论文计算机模拟技术在建筑节能方面的应用(编辑修改稿)

论文计算机模拟技术在建筑节能方面的应用(编辑修改稿)内容摘要：

发展到最终设计前，您可以依据一些简单的概念模型测试不同的方案形式。 ECOTECT 软件最初作为某些概念的例证出现于安德鲁马歇尔博士在西澳大利亚大学建筑与艺术学院的博士论文中。 这篇论文主要论述建筑的各种特性是建筑师在概念构思阶段首要考虑的因素，它不是在整个设计过程的最后可能会考虑的装饰品。 如果 从开始就关注到这个因素，那么建筑师将会节约大量的时间和精力。 ECOTECT 最有用的功能是它的交互式分析方法。 例如，可以更换地毯的类型并立即比较房间声反射，混响时间，照度和室内温度的变化。 增加一个新的窗户并马上观察热量变化，权衡天光因素的影响，太阳辐射和建筑总造价。 ECOTECT 是同类产品唯一包括了舒适度分析，温室气体排放，典型能量分析以及运行成本核算的软件，它可以让用户直观的进行类比。 ECOTECT 的另外一个主要部分是其创新的三维用户界面。 传统的几何 CAD 系统并不适合于初期的方案设计，它们要 求输入大量的详细数据，这就迫使设计者在进行直观思维时更多去考虑数字问题。 现在，一个灵活和直观的三维狗在系统出现了，它发掘出建筑组成元素之间令人惊异的内在简单关系，这种关系简化了复杂几何体的构思过程，并在很大程度上改善了正在进行的设计工作的灵活性。 使用 ECOTECT 可以完美实现以下功能 1． 直观的显示阴影和反射效果并生成动画 2． 生成交互式太阳轨迹图并即时进行遮蔽分析 3． 计算任意表面的太阳辐射及遮蔽百分比 4． 计算任意空间或其中任意点的天光照度和人工照度。 5． 计算任意区域的月热增益和小时温度 变化表 6． 生成原料消耗和环境影响的时间表 7． 追踪任意形状空间内任意部分的声部传导路径 8． 在四周有障碍的空间内计算声波的延迟率 9． 快速计算和统计任意空间内的声波反射次数 VRML 进行交互式浏览并向客户展示产品 RADIANCE 光照软件进行精确物理光照分析 CAD 格式和分析格式文件 南京大学 人居环境与可持续发展 新生研讨课论文 ~ 10 ~ eQuest: eQuest 借鉴并采用了经典的 LSPE 结构，即 Load 模块、 System 模块、 Plant 模块和 Economic 模块如图： eQuest 支持 8760 小时全年能耗模拟，支持（ 1）特定的工作日类型：每一个 season 里可设置 3 种工作日（周一到周五，周日，节假日），可最多设置 52 个season。 （ 2）支持多种类型的气象参数： TMY, TMY2, TRY, CTZ, CTMY,WYEC, WYEC2（ 3）多种定义能源价格的方式：分时定价，按容量定价，统一定价 等（ 4）导入 dwg 文件，简化建模的过程（ 5）可以成为 HVAC 的设计工具 eQuest（ Doe2）能够模拟的一些特殊的空调系统如：地源热泵系统、水侧变流量系统、双风机双风管变风量系统（ DualFan DualDuct VAV systems）、自然通风（ ShermanGrimsrud 公式仅仅表达了传热，不包含传质）、自定义设备的性能曲线（通过输入数据点）、热电联产、蓄能系统： TES model 可模拟水蓄能和冰蓄能、光电转换（仅限高级用户，因为要修改 input 文件）、热回收通风（仅限高级用户，因 为要修改 input 文件） 南京大学 人居环境与可持续发展 新生研讨课论文 ~ 11 ~ 几种常用计算机模拟软件的比较 软件名称 性能特点 DOE 一 2 适用于各类住宅和商业建筑。 它可以进行逐时能耗分析， HVAC 系统运行的寿命周期成本 (LCC)分析，有 20 种输入校核报告， 50 种月度或年度综合报告，700 种建筑能耗逐时分析参数，用户可根据具体需要选择输出其中一部分。 有非常详细的建筑能耗逐时分析报告，可处理结构和功能较为复杂的建筑。 但是操作较复杂，须经过专门培训，对专业知识要求较 高。 这是目前最强大的模拟软件。 BLAST 适用于工业供冷，供热负荷计算，建 筑空调系统以及电力设备逐时能耗模拟。 输人文件可由专门的模块 HBLC 在 Windows 操作环境下输人，也可在记事本中直接编辑。 基于 Windows 的友好的操作界面，结构化的输人文件，可分析热舒适度，高强度或低强度的辐射换热，变传热系数下能耗分析。 对专业知识和工程实际有较深刻的理解才能设计出符合要求的模型。 Energy Plus 适用于多区域气流分析，太阳能利用方案设计及建筑热性能研究。 ASCII 输人、输出文件，可供电子数据表作进一步的分析。 对建筑的描述简单，输出文件不够直观。 ENERWIN 适用于瞬时热 流计算，能耗分析，寿命周期成本分析。 提供一个简单的画板输人建筑的基本布局，建筑围护结构的热工性能，室内逐时温度设定。 有表格和图像形式的月度、年度能耗报告，图形操作界面，有较为合理的缺省值。 建筑可超过 98 个分区，提供 20 多种墙窗类型。 算法较为简单，只有 9 种 HVAC系统可供选择。 ESPr 适用于对影响建筑能源特性和环境特性的因素做探人的评估。 内置 CAD 绘图插件，或者直接导人 CAD 文件。 可模拟和分析当前比较前沿或创新的技术。 需要较强的专业知识 Ecotect 该软件自带了功能强大的建模工具，可以快速建立起 直观、可视的三维模型。 然后只需根据建筑的特定情况，确定建筑材料的技术参数，即可在软件中完成对模型的综合技术分析。 计算、分析过程简单快捷，结果直观。 模型最后还可输出到渲染器中进行效果图渲染，还可导出动画，为用户提供一个三维动态的观赏途径。 eQuest eQuest 是一个综合性能较强，简便易用的建筑能耗综合分析工具，其主要目的就在于让逐时能耗模拟能够为更多的设计人员方便的应用。 它引用了 DOE2 的计算核心 ,并拓展了 DOE2 的功能 ,使建模更加简单快捷 ,结果输出可视性更强。 EQuest 能够模拟的一些特殊 的系统如：地源热泵系统、水侧变流量系统、双风机双风管变风量系统、自然通风、自定义设备的性能曲线等等，这就为后期对建筑的性能改良以及效果比较提供了有利条件。 此外， eQuest 采用的计算方法是反应系数法。 该方法的最大特点是不要求以周期扰量为前提 ,可以用时间序列表示外扰的变化 ,适用于任何扰量 ,这是它区别于其它分析法的重要特点 ,因此适用于全年负荷计算和模拟。 eQUEST 的使用 南京大学 人居环境与可持续发展 新生研讨课论文 ~ 12 ~ Information 总体概况 Project Name 工程名称 Building Type 建筑类型 Code Analysis 代码分析 Location Set 区位设置 Region 区域 City 城市 Weather File 气象资料 Utility/Rate 应用设施 /功率 Electric 电 Gas 气 Area and Floors 面积和层数 Building Area 建筑面积 Number of Floors 层数 Above Grade 地上层数 Below Grade 地下层数 Cooling and Heating 制冷和制热系统 Cooling Equip 制冷装置 Heating Equip 制热装置 Other Data 其他数据 Analysis Year 模拟年份 Daylighting Controls 天然采光控制 Usage Details 使用详细说明 Footprint 建筑底面 Footprint Shape 底面形状 Zoning Pattern 样式 Zone Names and Characteristics 名称和特征 Building Orientation 建筑朝向 Plan North 默认向北 Footprint Dimensions 底面大小 Area Per Floor, Based On 单层面积 Building Area/Number of Floors 建筑面积 /层数 Dimensions Specified Above 理论面积 Floor Heights 层高 南京大学 人居环境与可持续发展 新生研讨课论文 ~ 13 ~ FlrToFlr 地板到地板 FlrToCeil 地板到天花 板 Roof,Attic Properties 屋顶，顶层设置 Envelope Constructions 建筑墙壁设计 Roof Surfaces /Above Grade Walls 屋顶表面 /地上墙体 Construction 材质 Ext Finish/Color 外饰面 /颜色 Exterior Insulation 外表面保温 Add39。 l Insulation 夹层保温 interior Insulation 内表面保温 Ground Floor 地板 Exposure 表面 Construction 材质 Ext/Cav Insul 外表面保温 Interior Finish 内饰面 Below Grade Walls 地下墙 Construction 材质 Insulation 保温 Infiltration(Shell Tightness) 渗透（表面密集性） Perim 周边区域 Core 核心区域 Interior Constructions 建筑内部设计 Ceilings 天花板 Int. Finish 内饰面 batt Insulation 石棉保温 Vertical Walls 立面墙 Wall Type 墙体类型 Floors 地板 Int. Finish 内饰面 Construction 材质 Concrete Cap 混凝土柱帽 Rigid Insulation 硬性隔热板 Slab Perates Wall Plane Slab Edge Insul 平板边缘保温 Slab Edge Finish 平板边缘装饰 南京大学 人居环境与可持续发展 新生研讨课论文 ~ 14 ~ Doors 外部门 Describe Up To 3 Door Types 门类型设置（至多 3 种） Door Type 门类型 Doors by Orientation 门朝向 Door Dimensions and Construction / Glass Definitions 门大小，结构和玻璃类型 Ht(ft)／ Wd(ft) 高度 /宽度 Construction 结构 Glass Category and Glass Type 玻璃种类 Frame Type 门框类型 Frame Wd(in) 门框厚度 Windows 外部窗 Window Area Spec。