建筑的能耗分&對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)非常重要,設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的調(diào)整和優(yōu)化。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外對(duì)建筑能耗計(jì)算方法的研究和軟件的開(kāi)發(fā)也屢見(jiàn)不鮮。計(jì)算方法已經(jīng)非常成熟,比較知名的軟件也非常多。比如國(guó)外的DOE-2、EnergyPlus,國(guó)內(nèi)的CHEC、DEST等。
      DOE-2
      DOE-2是美國(guó)勞倫斯伯克力國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的能耗分析模擬軟件,包括負(fù)荷計(jì)算模塊、空氣系統(tǒng)模塊、機(jī)房模塊、經(jīng)濟(jì)分析模塊。它可以提供整幢建筑物每小時(shí)的能量消耗分析,用于計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的能效和總費(fèi)用,也可以用來(lái)分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)（包括屋頂、外墻、外窗、地面、樓板、內(nèi)墻等）、空調(diào)系統(tǒng),電>設(shè)備和照明對(duì)能耗的影響。Doe-2的功能非常全面而強(qiáng)大，經(jīng)過(guò)了無(wú)數(shù)工程的實(shí)踐檢驗(yàn),是國(guó)際上都公認(rèn)的比較準(zhǔn)>的能耗分析軟件,并且該軟件是免費(fèi)軟件，使用人數(shù)和范圍非常廣泛。
      DOE-2的輸入方法為手寫(xiě)編程的形式，要求用戶手寫(xiě)輸入文件，輸入文件必須滿足其規(guī)定的格式，并且有關(guān)鍵字的要求。DOE-2輸入、輸出文件格式均為英文，且格式要求比較嚴(yán)格，對(duì)于中國(guó)用戶來(lái)說(shuō)不易上手。但DOE-2有大量的資料庫(kù)和研究文獻(xiàn),用戶可以通過(guò)學(xué)習(xí)比較詳細(xì)的了解運(yùn)用。目前還有很多基于DOE-2上開(kāi)發(fā)的軟件，比如下文介紹的VisualDOE、eQUEST、PowerDOE等。
     VisualDOE
     VisualDOE是一款基于DOE-2開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)的建筑能耗模擬軟件。這款軟件可以幫助建筑師或者設(shè)備工程師進(jìn)行建筑的能耗模擬，設(shè)計(jì)方案的選擇，還可以進(jìn)行美國(guó)綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)中能耗分析部分的評(píng)價(jià)。
     VisualDOE可以模擬包括照明，太陽(yáng)輻射，暖通系統(tǒng)，熱水供暖等建筑所有主要的能耗。并可以 從DOE-2輸出文件中自動(dòng)提取計(jì)算結(jié)果。相對(duì)與DOE-2來(lái)說(shuō)，用戶可以比較容易的上手使用。但是軟件的輸人格式DOE-2的輸入語(yǔ)言，因此用戶需要了解一些DOE-2輸入文件的格式規(guī)則，對(duì)于"要模擬復(fù)雜的高級(jí)用戶，用戶需要手動(dòng)修改輸入文件。目前軟件為全英文版,尚未出現(xiàn)比較成熟的漢化版本。
     eQUEST
     eQUEST同樣是一款基于DOE-2基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的建筑能耗分析軟件,它允許設(shè)計(jì)者進(jìn)行多種類(lèi)型的建筑能耗模擬,并且也向設(shè)計(jì)者提供了建筑物能耗經(jīng)濟(jì)分析、日照和照明系統(tǒng)的控制以及通過(guò)從列表中選擇合適的測(cè)定方法自動(dòng)完成能源利用效率。
    這款軟件的主要特點(diǎn)是為DOE-2輸入文件的寫(xiě)入提供了向?qū)АＳ脩艨梢愿鶕?jù)向?qū)У闹敢龑?xiě)入建筑描述的輸入文件。同時(shí),軟件還提供了圖形結(jié)果顯示的功",用戶可以非常直觀的看到輸入文件生成的二維或三維的建筑模型,并且可以查看圖形的輸出結(jié)果。目前該軟件為全英文版，沒(méi)有比較成熟的漢化版本。
     PowerDOE
     PowerDOE是基于DOE-2基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一款比較先進(jìn)和成熟的建筑能耗分析軟件,其基本功能和上述軟件基本相同,主要特點(diǎn)是采用了交互式的Windows界面進(jìn)行輸入和輸出,比較容易上手操作。
     EnergyPlus
     EnergyPlus是美國(guó)勞倫斯克力國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出了最新的建筑能耗模擬分析程序,1996年開(kāi)始研制開(kāi)發(fā)，2001年投入使用。這款軟件的主要特點(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(shí),用戶可以定義小于他的時(shí)間步長(zhǎng),在系統(tǒng)模擬中,時(shí)間步長(zhǎng)自動(dòng)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(jiǎn)化的解析方法對(duì)土壤傳熱進(jìn)行模擬;采用聯(lián)立的傳熱和傳質(zhì)模型對(duì)墻體的傳熱和傳濕進(jìn)行模擬;采用基于人體活動(dòng)量、室內(nèi)溫溫度等參數(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;可控的遮陽(yáng)裝置、可調(diào)光的電鉻玻璃等;日光照明的模擬,包括室內(nèi)照度的計(jì)算、眩光的模擬于環(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(wú)需修改源程;;源代碼開(kāi)放,用戶可以根據(jù)自己的需要加入新的模塊或功能。
     因?yàn)檐浖鄬?duì)比較新,且功能非常復(fù)雜,比較適合研究和二次開(kāi)發(fā)。
     CHEC
     CHEC是中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑工程軟件研究所節(jié)能中心于2002年開(kāi)涎蟹,2003年投入使用的節(jié)能設(shè)計(jì)分析軟件。這款軟件采用DOE-2軟件作為計(jì)算內(nèi)核，完全按照《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行編制。
     CHEC軟件最大的特點(diǎn)是便捷的輸入方式，設(shè)計(jì)師可以采用自己繪制的CAD圖紙直接進(jìn)行模型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換,無(wú)需用戶手寫(xiě)輸入。同時(shí),CHEC軟件和國(guó)內(nèi)的多種建筑軟件都有接口,可以直接提取模型數(shù)據(jù)。CHEC軟件可以對(duì)建筑的體形、朝向、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造進(jìn)行量化分析,生成有詳盡建筑概況,窗墻比,圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)的計(jì)算報(bào)告,對(duì)用戶的節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行指導(dǎo)和改進(jìn)。同時(shí),CHEC軟件為用戶提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)支持,可供用戶隨時(shí)進(jìn)行材料的選擇和調(diào)整。CHEC通過(guò)調(diào)用DOE-2內(nèi)核,模擬全年的氣象數(shù)據(jù),進(jìn)行全年的動(dòng)態(tài)能耗模擬分析,生成詳盡的空調(diào)采暖全年能耗報(bào)告。
     CHEC軟件比較注重和各地的節(jié)能規(guī)范相結(jié)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(guī)范要求的計(jì)算報(bào)告書(shū)。目前CHEC軟件在全國(guó)的使用非常廣泛。
     DeST DeST是由清華大學(xué)空調(diào)實(shí)驗(yàn)室研制開(kāi)發(fā)的面向暖通空調(diào)設(shè)計(jì)者的集成于AutoCAD上的輔助設(shè)計(jì)計(jì)算軟件。DeST建筑描述界面上可視化的所見(jiàn)即得的建筑樓層和房間劃分圖形界面,并且山憂度朐AutoCADR14中,DeST的計(jì)算模塊也全部集成于Auto-CADR14。DeST作為面向設(shè)計(jì)的模擬分析工具,充分考慮設(shè)計(jì)過(guò)程的階段性,提出“分階段設(shè)計(jì),分階段模擬”的思路,在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段,通過(guò)建筑模擬、方案模擬、系統(tǒng)模擬、水據(jù)模擬的數(shù)據(jù)結(jié)果對(duì)g進(jìn)行驗(yàn)證,從而保證設(shè)計(jì)的可靠性。DeST通過(guò)采用逆向的求解過(guò)程;基于全工況的設(shè)計(jì),DeST在每一個(gè)設(shè)計(jì)階段都計(jì)算出逐時(shí)的各項(xiàng)要求(風(fēng)量、g風(fēng)狀態(tài)、水量等等),使得設(shè)計(jì)可以從傳統(tǒng)的單點(diǎn)設(shè)計(jì)拓展到全工況設(shè)計(jì);DeST采用了各種集成技術(shù)并提供了良好的界面.因此可以比較容易方便地應(yīng)用到工程實(shí)際中。
     DOE-2、EnergPlus、VisualDOE、eQUEST、PowerDOE、DEST這些軟件的計(jì)算方法一般都是基于動(dòng)態(tài)的環(huán)境;為了保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度,軟件大多都需要室外逐時(shí)的氣象數(shù)據(jù)或典型氣象年數(shù)據(jù),而且需要盡可能詳細(xì)的體型描述數(shù)據(jù)及相應(yīng)的熱工性能數(shù)據(jù)。在我國(guó),由于對(duì)用于建筑熱工的氣象數(shù)據(jù)沒(méi)有統(tǒng)一的格式,所以應(yīng)用這些軟件時(shí)要求必須將氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,其他的比如建筑體型的描述,材料熱物性參數(shù)的設(shè)置,采暖制冷形式,溫度分區(qū)等,對(duì)于一般設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō),輸入過(guò)于繁瑣。在初步設(shè)計(jì)階段,由于很多條件無(wú)法確定,設(shè)計(jì)人員更是無(wú)出利用這些軟件工具對(duì)方案進(jìn)行能耗分析和節(jié)能優(yōu)化。
     針對(duì)這些情況,CHEC軟件的開(kāi)發(fā)就基于DOE-2能耗計(jì)算內(nèi)核,為計(jì)師提供了優(yōu)秀的交互式功能輸入界面,無(wú)論是在初步設(shè)計(jì)階段還是施工圖階段都能對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行能耗分析和方案優(yōu)化。同時(shí)采集了中國(guó)各城市近30年的氣象數(shù)據(jù),并且由專(zhuān)業(yè)人員轉(zhuǎn)換成典型氣象年數(shù)據(jù),應(yīng)用于CHEC軟件的能耗模擬計(jì)算。CHEC軟件在實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用過(guò)程中,非常注重減少消耗在數(shù)據(jù)輸入上的時(shí)間,不僅提供了擁有自主版權(quán)的PKPM模型平臺(tái),而且也已經(jīng)開(kāi)發(fā)了直接嵌入AutoCAD,進(jìn)行模型輸入、節(jié)能設(shè)計(jì)計(jì)算和方案優(yōu)化選擇等全部功能集成在AutoCAD下完成,更加符合建筑師的操作習(xí)慣。最重要的是,CHEC軟件能與國(guó)家及各省市的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、建筑節(jié)能設(shè)計(jì)審查緊密結(jié)合,生成符合要求的詳細(xì)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)分析報(bào)告書(shū)和審查備案登記表等;CHEC軟件不僅是一個(gè)單純的計(jì)算軟件,而是從設(shè)計(jì)角度考慮,幫助設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)各個(gè)階段結(jié)合能耗分析完成方案選擇和方案優(yōu)化,根據(jù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析確定綜合性能較好的節(jié)能設(shè)計(jì)方案。