LOGO建筑能耗模擬方法簡介LOGO建筑能耗模擬方法簡介1設計基礎建筑冷熱負荷和電負荷的逐時準確計算、模擬是三聯供系統優化配置與運行分析的基礎。建筑全能耗分析軟件的計算方法一般都是基于動態的環境;為保證計算結果的準確度,軟件都需要室外逐時的氣象數據或典型氣象年數據,而且需要盡可能詳細的體型描述數據及相應的熱工性能數據。2設計基礎建筑冷熱負荷和電負荷的逐時準確計算、模擬是三建筑全能耗分析軟件：

DOE-2EnergyPluseQuestTRNSYSESP-r中國的DeST、CHEC等等。

這些軟件具有各自的特點例如，DOE-2能夠準確地模擬較復雜的圍護結構的負荷，TRNSYS在模擬空調系統時能夠提供最大的靈活性3建筑全能耗分析軟件： 這些軟件具有各自的特點3建筑全能耗分析軟件：在美國有兩個著名的建筑模擬程序：BLAST和DOE-2歐洲代表性的軟件是ESP-r國內有影響力的模擬軟件是清華大學開發的DeST（前身是BTP）4建筑全能耗分析軟件：4DOE-2是公認的最經典的建筑能耗模擬軟件之一

DOE-2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、內墻等）、空調系統,電器設備和照明對能耗的影響。其輸入方法為手寫編程的形式，要求用戶手寫輸入文件，輸入、輸出檔格式均為英文，且格式要求比較嚴格，對于中國用戶來說不易上手。但DOE-2有大量的數據庫和研究文獻,用戶可以通過學習比較詳細的了解運用。15DOE-2是公認的最經典的建筑能耗模擬軟件之一 15EnergyPlus是在BLAST和DOE-2的基礎上開發的EnergyPlus是一個建筑能耗逐時模擬引擎,采用集成同步的負荷/系統/設備的模擬方法來模擬建筑系統的實際運行狀況，從而預測年運行能耗和費用的軟件；在計算負荷時，時間步長可由用戶選擇，一般為10到15分鐘。在系統的模擬中，軟件會自動設定更短的步長（小至數秒，大至1小時）以便于更快地收斂。EnergyPlus采用CTF來計算墻體傳熱，采用熱平衡法計算負荷。26EnergyPlus是在BLAST和DOE-2的基礎上開發的EnergyPlus是在BLAST和DOE-2的基礎上開發的采用集成同步的負荷/系統/設備的模擬方法在計算負荷時，用戶可以定義小于1個小時的時間步長；在系統模擬中，時間步長自動調整，以加快收斂。采用熱平衡法模擬負荷采用聯立的傳熱和傳質模型對墻體的傳熱和傳濕進行模擬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，可以模擬包括可控的遮陽裝置、可調光的電鉻玻璃等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,EnergyPlus具有以下主要特點：7EnergyPlus是在BLAST和DOE-2的基礎上開發的EnergyPlus是在BLAST和DOE-2的基礎上開發的EnergyPlus運算時間相對于DOE-2來說要長許多EnergyPlus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為理想化的連續調節,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。劣勢8EnergyPlus是在BLAST和DOE-2的基礎上開發的eQuest簡介

計算軟件根據室外氣象條件圍護結構情況采用一種正向思維計算出室內溫度以及室內得熱量進而計算出負荷．它的計算過程是一個動態平衡的過程后一時刻室內溫度冷熱負荷以及供暖空調設備的耗電量要受前一時刻的影響可根據輸入的建筑情況建筑結構圍護結構材料供暖空調方式與系統布置形式室內人員活動規律照明設備情況和室內設計溫度值計算出建筑的全年動態能耗39eQuest簡介 計算軟件根據室外氣象條件圍護結構情況eQuest簡介eQuest則簡化了DOE-2建模的過程。8760小時（全年）能耗模擬特定的工作日類型：每一個season里可設置3種工作日（周一到周五，周日，節假日），可最多設置52個season。定義能源價格的方式：分時定價，按容量定價，統一定價eQuest能夠模擬的一些特殊的空調系統——熱電聯產、蓄能系統、光電轉換優勢10eQuest簡介優勢10eQuest運算時間相對于DOE-2來說要長許多

eQuest始終假設系統的控制處于最佳狀態，因而與實際有較大的差別，比如他無法判斷閥門是否堵塞，制動裝置是否失效，系統維護狀況等。劣勢11eQuest運算時間相對于DOE-2來說要長許多eQuesTRNSYS

計算靈活，模塊化開放式結構，用戶可以根據需要任意建立連接，形成不同系統的計算程序；形成終端用戶程序，為非TRNSYS用戶提供方便；輸出結果可在線輸出100多個系統變量，可形成EXCEL計算文件；與EnergyPlus、MATLAB等其它軟件建立鏈接。4軟件具有以下主要特點：12TRNSYS 4軟件具有以下主要特點：12TRNSYS優勢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。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等軟件有優勢13TRNSYS優勢在新能源系統尤其是太陽能系統的模擬上具有其它TRNSYS劣勢但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該軟件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DOE-2有優勢14TRNSYS劣勢但它在建筑負荷以及建筑熱性能的模擬上偏弱。它ESP-r功能：ESP-r在歐洲應用非常廣泛，是一個集成化的模擬分析工具，除了可以模擬建筑中的聲、光、熱以及流體流動等現象外，還可以對建筑能耗以及溫室氣體排放作出評估，可以對建筑的采暖、通風、制冷設備的容量及效率作出綜合的評估。除此之外，該軟件還集成了對新的可再生能源技術(如光伏系統、風力系統等)的分析手段。515ESP-r功能：515ESP-rESP-r特點2）對于設備側可以進行HVAC,太陽能設備，光電板等進行模擬．各個模擬模塊可以獨立模擬，也可以整體模擬，可以得到很詳細結果1）對于建筑側進行很詳細的模擬，包括建筑傳熱，遮陽分析16ESP-rESP-r特點2）對于設備側可以進行HVAC,太陽DeST

DeST由清華大學空調實驗室研制開發。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、送風狀態、水量等等),使得設計可以從傳統的單點設計拓展到全工況設計6兩個版本應用于商業建筑的商建版本（DeST-c）應用于住宅建筑的住宅版本（DeST-h）17DeSTDeST由清華大學空調實驗室研制開發。DeST通過DeST功能： 1）建筑物全年的逐時能耗模擬計算； 2）冷熱電聯產系統模擬計算； 3）太陽能（光熱和光伏）模擬計算； 4）地板輻射供暖、供冷系統模擬計算； 5）蓄冷、蓄熱系統模擬計算； 6）優化空調系統方案，預測系統運行費用； 7）燃料電池系統模擬計算；18DeST功能：18DeST

由于目前我國還沒有完整的氣象數據文件,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。優勢1）在組件的擴充上沒有TRNSYS方便；2）控制方式也沒有TRNSYS多樣靈活；3）本身所包含的設備和系統數目也沒有TRNSYS等軟件豐富。步長選取比較靈活，但用戶必須自己建模；可求解復雜的建筑,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。劣勢19DeST 由于目前我國還沒有完整的氣象數據文件,De住宅建筑熱環境模擬工具包（簡稱“DeST-h”）DeST-h主要用于住宅建筑熱特性的影響因素分析、住宅建筑熱特性指標的計算、住宅建筑的全年動態負荷計算、住宅室溫計算、末端設備系統經濟性分析等領域。技術特色4.1精確模擬建筑中各房間的室溫狀況4.2精確模擬夜間通風對室內熱環境的影響4.3精確模擬鄰室傳熱對各房間熱環境的影響4.4精確模擬間歇空調啟停對于裝機容量和運行能耗的影響4.5精確模擬內外保溫對于空調供暖負荷的影響20住宅建筑熱環境模擬工具包（簡稱“DeST-h”）技術特色4.商業建筑熱環境模擬工具包（簡稱“DeST-c”）DeST-c對商業建筑的模擬分成建筑室內熱環境模擬、空調方案模擬、輸配系統模擬、冷熱源經濟性分析幾個階段;DeST-c先后應用于國家大劇院、深圳文化中心、西西工程等大型商業建筑的設計過程，并對中央電視臺、解放軍總醫院、北京城鄉貿易中心、發展大廈等多棟建筑空調系統改造進行模擬給出改造方案。21商業建筑熱環境模擬工具包（簡稱“DeST-c”）DeST-cCHEC1）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據的轉換,無需用戶手寫輸入。 2）CHEC軟件比較注重和各地的節能規范相結合,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范要求的計算報告書。該軟件采用DOE-2軟件作為計算內核，完全按照《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》進行編制，通過調用DOE-2內核,模擬全年的氣象數據,進行全年的動態能耗模擬分析,生成詳盡的空調采暖全年能耗報告。722CHEC1）CHEC軟件最大的特點是便捷的輸入方式，設計師可“逐時能源負荷分攤比例”的方法 電力負荷的大小及逐時變化特征與建筑物內各種用電設備的安裝功率、設備的耗電性能及作息時間直接相關。由于建筑物內用電設備的使用及人員的作息時間具有很大的隨機性，我們很難根據耗電設備來準確預測逐時電負荷。8優勢它可以同時計算出全年逐時冷熱電負荷，能夠很方便地統計出熱電比，這在很多負荷計算軟件中是做不到的冷熱負荷主要包括空調冷負荷、空調熱負荷以及生活熱水負荷，主要由建筑物內各種用電設備造成電力負荷23Companyname“逐時能源負荷分攤比例”的方法 電力負荷的大小及逐時“逐時能源負荷分攤比例”的方法在進行逐時冷熱電負荷計算時，不考慮耗電設備的直接影響，而是在針對建筑類型進行市場調查研究的基礎上來進行預測的。其步驟如下：(1)對建筑使用功能進行分析；(2)對該氣候區域內的同類建筑的能耗狀況進行調查，得到單位面積的平均耗能量；(3)采用日本三聯供設計手冊中的相關數據，利用小時能源負荷分攤比例的方法，根據調查到的數據，對逐時冷熱電負荷進行模擬計算，其計算流程如圖1所示。24“逐時能源負荷分攤比例”的方法在進行逐時冷熱電負負荷因子計算方法傳統的設計方法可以初步確定機組的容量。但由于設計負荷不能反映出不同建筑類型負荷的逐時變化特點，不能反映熱電冷負荷間的相互作甩與聯系，方案也就不能給出各個不同時段機組具體的運行策略，不能對系統進行全年逐時的技術經濟模擬分析而學者Michael提出的負荷系列法，將全年冷熱負荷的逐時變化利用對典型天負荷進行三角變換而獲得

（補充：同種類型建筑來說，負荷的逐時變化特點可以利用一個反映該建筑類型屬性的無因次因子來表述，我們把這無因次因子稱為“負荷因子”，它反映的是負荷的逐時變化信息，是一個介于O～1之間逐時變化的無量綱數。）925負荷因子計算方法傳統的設計方法可以初步確定機組的容量。但由于負荷因子計算方法根據用電設備的耗電關系，建筑電負荷分為兩類空調耗電“負荷因子”與冷熱“負荷因子’’存在一定的函數關系，具體數值與所選擇的空調系統相關；建筑功能電“負荷因子”主要與建筑的使用功能及屬性有關。電力負荷的大小及逐時變化特征與建筑物內各種用電設備的安裝功率、設備的耗電使用性能及作息時問直接相關。與建筑使用功能相關的電負荷，包括照明、常用電器、運輸設備等。與冷熱負荷相關的空調耗電負荷26負荷因子計算方法根據用電設備的耗電關系，建筑電負荷分為兩類空負荷因子計算方法該方法雖然計算方便，但物理概念不清晰，預測誤差較大。27Companyname負荷因子計算方法該方法雖然計算方便，但物理概念不清晰，預測誤LOGOThankYou!LOGOThankYou!28LOGO建筑能耗模擬方法簡介LOGO建筑能耗模擬方法簡介29設計基礎建筑冷熱負荷和電負荷的逐時準確計算、模擬是三聯供系統優化配置與運行分析的基礎。建筑全能耗分析軟件的計算方法一般都是基于動態的環境;為保證計算結果的準確度,軟件都需要室外逐時的氣象數據或典型氣象年數據,而且需要盡可能詳細的體型描述數據及相應的熱工性能數據。30設計基礎建筑冷熱負荷和電負荷的逐時準確計算、模擬是三建筑全能耗分析軟件：

DOE-2EnergyPluseQuestTRNSYSESP-r中國的DeST、CHEC等等。

這些軟件具有各自的特點例如，DOE-2能夠準確地模擬較復雜的圍護結構的負荷，TRNSYS在模擬空調系統時能夠提供最大的靈活性31建筑全能耗分析軟件： 這些軟件具有各自的特點3建筑全能耗分析軟件：在美國有兩個著名的建筑模擬程序：BLAST和DOE-2歐洲代表性的軟件是ESP-r國內有影響力的模擬軟件是清華大學開發的DeST（前身是BTP）32建筑全能耗分析軟件：4DOE-2是公認的最經典的建筑能耗模擬軟件之一

DOE-2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、內墻等）、空調系統,電器設備和照明對能耗的影響。其輸入方法為手寫編程的形式，要求用戶手寫輸入文件，輸入、輸出檔格式均為英文，且格式要求比較嚴格，對于中國用戶來說不易上手。但DOE-2有大量的數據庫和研究文獻,用戶可以通過學習比較詳細的了解運用。133DOE-2是公認的最經典的建筑能耗模擬軟件之一 15EnergyPlus是在BLAST和DOE-2的基礎上開發的EnergyPlus是一個建筑能耗逐時模擬引擎,采用集成同步的負荷/系統/設備的模擬方法來模擬建筑系統的實際運行狀況，從而預測年運行能耗和費用的軟件；在計算負荷時，時間步長可由用戶選擇，一般為10到15分鐘。在系統的模擬中，軟件會自動設定更短的步長（小至數秒，大至1小時）以便于更快地收斂。EnergyPlus采用CTF來計算墻體傳熱，采用熱平衡法計算負荷。234EnergyPlus是在BLAST和DOE-2的基礎上開發的EnergyPlus是在BLAST和DOE-2的基礎上開發的采用集成同步的負荷/系統/設備的模擬方法在計算負荷時，用戶可以定義小于1個小時的時間步長；在系統模擬中，時間步長自動調整，以加快收斂。采用熱平衡法模擬負荷采用聯立的傳熱和傳質模型對墻體的傳熱和傳濕進行模擬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，可以模擬包括可控的遮陽裝置、可調光的電鉻玻璃等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,EnergyPlus具有以下主要特點：35EnergyPlus是在BLAST和DOE-2的基礎上開發的EnergyPlus是在BLAST和DOE-2的基礎上開發的EnergyPlus運算時間相對于DOE-2來說要長許多EnergyPlus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為理想化的連續調節,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。劣勢36EnergyPlus是在BLAST和DOE-2的基礎上開發的eQuest簡介

計算軟件根據室外氣象條件圍護結構情況采用一種正向思維計算出室內溫度以及室內得熱量進而計算出負荷．它的計算過程是一個動態平衡的過程后一時刻室內溫度冷熱負荷以及供暖空調設備的耗電量要受前一時刻的影響可根據輸入的建筑情況建筑結構圍護結構材料供暖空調方式與系統布置形式室內人員活動規律照明設備情況和室內設計溫度值計算出建筑的全年動態能耗337eQuest簡介 計算軟件根據室外氣象條件圍護結構情況eQuest簡介eQuest則簡化了DOE-2建模的過程。8760小時（全年）能耗模擬特定的工作日類型：每一個season里可設置3種工作日（周一到周五，周日，節假日），可最多設置52個season。定義能源價格的方式：分時定價，按容量定價，統一定價eQuest能夠模擬的一些特殊的空調系統——熱電聯產、蓄能系統、光電轉換優勢38eQuest簡介優勢10eQuest運算時間相對于DOE-2來說要長許多

eQuest始終假設系統的控制處于最佳狀態，因而與實際有較大的差別，比如他無法判斷閥門是否堵塞，制動裝置是否失效，系統維護狀況等。劣勢39eQuest運算時間相對于DOE-2來說要長許多eQuesTRNSYS

計算靈活，模塊化開放式結構，用戶可以根據需要任意建立連接，形成不同系統的計算程序；形成終端用戶程序，為非TRNSYS用戶提供方便；輸出結果可在線輸出100多個系統變量，可形成EXCEL計算文件；與EnergyPlus、MATLAB等其它軟件建立鏈接。4軟件具有以下主要特點：40TRNSYS 4軟件具有以下主要特點：12TRNSYS優勢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。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等軟件有優勢41TRNSYS優勢在新能源系統尤其是太陽能系統的模擬上具有其它TRNSYS劣勢但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該軟件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DOE-2有優勢42TRNSYS劣勢但它在建筑負荷以及建筑熱性能的模擬上偏弱。它ESP-r功能：ESP-r在歐洲應用非常廣泛，是一個集成化的模擬分析工具，除了可以模擬建筑中的聲、光、熱以及流體流動等現象外，還可以對建筑能耗以及溫室氣體排放作出評估，可以對建筑的采暖、通風、制冷設備的容量及效率作出綜合的評估。除此之外，該軟件還集成了對新的可再生能源技術(如光伏系統、風力系統等)的分析手段。543ESP-r功能：515ESP-rESP-r特點2）對于設備側可以進行HVAC,太陽能設備，光電板等進行模擬．各個模擬模塊可以獨立模擬，也可以整體模擬，可以得到很詳細結果1）對于建筑側進行很詳細的模擬，包括建筑傳熱，遮陽分析44ESP-rESP-r特點2）對于設備側可以進行HVAC,太陽DeST

DeST由清華大學空調實驗室研制開發。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、送風狀態、水量等等),使得設計可以從傳統的單點設計拓展到全工況設計6兩個版本應用于商業建筑的商建版本（DeST-c）應用于住宅建筑的住宅版本（DeST-h）45DeSTDeST由清華大學空調實驗室研制開發。DeST通過DeST功能： 1）建筑物全年的逐時能耗模擬計算； 2）冷熱電聯產系統模擬計算； 3）太陽能（光熱和光伏）模擬計算； 4）地板輻射供暖、供冷系統模擬計算； 5）蓄冷、蓄熱系統模擬計算； 6）優化空調系統方案，預測系統運行費用； 7）燃料電池系統模擬計算；46DeST功能：18DeST

由于目前我國還沒有完整的氣象數據文件,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。優勢1）在組件的擴充上沒有TRNSYS方便；2）控制方式也沒有TRNSYS多樣靈活；3）本身所包含的設備和系統數目也沒有TRNSYS等軟件豐富。步長選取比較靈活，但用戶必須自己建模；可求解復雜的建筑,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。劣勢47DeST 由于目前我國還沒有完整的氣象數據文件,De住宅建筑熱環境模擬工具包（簡稱“DeST-h”）DeST-h主要用于住宅建筑熱特性的影響因素分析、住宅建筑熱特性指標的計算、住宅建筑的全年動態負荷計算、住宅室溫計算、末端設備系統經濟性分析等領域。技術特色4.1精確模擬建筑中各房間的室溫狀況4.2精確模擬夜間通風對室內熱環境的影響4.3精確模擬鄰室傳熱對各房間熱環境的影響4.4精確模擬間歇空調啟停對于裝機容量和運行能耗的影響4.5精確模擬內外保溫對于空調供暖負荷的影響48住宅建筑熱環境模擬工具包（簡稱“DeST-h”）技術特色4.商業建筑熱環境模擬工具包（簡稱“DeST-c”）DeST-c對商業建筑的模擬分成建筑室內熱環境模擬、空調方案模擬、輸配系統模擬、冷熱源經濟性分析幾個階段;DeST-c先后應用于國家大劇院、深圳文化中心、西西工程等大型商業建筑的設計過程，并對中央電視臺、解放軍總醫院、北京城鄉貿易中心、發展大廈等多棟建筑空調系統改造進行模擬給出改造方案。49商業建筑熱環境模擬工具包（簡稱“DeST-c”）DeST-cCHEC1）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據的轉換,無需用戶手寫輸入。 2）CHEC軟件比較注重和各地的節能規范相結合,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范要求的計算報告書。該軟件采用DOE-2軟件作為計算內核，完全按照《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》進行編制，通過調用DOE-2內核,模擬全年的氣象數據,進行全年的動態能耗模擬分析,生成詳盡的空調采暖全年能耗報告。750CHEC1）CHEC軟件最大的特點是便捷的輸入方式，設計師可“逐時能源負荷分攤比例”的方法 電力負荷的大小及逐時變化特征與建筑物內各種用電設備的安裝功率、設備的耗電性能及作息時間直接相關。由于建筑物內用電設備的使用及人員的作息時間具有很大的隨機性，我們很難根