建筑能耗模拟软件对比

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1、建筑能耗模拟软件 建筑能耗模拟软件是计算分析建筑性能、 辅助建筑系统设计运行与改造、 指导建筑节能标准制定的有力工具，已得到越来越广泛的应用。据统计，目前全世界建筑能耗模拟软件超过一百种，如美国 BLAST、DOE-2、EnergyPlus，英国 ESP-r，中国 DeST 等。DOE-2 是开发最早应用也最广泛的模拟软件之一，并作为计算核心衍生了一系列模拟软件，如 eQuest，VisualDOE，EnergyPro 等; EnergyPlus 是美国能源部支持开发的新一代建筑能耗模拟软件，目前仅是一个无用户图形界面的计算核心，以此为核心开 发 的 软 件 有 DesignBuilder 等

2、; DeST 是 以 AutoCAD 为图形界面的建筑能耗模拟软件。在实际工程与研究中，建筑系统往往十分复杂，针对同一问题的研究，使用不同的模拟软件，由于用户对软件熟练程度不同、输入参数和软件计算核心存在差异，计算结果的差异较大，从而得出不同甚至相反的结论。对大多数使用者而言，由于不了解软件的内部情况，往往简单地认为这种差异是软件本身引起的，从而对模拟工具和模拟方法产生质疑。事实上，模拟结果的差异不仅受软件本身的影响，更加取决于使用者对软件操作的熟练程度。 1.计算核心的差异 2.同一计算核心的的不同简化边界 3. 用户对软件操作的熟练程度直接影响模拟结果，因为用户决定了模型简化、输入参数和输

3、出结果的选择 建筑热平衡 DOE-2 采用反应系数法求解房间不透明围护传热，冷负荷系数法计算房间负荷和房间温度。 DOE-2 不直接计算各围护内表面的长波辐射换热，而是将其折合在内表面与空气的对流换热系数中;在考虑围护内表面与空气的对流换热时，将空气温度设为固定值，求得自围护传入室内的热量，当空气温度改变后，不再重新计算; 在考虑邻室换热时采用邻室上一时刻的温度进行计算，以避免房间之间的联立求解。所以，DOE-2 在负荷计算时没有严格考虑房间热平衡。 （假设各个房间都维持在同一个温度） 。 DeST2采用状态空间法计算不透明围护传热，一次性求解房间的传热特性系数，在求解过程中考虑了房间各围护内

4、表面之间的长波辐射换热以及与空气的对流换热， 从而严格保证了房间的热平衡。在处理邻室换热时，DeST 采用多房间联立求解的方法，同时计算出各房间的温度或投入的冷热量。DeST 采用“分阶段设计，分阶段模拟”的开发思想，结合实际设计过程的阶段性特点，将模拟划分为建筑热特性分析、系统方案分析、AHU 方案分析、风网模拟和冷热源模拟共 5 个阶段，并且采用“理想控制”来处理后续阶段的部件特性和控制效果，即假定能满足任何冷热量、水量等要求。 EnergyPlus 采用理想的空调设备模型( IdealLoadsAirSystem) 来计算理想负荷，从而 与另 外 两 种 软 件 的 负 荷 计 算 结

5、果 进 行 比 较。EnergyPlus 将房间热平衡分为围护结构表面热平衡和空气热平衡两部分。在求解不透明围护传热时，EnergyPlus 采用 CTF ( Conduction Transfer Function)或有限差分法，CTF 实质上也是一种反应系数法，但 不同于 DOE-2 的基于室内空气温度的反应系数法， 它是基于墙体的内表面温度理相变材料或变导热系数材料等问题。EnergyPlus 先采用状态空间法求解单面围护的热特性，基于热 特性系数得到其内外表面热流与内外表面温度的关系，然后在考虑围护内外表面的热平衡时， 考虑各围护内表面之间的长波互辐射换热及与室内空气的对流换热， 构成

6、围护结构表面热平衡方程，再结合空气热平衡，严格保证了房间的热平衡。 DOE-2（eQues） DeST EnergyPlus 外表面对流换热系数 受室外风速影响，逐时变化 定常数，可修改 多种算法供选择，各个时间步长变化 外表面长波辐射换热 分别计算外表面与天空、地面、空气的长波辐射，其中空气部分部分考虑在表面辐射对流综合系数中，天空部分根据云量进行计算，而不是有效天空温度。 目前只考虑天空背景辐射，其辐射换热系数为定常数。用户可修改 分别计算外表面与天空、地面、空气的长波辐射，假设地面与空气温度一致。 内表面对流换热系数 表面辐射对流综合系数，定常数。 定常 各个时间步长变化，多种算法供选择

7、 内表面长波辐射换热 换热量与表面温度成线性关系 各辐射系数转化为线性关系 在无约束边界条件下，角系数=长波辐射面积/总面积 非透光围护结构外表面的太阳辐射 太阳位置计算时间点：每小时的中间点 均匀天空散射辐射模型 太阳吸收率 太阳位置计算时间点：每小时起始点 均匀天空散射辐射模型 太阳吸收率 每小时多个计算时间点 非均匀天空散热辐射模型 太阳吸收率、可见光吸收率。 室内太阳辐射分配 定常数分配 定常数分配 各个时间步长变化，多种算法供选择散射辐射分配 ScriptF 算法 室内热扰 Schedule，辐射，对流比例，定常数分配 Schedule，辐射，对流比例，定常数分配 Schedule，

8、辐射，对流比例，根据内避面的换热吸收系数分配 通风 渗风：schedule，与室外风速大小相关。 房间互相通风：无 渗风：schedule 房间互相通风：schedule 渗风：schedule，可定义风速、温差等相关参数 房间互相通风：schedule，可定义温差相关参数。 DeST 建模总结 1. 建模操作 a 熟悉图纸，划分业态，对于不同功能区的房间进行分区。 b 建立模型，对单体建筑进行逐层建模 首先认真了解每层图纸，统计围护结构参数，对于缺少的参数及时确定 先进行 CAD 描图，对于不供暖区域在描图的过程中用多段线或文字标出， 不同业态可以用不同颜色， 方便以后的模拟结果检查和与甲方

9、进行面积排查。 c 将描绘好的图纸插入 DeST 中， 进行墙体等围护结构的绘制。 对于不采暖房间， 不采暖区域设置为空房间， 并点否不计入空调面积， 窗户的设置可以通过窗墙比进行设计。 （软件优化存在些许问题在绘制过程中出现错误命令一定撤回原先操作，重新预处理，注意需要少斜角，不划分过多的区域） 。 d 围护结构模型建立完毕后（对于多标准层和业态统一的大区域可以分开绘制，防止模型过大，保存困难） 。需要对不同房间类型设置热扰：1.人员密度，可以比规范值区小一点，但是一定要根据所在地点的人员情况，贴近实际，人员作息亦是同理，根据建筑功能结合同类建筑或实地调研合理设置。2.设备功率密度，根据节能

10、规范建议值取值，对于特殊房间，需要设置考虑设备使用情况发热功率合理确定，设备作息一般和人员作息保持一致， 特殊情况除外。 3.灯光功率密度， 一般设置为 9 瓦每平， 根据房间功能考虑。灯光作息需要考虑实际使用率。4.空调开启，对于集中供暖供冷区域对于不同房间也不能全部设置为空调全开，比如会议室，办公室等间歇性较强的房间。空调温度设置需要对冬季供暖、过度季、夏季供冷分别设置。5.设置天井等特殊房间，需要额外标出。 e 设置完毕房间参数，需要进行建筑预处理，保存数据。通过建筑负荷计算得到当地气象参数、 （006）8760h 的逐时负荷变化曲线、 （007）建筑系统负荷，统计出每个房间的最大冷热指

11、标和系统总负荷，累计总负荷等等。 f 对于数据进行分析，对于典型周和典型日进行分析总结，结合实际情况更改 studio。 参数设置： 设置热扰 设置人员密度 2. 数据处理 a 对于两个表格数据处理主要为了得到模拟最总的模型、 尖峰冷热负荷指标、 总 8760 冷热负荷总图、负荷延续曲线图、典型周/日、不保证小时数（5 10 20 30 50）对系统总量的影响，计算不保证 5 10 20 30 50 的阶梯变化（或者对总量的变化） ，确定总的设备容量、选型参数表、结合实际调研和工程进行选型，做出开大小机的负荷延迟图，选型结果满足率饼状图。 B 对不同的结果要有自己分析， 一定要得出结论， 只展示数据是不科学的， 不讲道理的。结合设置的参数和当地的气候条件，温度，需要对所处理的数据图表有一个非常合理的解释。 C 负荷选型要结合经济型，节能性进行分析，不能简单的进行总量拆分，要考虑后期的运行业态变化等实际情况。 d 作息设置和空调启停要联合设置，窗户对负荷影响较大，需要慎重对待。