當前國內(nèi)外幾款主要建筑節(jié)能軟件分析

建筑的能耗分&對建筑節(jié)能設計非常重要,設計人員需要根據(jù)計算的結果進行設計方案的調(diào)整和優(yōu)化。當前，國內(nèi)外對建筑能耗計算方法的研究和軟件的開發(fā)也屢見不鮮。計算方法已經(jīng)非常成熟,比較知名的軟件也非常多。比如國外的DOE-2、EnergyPlus,國內(nèi)的CHEC、DEST等。
      DOE-2
      DOE-2是美國勞倫斯伯克力國家實驗室開發(fā)的能耗分析模擬軟件,包括負荷計算模塊、空氣系統(tǒng)模塊、機房模塊、經(jīng)濟分析模塊。它可以提供整幢建筑物每小時的能量消耗分析,用于計算系統(tǒng)運行過程中的能效和總費用,也可以用來分析圍護結構（包括屋頂、外墻、外窗、地面、樓板、內(nèi)墻等）、空調(diào)系統(tǒng),電>設備和照明對能耗的影響。Doe-2的功能非常全面而強大，經(jīng)過了無數(shù)工程的實踐檢驗,是國際上都公認的比較準>的能耗分析軟件,并且該軟件是免費軟件，使用人數(shù)和范圍非常廣泛。
      DOE-2的輸入方法為手寫編程的形式，要求用戶手寫輸入文件，輸入文件必須滿足其規(guī)定的格式，并且有關鍵字的要求。DOE-2輸入、輸出文件格式均為英文，且格式要求比較嚴格，對于中國用戶來說不易上手。但DOE-2有大量的資料庫和研究文獻,用戶可以通過學習比較詳細的了解運用。目前還有很多基于DOE-2上開發(fā)的軟件，比如下文介紹的VisualDOE、eQUEST、PowerDOE等。
     VisualDOE
     VisualDOE是一款基于DOE-2開發(fā)的標準的建筑能耗模擬軟件。這款軟件可以幫助建筑師或者設備工程師進行建筑的能耗模擬，設計方案的選擇，還可以進行美國綠色建筑標準中能耗分析部分的評價。
     VisualDOE可以模擬包括照明，太陽輻射，暖通系統(tǒng)，熱水供暖等建筑所有主要的能耗。并可以 從DOE-2輸出文件中自動提取計算結果。相對與DOE-2來說，用戶可以比較容易的上手使用。但是軟件的輸人格式DOE-2的輸入語言，因此用戶需要了解一些DOE-2輸入文件的格式規(guī)則，對于"要模擬復雜的高級用戶，用戶需要手動修改輸入文件。目前軟件為全英文版,尚未出現(xiàn)比較成熟的漢化版本。
     eQUEST
     eQUEST同樣是一款基于DOE-2基礎上開發(fā)的建筑能耗分析軟件,它允許設計者進行多種類型的建筑能耗模擬,并且也向設計者提供了建筑物能耗經(jīng)濟分析、日照和照明系統(tǒng)的控制以及通過從列表中選擇合適的測定方法自動完成能源利用效率。
    這款軟件的主要特點是為DOE-2輸入文件的寫入提供了向?qū)?。用戶可以根?jù)向?qū)У闹敢龑懭虢ㄖ枋龅妮斎胛募Ｍ瑫r,軟件還提供了圖形結果顯示的功",用戶可以非常直觀的看到輸入文件生成的二維或三維的建筑模型,并且可以查看圖形的輸出結果。目前該軟件為全英文版，沒有比較成熟的漢化版本。
     PowerDOE
     PowerDOE是基于DOE-2基礎上開發(fā)的一款比較先進和成熟的建筑能耗分析軟件,其基本功能和上述軟件基本相同,主要特點是采用了交互式的Windows界面進行輸入和輸出,比較容易上手操作。
     EnergyPlus
     EnergyPlus是美國勞倫斯克力國家實驗室開發(fā)出了最新的建筑能耗模擬分析程序,1996年開始研制開發(fā)，2001年投入使用。這款軟件的主要特點有:采用集成同步的負荷/系統(tǒng)/設備的模擬方法;在計算負荷時,用戶可以定義小于他的時間步長,在系統(tǒng)模擬中,時間步長自動調(diào)整;采用熱平衡法模擬負荷;采用CTF模塊模擬墻體、屋頂、地板等的瞬態(tài)傳熱;采用三維有限差分土壤模型和簡化的解析方法對土壤傳熱進行模擬;采用聯(lián)立的傳熱和傳質(zhì)模型對墻體的傳熱和傳濕進行模擬;采用基于人體活動量、室內(nèi)溫溫度等參數(shù)的熱舒適模型模擬熱舒適度;采用各向異性的天空模型以改進傾斜表面的天空散射強度;先進的窗戶傳熱的計算,可以模擬包;可控的遮陽裝置、可調(diào)光的電鉻玻璃等;日光照明的模擬,包括室內(nèi)照度的計算、眩光的模擬于環(huán)路的可調(diào)整結構的空調(diào)系統(tǒng)模擬,用戶可以模擬典型的系統(tǒng),而無需修改源程;;源代碼開放,用戶可以根據(jù)自己的需要加入新的模塊或功能。
     因為軟件相對比較新,且功能非常復雜,比較適合研究和二次開發(fā)。
     CHEC
     CHEC是中國建筑科學研究院建筑工程軟件研究所節(jié)能中心于2002年開涎蟹,2003年投入使用的節(jié)能設計分析軟件。這款軟件采用DOE-2軟件作為計算內(nèi)核，完全按照《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》進行編制。
     CHEC軟件最大的特點是便捷的輸入方式，設計師可以采用自己繪制的CAD圖紙直接進行模型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換,無需用戶手寫輸入。同時,CHEC軟件和國內(nèi)的多種建筑軟件都有接口,可以直接提取模型數(shù)據(jù)。CHEC軟件可以對建筑的體形、朝向、圍護結構的構造進行量化分析,生成有詳盡建筑概況,窗墻比,圍護結構熱工參數(shù)的計算報告,對用戶的節(jié)能設計進行指導和改進。同時,CHEC軟件為用戶提供了強大的數(shù)據(jù)庫支持,可供用戶隨時進行材料的選擇和調(diào)整。CHEC通過調(diào)用DOE-2內(nèi)核,模擬全年的氣象數(shù)據(jù),進行全年的動態(tài)能耗模擬分析,生成詳盡的空調(diào)采暖全年能耗報告。
     CHEC軟件比較注重和各地的節(jié)能規(guī)范相結合,注重各地的材料使用和氣候差異,可以生成完全符合各地審查規(guī)范要求的計算報告書。目前CHEC軟件在全國的使用非常廣泛。
     DeST DeST是由清華大學空調(diào)實驗室研制開發(fā)的面向暖通空調(diào)設計者的集成于AutoCAD上的輔助設計計算軟件。DeST建筑描述界面上可視化的所見即得的建筑樓層和房間劃分圖形界面,并且山憂度朐AutoCADR14中,DeST的計算模塊也全部集成于Auto-CADR14。DeST作為面向設計的模擬分析工具,充分考慮設計過程的階段性,提出“分階段設計,分階段模擬”的思路,在設計的各個階段,通過建筑模擬、方案模擬、系統(tǒng)模擬、水據(jù)模擬的數(shù)據(jù)結果對g進行驗證,從而保證設計的可靠性。DeST通過采用逆向的求解過程;基于全工況的設計,DeST在每一個設計階段都計算出逐時的各項要求(風量、g風狀態(tài)、水量等等),使得設計可以從傳統(tǒng)的單點設計拓展到全工況設計;DeST采用了各種集成技術并提供了良好的界面.因此可以比較容易方便地應用到工程實際中。
     DOE-2、EnergPlus、VisualDOE、eQUEST、PowerDOE、DEST這些軟件的計算方法一般都是基于動態(tài)的環(huán)境;為了保證計算結果的準確度,軟件大多都需要室外逐時的氣象數(shù)據(jù)或典型氣象年數(shù)據(jù),而且需要盡可能詳細的體型描述數(shù)據(jù)及相應的熱工性能數(shù)據(jù)。在我國,由于對用于建筑熱工的氣象數(shù)據(jù)沒有統(tǒng)一的格式,所以應用這些軟件時要求必須將氣象數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換,其他的比如建筑體型的描述,材料熱物性參數(shù)的設置,采暖制冷形式,溫度分區(qū)等,對于一般設計人員來說,輸入過于繁瑣。在初步設計階段,由于很多條件無法確定,設計人員更是無出利用這些軟件工具對方案進行能耗分析和節(jié)能優(yōu)化。
     針對這些情況,CHEC軟件的開發(fā)就基于DOE-2能耗計算內(nèi)核,為計師提供了優(yōu)秀的交互式功能輸入界面,無論是在初步設計階段還是施工圖階段都能對設計方案進行能耗分析和方案優(yōu)化。同時采集了中國各城市近30年的氣象數(shù)據(jù),并且由專業(yè)人員轉(zhuǎn)換成典型氣象年數(shù)據(jù),應用于CHEC軟件的能耗模擬計算。CHEC軟件在實際設計應用過程中,非常注重減少消耗在數(shù)據(jù)輸入上的時間,不僅提供了擁有自主版權的PKPM模型平臺,而且也已經(jīng)開發(fā)了直接嵌入AutoCAD,進行模型輸入、節(jié)能設計計算和方案優(yōu)化選擇等全部功能集成在AutoCAD下完成,更加符合建筑師的操作習慣。最重要的是,CHEC軟件能與國家及各省市的建筑節(jié)能設計標準、建筑節(jié)能設計審查緊密結合,生成符合要求的詳細的建筑節(jié)能設計分析報告書和審查備案登記表等;CHEC軟件不僅是一個單純的計算軟件,而是從設計角度考慮,幫助設計師在設計各個階段結合能耗分析完成方案選擇和方案優(yōu)化,根據(jù)經(jīng)濟指標分析確定綜合性能較好的節(jié)能設計方案。