5）夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準6(JGJ13422001）中明確規定采用DOE22軟件作為建筑節能設計的節能綜合性能指標的計算工具。

2、建筑能耗模擬軟件簡介

    目前在我國使用的建筑能耗模擬軟件主要有DOE22、EnergyPlus、TRNSYS、PKPM2CHEC和DeST等。

1)DOE22

    DOE22在建筑能耗模擬軟件發展的歷史上具有重大意義。DOE22是公認的最權威、最經典的建筑能耗模擬軟件之一,被很多能耗模擬軟件,如eQUEST、EnergyPlus、CHEC和PowerDOE等借鑒和引用。DOE22采用經典的LSPE結構,即Load模塊、System模塊、Plant模塊和Economic模塊。許多軟件至今仍采用DOE22的LSPE結構,并在其基礎上改進與創新。DOE22可以很精確地處理各種功能和結構復雜的建筑,但是對系統的處理能力很有限,只能處理有限的幾種暖通空調系統,且它是基于DOS環境下的軟件,界面不太友好。其次,DOE22的輸入較為麻煩,有固定的格式,必須采用手動編程的方法輸入,且有關鍵字σ求。另外,順序結構是DOE22的重大缺陷,在實際的暖通空調過程中,建筑室內熱環境、空調系統以及主機的運行情況等是耦合的,順序結構的理念彼此沒有反饋,影響了計算結果的準確性。

2)EnergyPlus

    EnergyPlus整合了DOE22和BLAST的優點,并加入了很多新的功能。它被認為是DOE22的一個很好的替代軟件。EnergyPlus吸收了DOE22的LSPE結構,并做出了改進,它采用如圖2所示的集成同步的負荷、系統和設備的結構,在上層管理模塊的監督下,模塊之間彼掠蟹蠢,而不是單純的順序結構,計算結果更為精確。EnergyPlus與其說是個建筑能耗模擬軟件,不如說是個建筑能耗模擬引擎。它在開發的時候就把重心放在計算方法上,并沒有在軟件的界面上下很多功夫。它的源代碼是完全開放的,鼓勵第三方來開發合理的界面調用EnergyPlus并完成模擬。現在比較著名的DesignBuilder就是在它的基礎上完成的二次開發。同時,它可以與很多常用軟件,如TRNSYS、WINDOW5和COMIS等完成鏈接。

    EnergyPlus能精確地處理較為復雜的各類建筑。它在處理建筑熱過程的時候,考慮到了很多方面的因素,包括建筑的遮擋、綠化、風、光、雨、雪等,在這方面,可以說是同類軟件中最為全面的。雖然EnergyPlus在DOE22的基礎上有很大的改進,力圖完成對所有暖通空調系統的模擬,而且也封裝了很多常用系統,如熱泵和輻射供熱供冷等系統。但是,EnergyPlus本身還是立足于建筑模擬,其處理系統的能力偏弱,而且它對暖通空調系統控制方式的模擬能力較弱,它通常假定設備的調節胬硐牖的連續調節,這對于設備部分負荷運行時的模擬是不太準確的。另外,EnergyPlus不穩定,不太容易收斂并且經濟性分析較為簡單。

3)TRNSYS

    TRNSYS和HVACSIM 等軟件采用了和EnergyPlus以及DOE22等軟件完全不同的設計思想。有些文獻也把它們認為是不同的兩類軟件。TRNSYS最大的特點是采用了模塊化的思想。每個模塊代表一個小的系統、設備或者一個熱濕處理過程。它采用/黑盒子0技術封裝了計算方法,使得用戶把主要精力放在模塊的輸入和輸出上,而不是組件的內部。這些模塊可以很方便地搭建組成各種復雜系統。所以TRNSYS被認為是建筑能耗模擬軟件中模擬系統最靈活的軟件之一。

    TRNSYS具有十分強大的模擬控制器的功能,可以十分精確地模擬各種控制方式,在部分負荷的模擬中相對EnergyPlus等軟件有一定的優勢。由于TRNSYS立足于系統而不是建筑,它在模擬系統、設備和控制方式的最優化問題以及系統中參數監測等問題時相對于EnergyPlus和DOE22這些立足于建筑的軟件是有優勢的,但正因如此,它在建筑負荷以及建筑熱性能的模擬上偏弱。它所設定的建筑模型比較簡單,很難完成復雜建筑的描述,如不能按照建筑實際外形建立模型、沒有建筑陰影的計算、處理自然通風和滲透通風等問題時需要借助其它軟件。

    TRNSYS采用開放式的結構,用戶可以根據自己的實際情況在它提供的平臺下編寫并改進組件嵌入到TRNSYS中完成模擬,而且它與很多專業軟件,如EES、GenOpt、RansFlow、COMIS和CONTAM等都可以完成鏈接,同時也可以很方便地使用EnergyPlus等軟件的氣象文件和處理結果。這些特點使得TRNSYS成為了一個分享計算機能耗模擬成果的很好平臺。TRNSYS的另外一個重要優勢是由于軟件開發者本身在太陽能領域具有優勢,它在新能源系統尤其是太陽能系統的模擬上具有其它軟件無法比擬的優勢,而且TRNSYS中的地耦合模型經過一y權威機構鑒定,被認為是較為準確合理的,可以很好地應用于地源熱泵的設計和研究中。

4)DeST

    DeST采用的是現代控制理論中的/狀態空間法,求解時空間上離散、時間上保持連續,其求解的穩定性以及o差與時間步長的大小沒有關系,所以在步長的選取上較為靈活。DeST嵌入在AUTOCAD中,界面友好,所見即所得,但無法像PKPM那樣從AUTOCAD中讀取數據,用戶必須自己建模。筆者認為,與其它軟件相比,DeST采用/分階段設計,分階段模擬的思想具有獨到之處。DeST以設計過程為驅動,利用已有的信息(未知的信息按理想的缺省值來設定),逐步深入,將未知轉化為已知,直到最后完成模擬。

    DeST模擬設計時采用建筑負荷計算、空調系統模擬、AHU(AirHandingUnit)方案模擬、風網和冷熱源模擬的步驟,完全符合設計的習慣,對設計有很好的指導作用。其次,DeST也可求解比較復雜的建筑,它考慮了鄰室房間的熱影響,可以對圍護結構和房間聯立方程求解。DeST吸收了TRNSYS的開放式特性,以期成為應用建筑能耗模擬成果的一個優良的通用平臺,為將來的擴展提供了堅實的基礎。再其次,DeST的適用范圍十分廣泛,針對不同的使用對象,DeST推出了不同的版本,如評估版和分析版等。然而,DeST在組件的瘸瀋廈揮蠺RNSYS方便,它的控制方式也沒有TRNSYS多樣靈活,本身所包含的設備和系統數目也沒有TRNSYS等軟件豐富。另外,DeST是基于AUTOCAD和MicrosoftAcess等平臺,沒有自己獨立運行的平臺,軟件的發展受制于AUTOCAD和MicrosoftAcess的發展。同時,由于目前我國還沒有完整的氣象數據燃,DeST的氣象數據庫是實測結合擬合得到的,一般認為在能耗模擬中還是應該使用逐時氣象數據,擬合的結果會給計算的準確性帶來隱患。

5)PKPM2CHEC

    PKPM2CHEC也是以DOE22軟件作為計算內核,最大的特點是與標準規范結合緊密,它在設計時完全按照5夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準6(JGJ13422001)進行。可以生成符合標準要求的建筑節能設計分析報告書和審查備案登記表。         PKPM2CHEC另一個比較大的優勢是界面比較友好,輸入比較方便,它和國內的多種建筑軟件都有接口,設計人員可將CAD圖紙直接轉換成模型中需要的數據,同時比較注重對工程實際的指導,在設計時能較好地結合能耗分析和經濟指標進行最佳方案的選擇。

6)FLUENT等

    FLUENT、ANSYSY和Airpak等軟件的最主要應用不是建筑能耗模擬,而是模擬室內環境狀態。但是當遇到比較復雜的、比較新的傳熱傳質系統,現有的能耗模擬軟件無法處理時,可借助它們強大的解決流體換熱問題的功能,在一定程度上進行求解。

7)Matlab

    Matlab并不是一個建筑能耗模擬軟件,而是一個數m處理工具,但是它強大的數值處理和可視化功能,以及最優化、神經網絡和模糊系統等工具箱為二次開發提供了有力的工具。另外,Matlab自帶的Simulink是系統仿真的良好平臺,近年來有很多用戶借助這個平臺進行二次開發,從而完成模擬計算。