EnergyPlus能耗模擬軟件

國內(nèi)能耗模擬軟件現(xiàn)狀

迄今世界各國都意識到能耗模擬分析的重要性。從20世紀(jì)60年代到今天，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展完善，能耗動態(tài)模擬分析計(jì)算方法s日趨成熟，很多國家都根據(jù)自己的特點(diǎn)及要求研發(fā)了建筑能耗計(jì)算程序，可以很方便地對建筑物進(jìn)行全年動態(tài)模擬。

美國是開展建筑節(jié)能研究最早的國家之一，與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的軟件有120多種，有關(guān)建筑節(jié)能評估的有70多種。其中具代表性的是美國能源部(DOE)和美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室(LBNL)研發(fā)的DOE-2及基于DOE-2內(nèi)核的應(yīng)用軟件(如Power-DOE、Visual-DOE、EZDOE、DesiCalc)、伊利諾斯大學(xué)研發(fā)的BLAST(Building Loads Analysis and System Thermodynamics)、美國可持續(xù)建筑工業(yè)委員會(Sustainable Buildings Industry Council)主持開發(fā)的Energy-10、得克薩斯建筑工程大學(xué)建筑學(xué)院(College of Architecture Texas A&M University)開發(fā)的ENER-WIN、美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室(Lawrence Berkeley National Laboratory)開發(fā)的SPARK(Simulation Problem Analysis and Research Kernel)，以及威斯康星大學(xué)太陽能實(shí)驗(yàn)室(Solar Energy Laboratory，University of Wisconsin)開發(fā)的TRNSYS(Transient System Simulation Program)等。

DOE軟件在系統(tǒng)模擬時不可以調(diào)整系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，無法準(zhǔn)確進(jìn)行溫度計(jì)算，不可以模擬自然通風(fēng)、墻體傳濕、輻射頂板、DOAS等，因此，美國能源部組織多個部門共同開發(fā)新的建筑能耗模擬軟件EnergyPlus來全面代替DOE-2。加拿大也開發(fā)出可以迅速精確地計(jì)算出各種玻璃窗和窗框的熱性能的FRAME和VISION，以及可以校驗(yàn)建筑運(yùn)行能耗的HOT2000。英國斯特拉思克萊德I學(xué)機(jī)械學(xué)院(Department of Mechanical Engineering，University of Strathclyde)開發(fā)了ESP-r，并將其作為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)與節(jié)能分析的基本工具，寫入相關(guān)的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中。英國Squareone公司開發(fā)的Ecotect(生態(tài)建筑大師)是一個全面的技術(shù)性能輔助設(shè)計(jì)軟件，它主要應(yīng)用于方案設(shè)計(jì)階段，具有速度快、直觀、技術(shù)性強(qiáng)等優(yōu)勢，而且可以和一系列精確分析軟件相結(jié)合做進(jìn)一步的分析。日本開發(fā)的HASP軟件成為日本制定建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的工具。我國清華大學(xué)開發(fā)的建筑環(huán)境設(shè)計(jì)模擬分析軟件DeST(designer's simulation toolkits)，可用于建筑能耗模擬和環(huán)境控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)校核，起到提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、保證設(shè)計(jì)可靠性和降低系統(tǒng)能源消耗的作用。

EnergyPlus能耗模擬軟件

EnergyPlus建筑能耗模擬是在美國能源部支持下，由美國勞倫斯?/span>伯克利國家實(shí)驗(yàn)室(Lawrence Berkeley National Laboratory)、伊利諾斯大學(xué)(University of Illinois)、美國軍隊(duì)建筑工程實(shí)驗(yàn)室(U.S. Army Construction Engineering Research Laboratory)、俄克拉荷馬州立大學(xué)(Oklahoma State University)及其他單位共同開發(fā)的，是一個全新的軟件，它不僅吸收了建筑能耗分析軟件DOE-2和BLAST的優(yōu)點(diǎn)，并且具備很多新的功能，被認(rèn)為是用來替代DOE-2的新一代的建筑能耗分析軟件。

EnergyPlus吸收了DOE-2的LSPE結(jié)構(gòu)，并做出了改進(jìn)，它采用集成同步的負(fù)荷、系統(tǒng)和設(shè)備的結(jié)構(gòu)，在上層管理模塊的監(jiān)督下，模塊之間彼此有反饋，而不是單純的順s結(jié)構(gòu)，計(jì)算結(jié)果更為精確。

EnergyPlus能精確地處理較為復(fù)雜的各類建筑，處理建筑熱濕過程也是同類軟件中考慮最為全面的。

EnergyPlus可以與很多常用軟件如TRNSYS、WINDOW5和COMIS等完成鏈接，用戶還可根據(jù)自己的需要加入新的功能模塊，方便用戶對建筑系統(tǒng)做更詳細(xì)的模擬。

EnergyPlus軟件的主要特點(diǎn)有：采用集成同步的負(fù)荷/系統(tǒng)/設(shè)備的模擬方法；在計(jì)算負(fù)荷時，用戶可以定義小于1h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(fù)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魅來熱進(jìn)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(jìn)行模擬；采用基于人體活動量、室內(nèi)溫濕度等參數(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(jìn)傾斜表面的天空散射強(qiáng)度；先進(jìn)的窗戶傳熱的計(jì)算，可以模擬包括可控的遮陽裝置、可調(diào)光的電鉻玻璃等；日髡彰韉哪Ｄ猓包括室內(nèi)照度的計(jì)算、眩光的模擬和控制、人工照明的減少對負(fù)荷的影響等；基于環(huán)路的可調(diào)整結(jié)構(gòu)的空調(diào)系統(tǒng)模擬，用戶可以模擬典型的系統(tǒng)，而無需修改源程序；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。

EnergyPlus6.0在Windows、Linux、Mac操作系統(tǒng)中都可以運(yùn)行，模擬速度有明顯提升，還增加了最新的多區(qū)域和低能耗的示例文件；EP-Launch在Windows操作系統(tǒng)中在可以同時運(yùn)行多個模擬，通過EP-Launch查看輸出結(jié)果也更加方便；在輸入方面和輸出方面，提高了輸入對象和輸出結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)性；在窗和采光方面，增加了逐時日光模擬計(jì)算報(bào)告，采用了WINDOW6.3來建立窗體模型和模擬輸出窗體部分的IDF文件；在自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)方面增加新的模型，包括室內(nèi)CO²濃度綜合模型，機(jī)械通氣、滲透與管道泄漏之間相互作用的簡化模型；在空調(diào)系統(tǒng)模擬方面，新增了幾種控制系統(tǒng)的選項(xiàng)，對空調(diào)設(shè)備性能參數(shù)有了進(jìn)一步細(xì)化描述，使空調(diào)系統(tǒng)的模擬更加精確；在經(jīng)濟(jì)性分析方面，增加了新的建筑生命周期成本計(jì)算。即使EnergyPlus6.0在模擬能力方面具有很大的優(yōu)勢，其用戶界面友好性仍然較差，輸入和輸出文件都是以ASCII文本形式為主，軟件只檢查輸入?yún)?shù)是否合法，而不會檢查其合理性，這就需要用戶用大量的時間來對建筑模型進(jìn)行檢查和調(diào)試。

EnergyPlus軟件的逐步成熟也使它在全世界范圍內(nèi)的用戶不斷增多，成為工程師和研究人員信賴的建筑能耗模擬工具，EnergyPlus官方還免費(fèi)提供軟件下載使用和日常的網(wǎng)上技術(shù)支持。由于 EnergyPlus程序輸入較為復(fù)雜，其用戶界面極不友好，EnergyPlus軟件大多直接地用于科研，而用于新建建筑設(shè)計(jì)和既有建筑改造的實(shí)際工"的模擬分析很少。通過第三方界面程序的開發(fā)，可將圖形化界面引入到建筑及空調(diào)系統(tǒng)建模過程中，能極大地簡化用戶的工作量。

EnergyPlus的源代碼是完全開放的，鼓勵第三方p用EnergyPlus來開發(fā)出合理的用戶界面。目前已有多個基于EnergyPlus的界面工具被開發(fā)并被用戶使用，根據(jù)EnergyPlus官方網(wǎng)站公布的情況，已經(jīng)或正在開發(fā)的EnergyPlus用戶友好界面超過10種，其中Demand Response Quick Assessment Tool、Design Builder、EFEN、EPlus Interface、Hevacomp Design Simulation、Hourly Load Calculation Program、MC4 Suite已經(jīng)推出可用版本，EPlus Interface 目前在開發(fā)測試版本，如下八種常見的EnergyPlus的友好界面工具。

這些界面工具可以使用戶能夠較為方便快速地建立建e幾何模型，而空調(diào)系統(tǒng)的輸入界面較為簡單，空調(diào)系統(tǒng)流程的可視化往往僅限于系統(tǒng)存在的模板，無法滿足復(fù)雜空調(diào)系統(tǒng)的輸入要求。

建筑能耗模擬軟件對建筑節(jié)能設(shè)計(jì)有不可替代的作用，我國現(xiàn)在的建筑能耗擬軟件開發(fā)與推廣中還存在諸多問題。

EnergyPlus是新一代的建筑全能耗分析軟件，具備很多優(yōu)點(diǎn)，EnergyPlus提供了多種空調(diào)系統(tǒng)與建筑設(shè)備的詳細(xì)模擬方法，但界面不友好，使用過程復(fù)雜，成為其學(xué)習(xí)和應(yīng)用的難點(diǎn)，通過學(xué)習(xí)了解EnergyPlus的界面工具、輸入文件創(chuàng)建工具和第三方界面工具，找出適合自己學(xué)習(xí)研究方向的EnergyPlus使用方法，對充分應(yīng)用EnergyPlus建筑能耗模擬軟件強(qiáng)大的模擬功能是十分重要的，從而推動EnergyPlus能耗分析軟件的廣泛應(yīng)用及發(fā)展，使我國的能耗分析盡快和國際研究接軌。

附件

EnergyPlus軟件6.0下載

百度云網(wǎng)盤下載

EnergyPlus軟;的中文界面（VisualEPlus2.0）下載

VisualEPlus2.rar

VisualEPlus2.0使用指南.pdf

本軟件作為綠色軟件，直0解壓即可使用。

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