常用的能耗模拟软件
EnergyPlus能耗模拟软件及其应用工具_冯晶琛
收稿日期：2011-09-14；修回日期：2011-09-24*基金项目：广州市教育局科技计划项目(项目编号：08C052)0引言能源问题已经成为我国现代化建设的一个重大挑战，随着我国建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，建筑能耗呈现急剧上升趋势，建筑耗能在我国总能源消耗的比例不断增加。
我国建筑围护结构保温隔热性能差，采暖空调系统效率低，导致单位建筑面积能耗为发达国家新建建筑的3倍以上。
正确分析建筑能耗，对于合理地利用能源，保护生态环境，促进经济的可持续发展均具有重大的现实意义和理论价值[1]。
建筑节能的核心是建造低能耗的建筑，涉及建筑围护结构、建筑设备系统等许多方面，因此，在建筑设计阶段，必须对建筑物的能耗，尤其是全年运行的动态能耗进行模拟，这使得各种建筑能耗模拟软件应运而生。
1能耗模拟软件现状迄今世界各国都意识到能耗模拟分析的重要性。
从20世纪60年代到今天，随着计算机技术的发展完善，能耗动态模拟分析计算方法的日趋成熟，很多国家都根据自己的特点及要求研发了建筑能耗计算程序，可以很方便地对建筑物进行全年动态模拟。
美国是开展建筑节能研究最早的国家之一，与节能标准相关的软件有120多种，有关建筑节能评估的有70多种。
其中具代表性的是美国能源部(DOE)和美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)研发的DOE-2及基于DOE-2内核的应用软件(如PowerDOE 、VisualDOE 、EZDOE 、DesiCalc)、伊利诺斯大学研发的BLAST (Building Loads Analysis and System Thermodynamics)、美国可持续建筑工业委员会(Sustainable Buildings Industry Council)主持开发的Energy-10、得克萨斯建筑工程大学建筑学院(College of Architecture Texas A&M University)开发的ENER-WIN 、美国劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laborato-ry)开发的SPARK (Simulation Problem Analysis and Research Kernel)，以及威斯康星大学太阳能实验室(Solar Energy Laboratory ，University of Wisconsin)开发的TRNSYS(Transient System Simulation Program)等[2]。
PKPM——能效测评、能耗模拟软件介绍
• 围护结构热工性能与建筑负荷能耗模拟分析
直接输出围护结构和能耗分析报告
• 针对标准的两个条文分别输出两份报告
软件对比
绿建斯维尔
斯维尔能耗软件是能效测评软 件换了名称，添加了绿建标准， 2016年刚刚推出，市场用户不 是很多。
PKPM-Energy
应在建筑应在建筑节能 部分工程验收合格后、 建筑物竣工验收之前进 行。 在建筑物正常使用1年 后，且入住率大于30% 时进行。
建筑能效实测评估
从低~高对应一星级~三星级
1 建筑能效标识介绍
哪些建筑需要做能效测评？
新建（改建、扩建） 国家机关办公建 筑和大型公建筑
中央财政、市级财政给予资金补 助或贴息支持的节能示范项目
标识建筑 V.S. 比对建筑
B1：标识建筑全年单位建筑面积供暖空调能耗 B0：比对建筑全年单位建筑面积供暖空调能耗
3 评价方法
• 规定项
按照国家现行有关建筑节能设计标准的规定，围护结构 及供暖空调、照明系统需满足的要求。
示例：6.2.1 外窗应具有良好的密闭性能，外窗气密性等 级应符合设计和现行国家标准《公共建筑节能设计标准》
GB50189的规定。透明幕墙的气密性应符合现行国家标准
《建筑幕墙》GB/T21086的规定。
3 评价方法
• 选择项
对规定项中未包括且国家鼓励的节能环保新技术进行 加分的项目。
示例：6.3.1 公共建筑宜根据当地气候和自然资源条件， 充分利用太阳能、浅层地能等可再生能源。
3 评价方法
60
3 评价方法
可再生能源建筑应用项目
2 国家标准
• 《建筑能效标识技术标准》JGJ/T 288-2012，自2013 年3月1日起实施，适用于民用建筑能效标识 • 标准主编单位：中国建筑科学研究院+住房和城乡建 设部科技发展促进中心
常用热能分析软件简介
常用热能分析软件简介在经历了上个世纪70 年代的全球石油危机之后,建筑模拟受到了越来越多的重视,同时随着计算机技术的飞速发展和普及,大量复杂的计算变为可行。
于是在上个世纪70 年代中期,逐渐在美国形成了两个著名的建筑模拟程序:BLAST和DOE-2 。
欧洲也于上个世纪70 年代初开始研究模拟分析的方法,产生的具有代表性的软件是ESP-r。
现在运用比较广泛的计算机热工分析软件有DOE-2、EnergyPlus、ESP-R、ECOTECT、BLAST等。
国外常用的能耗模拟软件见下表：国内常用的能耗模拟软件见下表：1、DOE-2DOE-2是一个在美国能源部的财政支持下由劳伦斯伯克利国立实验室的模拟研究小组开发的，提供建筑设计者，和研究人员使用的计算机软件。
DOE-2功能非常强大，，他在美国已得到成功的运用并且成功地应用于若干个国家的建筑节能标准编制工作。
2、BLAST基于Windows的友好的操作界面，结构化的输入文件，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。
输入文件可由专门模块HBLC在Windows操作环境下输入，也可在记事本中直接编辑。
它可供工业供冷，供热负荷计算，建筑空气处理系统以及电力设备逐时能耗模拟。
3、EnergyPlusEnergyPlus 是美国劳伦斯·伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory) 等科研机构新开发的能耗分析软件。
4、ESP-RESP-r由Energy System Research Unit在位于苏格兰格拉斯哥的斯特拉思克莱德大学机械工程系的研究成果基础上开发。
优点是比较接近实际，整体的性的评价。
可模拟和分析当前比较前言的和创新技术。
但需要使用者有较强的专业知识，需对专业知识有较深入的了解。
5、ECOTECTEcotect是由英国Square One公司开发的生态建筑设计软件，它主要应用于方案设计阶段，具有速度快，直观，技术性强等优势，而且可以和一系列精确分析软件相结合作进一步的分析。
建筑能耗模拟软件对比
建筑能耗模拟软件建筑能耗模拟软件是计算分析建筑性能、辅助建筑系统设计运行与改造、指导建筑节能标准制定的有力工具，已得到越来越广泛的应用。
据统计，目前全世界建筑能耗模拟软件超过一百种，如美国BLASTs DOE-2、EnergyPlus,英国ESP-r,中国DeST等。
D0E-2是开发最早应用也最广泛的模拟软件之一，并作为计算核心衍生了一系列模拟软件，如eQuest, VisualDOE, EnergyPro等;EnergyPlus是美国能源部支持开发的新一代建筑能耗模拟软件, 目前仅是一个无用户图形界面的计算核心，以此为核心开发的软件有DesignBuilder 等DeST是以AutoCAD为图形界面的建筑能耗模拟软件。
在实际工程与研究中，建筑系统往往十分复杂，针对同一问题的研究，使用不同的模拟软件，由于用户对软件熟练程度不同、输入参数和软件计算核心存在差异，计算结果的差异较大，从而得出不同甚至相反的结论。
对大多数使用者而言，由于不了解软件的内部情况，往往简单地认为这种差异是软件本身引起的，从而对模拟工具和模拟方法产生质疑。
事实上，模拟结果的差异不仅受软件本身的影响，更加取决于使用者对软件操作的熟练程度。
1•计算核心的差异2•同一计算核心的的不同简化边界3.用户对软件操作的熟练程度直接影响模拟结果，因为用户决定了模型简化、输入参数和输出结果的选择建筑热平衡DOE-2采用反应系数法求解房间不透明围护传热，冷负荷系数法计算房间负荷和房间温度。
DOE-2不直接计算各围护内表面的长波辐射换热，而是将其折合在内表面与空气的对流换热系数中;在考虑围护内表面与空气的对流换热时，将空气温度设为固定值，求得自围护传入室内的热量，当空气温度改变后，不再重新计算；在考虑邻室换热时采用邻室上一时刻的温度进行计算，以避免房间之间的联立求解。
所以，DOE-2在负荷计算时没有严格考虑房间热平衡。
(假设各个房间都维持在同一个温度)。
建筑综合性能模拟软件Ecotect介绍
•
•
•
•
•
•
•
选择设置
图层设置
材料设置
基础显示设置
视觉设置
阴影日照设置
计算及网格设置
光线及粒子
特殊形体直绘
数字化形体变换
导出到
脚本设置
Ecotect
界面介绍及建
模方法
面板选择栏
工程首选项（指北
针等）
•
3d 建模面板
•
OpenGL显示面板
•
分析面板
•
报表面板
图像设置栏
•
•
•
•
•
•
•
框
选
放
大
窗
口
使
网
部分常用的逐时气象参数：
–
–
–
–
–
–
–
–
•
气温；
相对湿度；
水平面总辐射强度或法向直射辐射强度；
水平面散射辐射强度；
风速；
风向；
云量；
降雨量。
ET自带中国城市数据较少，可到美国能源部网站下载，网址：
–
–
/buildings/energyplus/cfm/weather_data3.cfm/regi
模方法
场址及气象数
据栏
建模工
具栏1
设置按
钮栏
功能面板
面板选择栏
功能面板
编辑区
建模工
具栏2
建模区
图像设置
栏
ECOTECT界面
设置按
钮栏
Ecotect
界面介绍及建
模方法
文
件
相
关
全模
局型
当前国内外几款主要建筑节能软件分析
当前国内外几款主要建筑节能软件分析建筑的能耗分析对建筑节能设计非常重要,设计人员需要根据计算的结果进行设计方案的调整和优化。
当前，国内外对建筑能耗计算方法的研究和软件的开发也屡见不鲜。
计算方法已经非常成熟,比较知名的软件也非常多。
比如国外的DOE-2、EnergyPlu,国内的CHEC、DEST等。
DOE-2DOE-2是美国劳伦斯伯克力国家实验室开发的能耗分析模拟软件,包括负荷计算模块、空气系统模块、机房模块、经济分析模块。
它可以提供整幢建筑物每小时的能量消耗分析,用于计算系统运行过程中的能效和总费用,也可以用来分析围护结构（包括屋顶、外墙、外窗、地面、楼板、内墙等）、空调系统,电器设备和照明对能耗的影响。
Doe-2的功能非常全面而强大，经过了无数工程的实践检验,是国际上都公认的比较准确的能耗分析软件,并且该软件是免费软件，使用人数和范围非常广泛。
ViualDOE是一款基于DOE-2开发的标准的建筑能耗模拟软件。
这款软件可以帮助建筑师或者设备工程师进行建筑的能耗模拟，设计方案的选择，还可以进行美国绿色建筑标准中能耗分析部分的评价。
ViualDOE可以模拟包括照明，太阳辐射，暖通系统，热水供暖等建筑所有主要的能耗。
并可以从DOE-2输出文件中自动提取计算结果。
相对与DOE-2来说，用户可以比较容易的上手使用。
但是软件的输人格式DOE-2的输入语言，因此用户需要了解一些DOE-2输入文件的格式规则，对于需要模拟复杂的高级用户，用户需要手动修改输入文件。
目前软件为全英文版,尚未出现比较成熟的汉化版本。
eQUESTeQUEST同样是一款基于DOE-2基础上开发的建筑能耗分析软件,它允许设计者进行多种类型的建筑能耗模拟,并且也向设计者提供了建筑物能耗经济分析、日照和照明系统的控制以及通过从列表中选择合适的测定方法自动完成能源利用效率。
这款软件的主要特点是为DOE-2输入文件的写入提供了向导。
用户可以根据向导的指引写入建筑描述的输入文件。
BIM能耗软件介绍
创造可持续发展的建筑，将建筑的二氧化碳排放量降到最低
VE的模块主要包括：
ModelIT：三维建模工具
ApacheCal：供暖，制冷负荷计算工具
ApacheSim：动态负荷计算工具，可逐时分析建筑的负荷
ApacheHVAC：建筑空调系统模拟工具
Flucs：采光分析，设计工具
Radiance：建筑采光模拟软件
SunCast：日照分析工具
CostPlan：初投资分析工具
LifeStyle：运行费用分析工具
Simulex：避难分析工具
Lisi：电梯分析工具
IndusPro：管路尺寸计算
Pisces: 供暖水/冷冻水管路尺寸计算 来自四、IES能耗分析软件
IES是由英国IES公司开发的集成化建筑模拟软件，其核心思想是通过建立一个三维模型，来进行各种建筑功能分析，减少了重复建模的工作，保证了数据的准确和工作的快捷。
IES VE可以帮助你：
了解不同的设计方案所产生的实际效果
提高建筑的性能和用户的满意度
二、ArchiCAD能源分析软件
ArchiCAD的能源分析软件为EcoDesigner，其能源分析种类也大多相同，估算每月或每年的能源使用数据(瓦斯、电能、石油、核能)及建筑物的整体碳排放量数据，可以导出PDF文件显示。
三、BentleySystem能源分析软件
用于设计、仿真及分析建筑机械系统、环境条件及能源，可创建2D与3D节能模型和文文件，分析每年的能源，碳排放和燃料成本的报告。支持多个不同的软件平台，AECOsim能源仿真器可以接收MicroStation、AutoCAD、Revit。
Taps：自来水管路尺寸计算
TRNSYS17培训资料
准确性
常用计算地源热泵系统的软件
夏季工况：
TRNSYS和
Energyplus
与实测相差7%
以内；
冬季工况
TRNSYS与实测
2006年不同软件与TRNSYS以及实验比对
差距也在11% 以内。
由Oklahoma State University（俄克拉荷马大学）2006年完成
试验验证 PCM-相变蓄热
国内外应用案例
一、能耗模拟概述
一、能耗模拟软件概述
与能耗模拟相关的术语 权威的能耗模拟软件 TRNSYS 作用与应用领域 TRNSYS 计算的准确性
能耗模拟的概念
负荷与能耗的区别 得热量与冷负荷 部分负荷工况与设计负荷工况
开环控制与闭环控制
权威的能耗模拟软件
IES BLAST
作用与应用领域
1
¾ 形成终端用户程序，为非TRNSYS用户提供方便； ¾ 输出结果可在线输出100多个系统变量，可形成EXCEL
计算文件； ¾ 与EnergyPlus、MATLAB等其它软件用：调用模块，搭建模拟平台； 用户可以
添加或者修改模块；形成各种动态仿真程序
TRNBuild
作用：输入建筑模型，与Google Sketchup结合；可输入三维建筑模型
TRNEdit
作用：形成终端用户程序，方便用户使用
TRNOPT
作用：进行最优化模拟计算
TRNBuild
Trnsys Studio TRNEdit
TRNOPT
指导思想
大系统 合成
子系统
子系统
子系统
相变蓄热TRNSYS模型
试验验证 PCM
相变蓄热理论计算与实测比对
二、TRNSYS软件简介
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
国内外建筑物的相关物理分析软件
1.能耗分析软件
目前国内外的能耗分析软件有几十种，以下是列出的国内外使用频率，市场占有率，和精确度较高的一些软件的基本介绍。
国外常用的能耗模拟软件
•国内常用分析软件
•能耗软件的分析
由于能耗分析软件针对的使用阶段，使用人群不同，软件的重点设置也有所不同。
目前大部分的软件主要针对于设计阶段，对设计师起到一个参考的价值。
国内外存在的软件中，energy plus有很强的能耗计算功能，能够分区块将各个部分的能耗数据单独列出来，虽然操作上有一定的困难，但是适用范围比较广泛，精度比较高，不仅仅可以针对于设计院的设计师，也可对建筑物有特殊要求的业主。
ECOTECT先归属于Autodesk，可与revit建立的模型进行导入，方便操作和分析。
但软件功能性不高，只能提供给设计师一个参考数据，不能作为绿色建筑评估提交的数据。
目前国内使用较多的国外软件是Equest，也是以DOE-2为内核计算，精确度高，简易操作。
本土化较差，目前没有中文版本。
国内的软件目前有天正，斯维尔，PKPM这三种市场占有率高，使用率高的能耗分析软件。
国内的分析软件与国外的一些权威软件一样，采用的DOE-2内核，但是由于国内软件本土化，并且与国内的绿色建筑评估有很好的链接，能够提供国内绿色建筑评估的数据，并且能够在一些设计审核中得到国内建筑部门的认可。
2.其他物理分析软件
能耗分析模拟是对建筑物节能耗能方面的分析模拟，而建筑物的物理分析也包括了日照，噪音，人流疏散，消防，室内环境的模拟分析，风环境的模拟，冷热负荷的模拟等。
以上的大部分能耗分析软件里也有很多涉及到了日照，室内外环境，冷热负荷等多方面的模拟分析。
还有一些软件可以相互导入，进行专业的分析。
目前国内用的较多的软件：
Radiance光环境分析软件
Airpak 风环境分析
Retscreen分析光伏系统，再生能源系统的分析评估软件Simulex人流疏散软件
Raynoise和cadna/A声环境。