计算模型中的空调系统参数，模拟计算得到每种待选空调系统设备对应的空调系统用能曲线，例如，若选出的待选空调系统设备有4种，则分别对能耗计算模型进行4次的空调系统参数调整，得到对应的4条空调系统用能曲线。之后根据每条空调系统用能曲线得到每种待选空调系统设备的耗能情况并进行比较，确定其中能耗最低的待选空调系统设备作为空调系统的设备。

在s10202中，根据预先获取的目标用水量，确定需要的给排水动力大小，并从给排水设备信息库中确定满足所需给排水动力大小的若干种待选给排水设备。之后，依次分别根据每种待选给排水设备的参数调整能耗计算模型中的给排水系统参数，模拟计算得到每种待选给排水系统设备对应的给排水系统用能曲线，例如，若选出的待选给排水系统设备有3种，则分别对能耗计算模型进行3次的给排水系统参数调整，得到对应的3条给排水系统用能曲线。之后根据每条给排水系统用能曲线得到每种待选给排水系统设备的耗能情况并进行比较，确定其中能耗最低的待选给排水系统设备作为给排水系统的设备。

在s10203中，根据确定的被动设计参数、气象数据、基本设计参数和目标采光需求通过采光模型进行模拟计算，确定目标建筑采光时间和照度，从而确定主动照明时间和预设数量的目标照明灯具以满足照明需求，该目标照明灯具为根据用能曲线确定的能耗最低的灯具。以该预设数量的目标照明灯具作为照明系统的设备并根据主动照明时间确定照明系统的照明控制策略，该照明控制策略包括照明系统的主动开关灯时间。

在s10204中，根据目标建筑的功能指标需求，确定目标数量的插座供电系统的设备，并根据用能曲线选择使插座供电系统耗能最低的最优设备形式。并且，电梯系统也选择能耗低的节能电梯系统设备。

本申请实施例中，由于根据目标冷热负荷值、气象数据、目标采光需求、目标用水量、目标建筑的功能指标结合各个主动系统的全年用能曲线能够确定在满足使用需求的前提下能耗最低的各个主动系统的设备形式，因此能够合理准确地降低目标建筑的能耗。

在s103中，根据所述被动设计参数、所述气象数据、所述基本设计参数以及所述各个主动系统的设备形式，确定所述目标建筑的总系统耗能参数值。

将预先确定的气象数据、基本设计参数、步骤s101中确定的被动设计参数以及步骤s103中确定的各个主动系统的设备形式输入到能耗计算模型中，模拟计算目标建筑的全年总用能曲线，并根据该全年总用能曲线确定目标建筑的总系统耗能参数值。该全年总用能曲线的横坐标为时间，单位为小时；纵坐标为能耗值，表示每小时的耗能。该全年总用能曲线的纵坐标值等于各个主动系统曲线的纵坐标值的累加，该全年总用能曲线表示的是所有主动系统组成的总系统的用能情况。根据该全年总用能曲线，确定目标建筑的总系统耗能参数值。

在s104中，根据所述总系统耗能参数值及所述气象数据，确定目标建筑的可再生能源系统的设备形式，其中所述可再生能源系统的产能参数值大于或者等于所述总系统耗能参数值。

根据确定的总系统耗能参数值和气象数据，确定目标建筑的可再生能源具体的设备类型、设备型号和数量等设备形式，使得可再生能源系统的产能参数值大于或者等于总系统耗能参数值。

可选地，在步骤s103中，所述总系统耗能参数值包括总系统逐时负荷和/或总系统年总用能，对应地，所述产能参数值包括逐时产能和/或年总产能，所述步骤s104，包括：

根据所述气象数据，确定目标建筑的可再生能源系统的产能形式；

根据所述总系统峰值负荷和/或总系统年总用能及所述产能形式，确定可再生能源的系统设备型号及数量，其中所述可再生能源系统的产能峰值大于或者等于所述总系统峰值负荷，和/或所述可再生能源系统的年总产能大于或者等于所述总系统年总用能。

本申请实施例中，步骤s103中的总系统耗能参数值包括总系统逐时负荷和/或总系统年总用能，总系统逐时负荷为目标建筑所用主动系统累计的每小时耗能值，总系统年总用能为一年8760小时的累计能耗。具体地，以步骤103中的全年总用能曲线的纵坐标值作为总系统逐时负荷和/或以全年总用能曲线下的面积作为总系统年总用能，确定该目标建筑的总系统耗能参数值。

具体地，在步骤s104中，根据获取的气象数据，具体根据获取的目标建筑所处地区的光照情况、风向数据、所处地理环境等，确定目标建筑的产能形式，该产能形式可以包括风能、太阳能、潮汐能、核能、生物质能等可再生能源形式中的任意一项或者多项。之后，根据总系统逐时负荷和/或总系统年总用能，以及产能形式，确定相应产能形式且满足产能需求的可再生能源的系统设备型号和数量，使得可再生能源系统的逐时产能大于或者等于所述总系统逐时负荷，和/或所述可再生能源系统的年总产能大于或者等于所述总系统年总用能。具体地，可以模拟计算可再生能源系统的全年产能曲线，确定能够使得该全年产能曲线高于步骤s103中的全年总用能曲线的可再生能源系统设备。

本申请实施例中，由于根据目标建筑所处地区的气象数据来确定对应的可再生能源系统的产能形式，并通过总系统耗能参数值确定对应的可再生能源系统的型号和数量，因此能够因地制宜地准确实现目标建筑的零能耗。

本申请实施例中，首先根据目标建筑的气象数据、目标采光需求、内外热源比例等数据，能够准确地确定满足目标采光需求被动设计参数，在被动设计过程中尽量降低建筑的能耗；其次，在主动系统的设计中，也能够根据实际的被动设计参数、目标冷热负荷值、气象数据、目标用水量和目标采光需求等数据，确定满足需求且使各个主动系统的能耗最低的设备形式，进一步在主动设计过程中尽量降低建筑的能耗；之后，根据确定的被动设计参数、各个主动系统的设备形式以及目标建筑的气象数据和基本设计参数等数据通过目标能耗计算模型，准确地确定目标建筑的总系统耗能参数值，并根据该总系统耗能参数值确定可再生能源系统，使得可再生能源系统的产能参数值大于或者等于总系统耗能参数值，从而使得目标建筑能够实现能耗的自产自用，准确地实现目标建筑的零能耗。

实施例二：

图2示出了本申请实施例提供的第二种零能耗建筑设计方法的流程示意图，详述如下：

在s201中，根据目标建筑所处地区的气象数据、目标建筑的基本设计参数、目标采光需求、内外热源比例，确定被动设计参数及目标冷热负荷值；其中，所述基本设计参数包括目标建筑的几何参数及材质参数，所述被动设计参数包括目标窗墙比、目标朝向及目标围护结构热工性能参数值。

在s202中，根据所述被动设计参数、所述目标冷热负荷值、所述气象数据、所述基本设计参数、所述目标采光需求，以及预先获取的目标用水量、目标建筑的功能指标，确定使各个主动系统的能耗最低的设备形式，其中所述主动系统至少包括空调系统、照明系统、给排水系统、电梯系统及插座供电系统。

在s203中，根据所述被动设计参数、所述气象数据、所述基本设计参数以及所述各个主动系统的设备形式，确定所述目标建筑的总系统耗能参数值；

在s204中，根据所述总系统耗能参数值及所述气象数据，确定目标建筑的可再生能源系统的设备形式，其中所述可再生能源系统的产能参数值大于或者等于所述总系统耗能参数值。

本申请实施例s201-s204与上一实施例中的s101-s103完全相同，具体请参阅上一实施例中s101-s104的相关描述，此处不赘述。

在s205中，根据所述被动设计参数、所述各个主动系统的设备形式及可再生能源系统的设备形式，生成施工要求报表以指示目标建筑的施工建设。

将步骤s201中确定的被动设计参数、步骤s202中确定的各个主动系统的设备形式及步骤s204中确定的可再生能源系统的设备形式输出生成施工要求报表，以指示目标建筑的施工建成。可选地，在生成施工要求报表后，可以将所述施工要求报表发送到指定设备，以使目标人员或者目标自动施工设备获取施工要求信息。

在s206中，包括：

s2061：获取施工过程中实际可选的主动系统的设备形式，返回执行根据所述被动设计参数、所述目标冷热负荷值、所述气象数据、所述基本设计参数、所述目标采光需求，以及预先获取的目标用水量、目标建筑的功能指标，模拟计算各个主动系统的全年用能曲线，确定使各个主动系统的能耗最低的设备形式的步骤，重新确定各个主动系统的设备形式及可再生能源系统的设备形式；

或者，还包括：

s2062：监测所述目标建筑施工建成后实际运行时的采光时间及气温数据，调整所述能耗计算模型的气象数据，计算各主动系统的实际能耗，并调整所述预冷时间及所述照明控制策略。

在s2061中，在施工过程中原先确定的主动系统的设备形式可能由于具体的原因无法采购配置，此时，可以接收目标人员输入的实际可选的主动系统的设备形式，更新各主动系统的设备信息库，返回步骤s202重新确定主动系统的设备形式，并继续执行步骤s203和步骤s204重新确定可再生能源系统的设备形式。

在步骤s2062中，在目标建筑施工建成后，通过测量设备监测目标建筑实际运行时的采光时间和气温数据，更新能耗计算模型的气象数据，计算各个主动系统的实际能耗以便后续分析及调整主动系统设备或者可再生能源设备。并且，根据采光时间调整照明控制策略，根据气温数据重新模拟计算最佳的预冷时间，以降低目标建筑的能耗。

本申请实施例中，由于在确定被动设计参数、各主动系统的设备形式和可再生能源系统的设备形式后，无需人为记录各个数据信息，而是自动生成施工要求报表，因此能够方便有效地指导目标建筑的施工；并且，在实际施工过程中或者施工建成后，还会通过获取实际的设备可选情况、气象情况等来调整各主动系统或者可再生能源系统的设备形式或者照明控制策略、预冷时间等，从而进一步保证目标建筑稳定地实现零能耗。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

实施例三：

图3示出了本申请实施例提供的一种零能耗建筑设计装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分：

该零能耗建筑设计装置包括：被动参数确定单元31、主动系统确定单元32、总系统耗能计算单元33、可再生能源系统确定单元34。其中：

被动参数确定单元31，用于根据目标建筑所处地区的气象数据、目标建筑的基本设计参数、目标采光需求、内外热源比例，确定被动设计参数及目标冷热负荷值；其中，所述基本设计参数包括目标建筑的几何参数及材质参数，所述被动设计参数包括目标窗墙比、目标朝向及目标围护结构热工性能参数值。

可选地，所述被动参数确定单元31包括目标窗墙比确定单元、目标朝向确定单元及目标围护结构热工性能参数值确定单元：

目标窗墙比确定单元，用于根据目标建筑所处地区的第一气象数据、目标建筑的基本设计参数、预设的窗墙比以及采光计算模型模拟计算所述目标建筑的采光结果信息，并根据所述采光结果信息与目标采光需求的比较结果以及所述目标建筑的内外热源比例调整所述窗墙比，确定满足目标采光需求且使目标建筑的耗能最低的目标窗墙比，其中所述第一气象数据包括目标建筑所处地区的光照情况；

目标朝向确定单元，用于根据所述目标建筑所处地区的第二气象数据、所述基本设计参数以及太阳辐射计算模型模拟计算所述目标建筑的夏季辐射量和冬季辐射量，确定夏季辐射量最小、冬季辐射量最大的朝向为所述目标朝向，其中所述第二气象数据包括目标建筑所处地区的水平辐射数据或各朝向辐射数据；

目标围护结构热工性能参数值确定单元，用于根据所述目标窗墙比、所述目标朝向、所述基本设计参数、预先获取的围护结构热工性能参数值以及能耗计算模型计算目标建筑的冷热负荷值，并在所述能耗计算模型中调整所述围护结构热工性能参数值的大小，确定使所述冷热负荷值最小时对应的围护结构热工性能参数值为目标围护结构热工性能参数值，并确定最小的所述冷热负荷值为目标冷热负荷值。

可选地，所述目标围护结构热工性能参数值确定单元，具体用于根据所述目标窗墙比、所述目标朝向、所述基本设计参数、预先获取的围护结构热工性能参数值以及能耗计算模型计算所述目标建筑的冷热负荷值，其中所述冷热负荷值包括全年最大冷热负荷值和全年累计冷热负荷值；在所述能耗计算模型中设置预冷时间，确定所述全年最大冷热负荷值最低且增加的全年累计冷热负荷值小于预设阈值对应的预冷时间为最佳预冷时间；调整所述能耗计算模型的围护结构热工性能参数值，并确定所述全年累计冷热负荷值最低时对应的围护结构热工性能参数值为目标围护结构热工性能参数值；将所述能耗计算模型的预冷时间设置为所述最佳预冷时间，所述能耗计算模型的围护结构热工性能参数值设置为目标围护结构热工性能参数值，并计算对应的目标冷热负荷值。

主动系统确定单元32，用于根据所述被动设计参数、所述目标冷热负荷值、所述气象数据、所述基本设计参数、所述目标采光需求，以及预先获取的目标用水量、目标建筑的功能指标，确定使各个主动系统的能耗最低的设备形式，其中所述主动系统至少包括空调系统、照明系统、给排水系统、电梯系统及插座供电系统。

可选地，所述主动系统确定单元包括空调系统确定单元、给排水系统确定单元、照明系统确定单元以及插座供电系统确定单元：

空调系统确定单元，用于根据所述目标冷热负荷值，确定若干种待选空调系统设备；根据所述待选空调系统设备调整所述能耗计算模型中的空调系统参数，模拟计算得到每种所述待选空调系统设备对应的空调系统用能曲线并进行比较，确定能耗最低的待选空调系统设备作为空调系统的设备；

给排水系统确定单元，用于根据预先获取的目标用水量，确定若干种待选给排水设备；根据所述待选给排水设备调整所述能耗计算模型中的给排水系统参数，模拟计算得到每种所述待选空调系统设备对应的给排水系统用能曲线并进行比较，确定能耗最低的给排水设备作为给排水系统的设备；

照明系统确定单元，用于根据所述被动设计参数、所述气象数据、所述基本设计参数、所述目标采光需求进行模拟计算，确定主动照明时间及预设数量的目标照明灯具，并以预设数量的目标照明灯具作为照明系统的设备以及根据主动照明时间确定照明系统的照明控制策略；

插座供电系统及电梯系统确定单元，用于根据目标建筑的功能指标，确定插座供电系统和电梯系统的设备。

总系统耗能计算单元33，用于根据所述被动设计参数、所述气象数据、所述基本设计参数以及所述各个主动系统的设备形式，确定所述目标建筑的总系统耗能参数值。

可再生能源系统确定单元34，用于根据所述总系统耗能参数值及所述气象数据，确定目标建筑的可再生能源系统的设备形式，其中所述可再生能源系统的产能参数值大于或者等于所述总系统耗能参数值。

可选地，所述总系统耗能参数值包括总系统逐时负荷和/或总系统年总用能，对应地，所述产能参数值包括逐时产能和/或年总产能，所述可再生能源系统确定单元34，具体用于根据所述气象数据，确定目标建筑的可再生能源系统的产能形式；根据所述总系统逐时负荷和/或总系统年总用能及所述产能形式，确定可再生能源的系统设备型号及数量，其中所述可再生能源系统的逐时产能大于或者等于所述总系统逐时负荷，和/或所述可再生能源系统的年总产能大于或者等于所述总系统年总用能。

可选地，所述零能耗建筑设计装置还包括：

施工要求报表生成单元，用于根据所述被动设计参数、所述各个主动系统的设备形式及可再生能源系统的设备形式，生成施工要求报表以指示目标建筑的施工建设。

可选地，所述零能耗建筑设计装置还包括：

第一调整单元，用于获取施工过程中实际可选的主动系统的设备形式，返回执行根据所述被动设计参数、所述目标冷热负荷值、所述气象数据、所述基本设计参数、所述目标采光需求，以及预先获取的目标用水量、目标建筑的功能指标，模拟计算各个主动系统的全年用能曲线，确定使各个主动系统的能耗最低的设备形式的步骤，重新确定各个主动系统的设备形式及可再生能源系统的设备形式；

或者，还包括：

第二调整单元，用于监测所述目标建筑施工建成后实际运行时的采光时间及气温数据，调整所述能耗计算模型的气象数据，计算各主动系统的实际能耗，并调整所述预冷时间及所述照明控制策略。

需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

实施例四：

图4是本申请一实施例提供的终端设备的示意图。如图4所示，该实施例的终端设备4包括：处理器40、存储器41以及存储在所述存储器41中并可在所述处理器40上运行的计算机程序42，例如零能耗建筑设计程序。所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各个零能耗建筑设计方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s101至s104。或者，所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示单元31至34的功能。

示例性的，所述计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器41中，并由所述处理器40执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序42在所述终端设备4中的执行过程。例如，所述计算机程序42可以被分割成被动参数确定单元、主动系统确定单元、总系统耗能计算单元以及可再生能源系统确定单元。

所述终端设备4可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是终端设备4的示例，并不构成对终端设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器40可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器41可以是所述终端设备4的内部存储单元，例如终端设备4的硬盘或内存。所述存储器41也可以是所述终端设备4的外部存储设备，例如所述终端设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器41还可以既包括所述终端设备4的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器41用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。