建筑節(jié)能計(jì)算機(jī)評(píng)估體系研究

1、建筑節(jié)能計(jì)算機(jī)評(píng)估體系研究黃俊鵬 作者簡(jiǎn)介：黃俊鵬，男，1978年12月生，碩士，同濟(jì)大學(xué)暖通空調(diào)及燃?xì)庋芯克?，flyjeep 李崢嶸同濟(jì)大學(xué)機(jī)械學(xué)院上海，200092research about the energy efficiency computer evaluation systemhuang jun-peng, li zheng-rongschool of mechanical engineering, tongji universityshanghai,200092abstract simulation on a building and its energy-consuming

2、 systems is an effective approach for evaluation on buildings energy use and code compliance. in developed countries，many corresponding software have been developed. so its urgent to establish a building energy efficiency evaluation system based computer simulation in china, to promote the implement

3、ation of energy codes and energy efficiency standard.keywords energy efficiency, software, energy code and standard, code compliance, energy simulation摘要 對(duì)建筑及其能耗系統(tǒng)進(jìn)行模擬，是建筑能耗系統(tǒng)效率評(píng)價(jià)和建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范一致性評(píng)估的一種有效方法。在發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)開發(fā)出許多相應(yīng)的軟件，而中國關(guān)于這方面的工作則剛剛開始。本文首先對(duì)國外的有關(guān)工作進(jìn)行了介紹和討論，然后根據(jù)他們的經(jīng)驗(yàn)，探討在中國建立這樣一套體系的方法。為促進(jìn)我國能源法案及建筑節(jié)能標(biāo)

4、準(zhǔn)的實(shí)施，建立一套符合我國國情的建筑節(jié)能計(jì)算機(jī)評(píng)估體系顯得十分緊迫。關(guān)鍵詞 建筑節(jié)能 評(píng)估體系 節(jié)能標(biāo)準(zhǔn) 能耗模擬 軟件 一致性評(píng)估中圖分類號(hào)：tu831文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：繼西方發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)70年代末的能源危機(jī)所掀起的節(jié)能運(yùn)動(dòng)高潮以來，由于能源不合理使用所造成的不可再生能源的枯竭和環(huán)境污染的全球化，使這一趨勢(shì)在發(fā)展中國家得以延續(xù)和發(fā)展。在此背景下，占國民經(jīng)濟(jì)總能耗30%左右（我國20-25%）1 胡平放，向才旺，丁學(xué)俊等，中國建筑能耗現(xiàn)狀特征，武漢城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)，第15卷，no.6,1998,p39-431-2的建筑耗能日益引起各界人士的關(guān)注。許多國家，對(duì)建筑能耗做出了明確的法律

5、規(guī)定，并制定了各種評(píng)估方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。中國在80年代初開始頒布相關(guān)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2 龍惟定，國內(nèi)建筑合理用能的現(xiàn)狀及展望，能源工程，no.2,2001,p1-63，由于缺少必要的建筑能耗評(píng)估體系和推進(jìn)建筑節(jié)能規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的有效措施，大部分標(biāo)準(zhǔn)在貫徹實(shí)行中舉步惟艱3 俞善慶，關(guān)于建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)化，中國標(biāo)準(zhǔn)化，no.1,2000,p15-184 韓愛興，中國建筑節(jié)能政策，中國能源，no.2,1999,p23-255 美國能源部節(jié)能及可再生能源網(wǎng)站建筑能耗模擬軟件目錄：/buildings/tools_directory/6 張偉捷，孫建平，王侃宏，建

6、筑節(jié)能評(píng)價(jià)體系理論的基礎(chǔ)研究，河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào)，no.2,2002,p5-107 lbnl u.s.，doe-2.1e engineer manual，1998.108 周良，張國強(qiáng)，建筑節(jié)能及暖通空調(diào)仿真軟件的現(xiàn)狀和發(fā)展，湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，no.6,2000,p103-1089 劉欣，應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬研究建筑節(jié)能，寧夏科技，no.2,1998,p27-2810 廖曉紅，呂煒民，暖通空調(diào)軟件綜述，制冷，no.2,2000,p27-3011 陳在康，楊昌智，暖通空調(diào)計(jì)算機(jī)運(yùn)用，湖南大學(xué)出版社，1999.212 康艷兵，馬志永，建筑節(jié)能領(lǐng)域可再生能源的利用方式，中國能源，no.6,2002,p37-

7、4013 tony stocken，renewable energy applications in commercial buildings，7th commercial building energy forum ，2001.714 john a. turner，a realizable renewable energy future，science，vol 285 30 july 1999,p687-68915 walter short，daniel j. packey，thomas holt，a manual for the economic evaluation of energy

8、efficiency and renewable energy technologies，national renewable energy laboratory (u.s.) ，1995.316 曹叔維，房間熱過程和空調(diào)負(fù)荷，上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1991.1017 richard k. strand，curtis o. pedersen，drury b. crawley。modularization and simulation techniques for heat balance，seventh international ibpsa conference，rio de janeir

9、o, brazil august 13-15, 20014。在推進(jìn)建筑節(jié)能工作的展開方面發(fā)達(dá)國家有許多成熟的做法，比如推行dsm（需求側(cè)能源管理）、國家房屋能源等級(jí)制（national home energy rating）、推行建筑用能審計(jì)等，但以上措施的順利實(shí)施都是建立在科學(xué)的建筑能耗評(píng)估上。本文首先介紹了國外是如何利用計(jì)算機(jī)技術(shù)促進(jìn)建筑節(jié)能規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的，而后指出建立符合我國國情的建筑節(jié)能計(jì)算機(jī)評(píng)估體系的必要性，構(gòu)建了針對(duì)我國現(xiàn)狀的建筑節(jié)能計(jì)算機(jī)評(píng)估體系的框架以及以此為基礎(chǔ)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)和改造流程。1. 國外建筑節(jié)能評(píng)估計(jì)算機(jī)的應(yīng)用美國是開展建筑節(jié)能研究最早的國家之一，計(jì)算機(jī)技術(shù)的在建

10、筑節(jié)能中的應(yīng)用也最為蓬勃。當(dāng)前，在美國與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的軟件有120多種，其中有關(guān)建筑節(jié)能評(píng)估的有70多種。這些應(yīng)用軟件的開發(fā)和運(yùn)用不僅可定性或定量地對(duì)建筑能耗進(jìn)行評(píng)估，從而使建筑節(jié)能規(guī)范的實(shí)施變得相對(duì)容易，也促進(jìn)了規(guī)范本身的完善和發(fā)展。同為北美國家的加拿大，在70年代的能源危機(jī)后也開始注重建筑節(jié)能的研究和計(jì)算機(jī)技術(shù)在建筑節(jié)能評(píng)估中的應(yīng)用。80年代初加拿大開發(fā)了2套計(jì)算機(jī)程序：一是frame和vision，生產(chǎn)廠家和設(shè)計(jì)師可以用此程序迅速、精確地計(jì)算出各種玻璃窗和窗框的熱性能；另一是hot-2000，可使設(shè)計(jì)者校驗(yàn)建筑運(yùn)行能耗。許多歐洲國家都發(fā)展了自己的建筑能耗模擬軟件，在實(shí)際的運(yùn)用中發(fā)揮了較大

11、的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益5。雖然軟件很多，但按照這些軟件的功能可將它們大致分為兩類：基于建筑熱過程模擬的建筑能耗模擬軟件和基于建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)審核的一致性評(píng)估軟件。各類軟件由于數(shù)學(xué)模型、編程語言、使用對(duì)象、主要功能和實(shí)現(xiàn)目的不一樣，在實(shí)際使用中表現(xiàn)出很大的差別。本文首先就他們?cè)诰唧w功能、輸入輸出、對(duì)專業(yè)知識(shí)的了解程度以及與其它軟件的相對(duì)長(zhǎng)處和不足等幾個(gè)方面做一比較。1.1 建筑能耗模擬軟件（simulation software）由于節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施直接建立在建筑能耗模擬的基礎(chǔ)上，因此國外不同的能源機(jī)構(gòu)基于相同或不同的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)制定了相當(dāng)多的模擬軟件，僅美國就有77種（2002年10月），其中具代表性的是美國

12、能源部(u.s.doe)和美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（lbnl）研發(fā)的doe-2以及基于doe-2內(nèi)核的其它軟件(如powerdoe，visualdoe，ezdoe，desicalc)，伊利諾斯大學(xué)研發(fā)的blast (building loads analysis and system thermodynamics)，美國可持續(xù)建筑工業(yè)委員會(huì)（sustainable buildings industry council）主持開發(fā)的energy-10，得克薩斯建筑工程大學(xué)建筑學(xué)院college of architecture texas a&m university開發(fā)的ener-win，英國斯

13、特拉思克萊德大學(xué)機(jī)械學(xué)院department of mechanical engineering university of strathclyde 開發(fā)的esp-r，加拿大canmet 能源科技中心（canmet energy technology center）開發(fā)的hot2 xp（hot2000系列），美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（lawrence berkeley national laboratory）開發(fā)的spark (simulation problem analysis and research kernel)，以及威斯康星大學(xué)太陽能實(shí)驗(yàn)室（solar energy labora

14、tory university of wisconsin）開發(fā)的trnsys (transient system simulation program)等。1.1.1 建筑能耗系統(tǒng)6-7在進(jìn)行模擬時(shí)，首先要確定影響建筑能耗的各種因素，然后才能建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。按照影響建筑能耗的內(nèi)外因素：外部影響，建筑設(shè)計(jì)和設(shè)備運(yùn)行可綜合出各種模擬軟件的建筑能耗系統(tǒng)（見表1）。表1建筑能耗系統(tǒng)分 類項(xiàng) 目外部影響地理環(huán)境經(jīng)度，緯度，海拔高度，時(shí)區(qū)，建筑方位，綠化氣候環(huán)境全年逐時(shí)干濕球溫度，相對(duì)濕度，空氣焓，空氣密度，大氣壓，室外風(fēng)速及其方向，云態(tài)和云量，太陽直射和散射輻射強(qiáng)度，降雨、降雪量建筑設(shè)計(jì)建筑功能商業(yè)

15、建筑，住宅建筑，公共建筑等（或依使用功能作更細(xì)的劃分）建筑體型形狀，層數(shù)，面積圍護(hù)結(jié)構(gòu)門，窗（含天窗，老虎窗），外墻，內(nèi)墻，窗墻比，挑檐建筑材料外墻粉刷材料，屋頂（或外墻）隔熱保溫材料，墻材室內(nèi)裝潢內(nèi)外遮陽（材料，顏色），地板，家具設(shè)備運(yùn)行空調(diào)系統(tǒng)分區(qū)，室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)，系統(tǒng)形式，新風(fēng)，設(shè)備、人員工作規(guī)律照明系統(tǒng)天窗，室內(nèi)照明，開窗位置、數(shù)量熱水系統(tǒng)電加熱或燃?xì)饧訜釤崴到y(tǒng)電力電氣通訊系統(tǒng)，智能控制系統(tǒng)，電梯其它設(shè)備辦公設(shè)備，家用電器1.1.2 數(shù)學(xué)物理模型隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)一日千里的發(fā)展，計(jì)算機(jī)處理容量和計(jì)算速度得到大幅度提高，建筑熱工分析也從過去繁重的手算，近代快速準(zhǔn)確的靜態(tài)電算，到現(xiàn)代整棟建筑全

16、年運(yùn)行工況的動(dòng)態(tài)模擬，以及將過程識(shí)別理論、隨機(jī)統(tǒng)計(jì)理論和模糊邏輯理論移植到建筑熱工過程而產(chǎn)生的譜分析法、隨機(jī)分析法和模糊數(shù)學(xué)法等數(shù)理模型，使得對(duì)建筑熱工過程、建筑能耗系統(tǒng)的模擬越來越趨近于實(shí)際。目前國外建筑能耗模擬軟件大多是對(duì)整棟建筑的耗能系統(tǒng)作全年運(yùn)行工況的動(dòng)態(tài)模擬，其算法主要有反應(yīng)系數(shù)法（response factor）和熱流平衡法（heat balance），用于計(jì)算全年8760小時(shí)建筑逐時(shí)冷熱負(fù)荷。靜態(tài)算法，如度日數(shù)法（degree days）、箱法（bin）、負(fù)荷頻率表法和當(dāng)量滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間法已運(yùn)用較少，而且隨著計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力的增強(qiáng)，逐漸被計(jì)算精度更高更接近實(shí)際的動(dòng)態(tài)方法所取代。

17、表2對(duì)各種計(jì)算方法作了一簡(jiǎn)要的比較，從中可以看出動(dòng)態(tài)模擬的顯著優(yōu)勢(shì)。表2建筑負(fù)荷計(jì)算方法計(jì)算方法基本原理靜態(tài)度日法當(dāng)日采暖度日數(shù)：(hdd)=tb-t，建筑物采暖耗能量：其中tb-基準(zhǔn)溫度，t-當(dāng)日溫度，采暖耗能量，建筑室內(nèi)外溫差，修正系數(shù)。箱法把室外氣溫分成幾個(gè)不同的溫度范圍，分別計(jì)算每一溫度間隔內(nèi)的建筑耗能量，最后把全部溫度間隔內(nèi)的耗能量相加即得建筑物的總耗能量。負(fù)荷頻率表法首先要知道計(jì)算地點(diǎn)室外空氣焓、含濕量、干濕球溫度在不同室外空氣焓、含濕量、干濕球溫度下出現(xiàn)的年頻率數(shù)(用于全年運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng))或期間頻率數(shù)(用于季節(jié)運(yùn)行和間歇運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng))。根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的全年運(yùn)行工況和上述頻率數(shù)，計(jì)

18、算出不同室外空氣狀態(tài)參數(shù)下的加熱量、冷卻量、加濕量，然后，累計(jì)計(jì)算出全年耗能量和期間耗能量。當(dāng)量滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間法當(dāng)量滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間為全年空調(diào)冷負(fù)荷(或熱負(fù)荷)的總和：與制冷機(jī)(或鍋爐)最大出力qr(或qb)的比值，即：或，其中q為空調(diào)逐時(shí)冷負(fù)荷（熱負(fù)荷）。動(dòng)態(tài)反應(yīng)系數(shù)法(如doe-2)該方法把墻體和房間分別當(dāng)作線性的熱力系統(tǒng)，利用系統(tǒng)傳遞函數(shù)得出某種單位擾量下的各種反應(yīng)系數(shù)，再用反應(yīng)系數(shù)來求解傳熱量和熱負(fù)荷15（詳細(xì)論述見參考資料）。熱流平衡法(如blast)建立在熱力學(xué)第一定律（能量守恒）的基礎(chǔ)上。在建筑的內(nèi)、外表面和室內(nèi)空氣分別確定一個(gè)控制體(control volume)，以此建立熱平衡

19、方程16，如室內(nèi)空氣的熱平衡方程：，其中，為空氣與房間各內(nèi)表面之間的對(duì)流換熱量、為空氣與人員燈光設(shè)備之間的對(duì)流換熱量、為空氣與滲透空氣熱量交換、為空氣與空調(diào)系統(tǒng)之間的熱交換（詳細(xì)論述見參考資料）。1.1.3 軟件編程語言在科學(xué)和工程計(jì)算中使用最為廣泛的是fortran（formula translation），在建筑熱工模擬領(lǐng)域也不例外。但fortran（如fortran77，fortran90）程序只能適應(yīng)早期的dos操作系統(tǒng)，使軟件的使用相對(duì)復(fù)雜和困難。比如doe-2，由于其對(duì)建筑物和hvac系統(tǒng)的所有描述都是在dos下完成，即使一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師輸完所有的數(shù)據(jù)也要花很長(zhǎng)的時(shí)間，使其使用

20、和推廣較為困難。隨著windows操作系統(tǒng)在微機(jī)上的廣泛運(yùn)用，以及面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)的成熟，有著良好用戶界面的應(yīng)用軟件逐漸發(fā)展起來，相應(yīng)的程序編寫也從dos系統(tǒng)轉(zhuǎn)到了windows系統(tǒng)。fortran本身的功能也在不斷完善，新版本（visual fortran，digital visual fortran）的開發(fā)系統(tǒng)幾乎具備了vc、vb的所有特點(diǎn)，如圖形界面編程、數(shù)據(jù)庫等。同時(shí)在建筑能耗模擬領(lǐng)域，也興起了用其他繪圖能力、可移植性、數(shù)據(jù)處理能力更強(qiáng)的編程語言（如c+，delphi等）開發(fā)的模擬軟件。具體情況見表3。表3模擬軟件使用的編程語言模擬軟件編程語言blast，doe-2，ener-win

21、，esp-r，hot2 xpfortranadeline，apache-hvac，beacon，bus+，energy-10c，c+，visual c+ea-quip，aft mercury，akwarm，audit，ener-win，visual doebasic，visual basiccellardelphicomfiepascalsystem analyzerca-realizer，n/a1.1.4 常用的建筑能耗模擬軟件（building energy simulation software）該類軟件有很多，筆者僅就其中最常用的幾種作一件簡(jiǎn)單描述、歸納和比較。詳細(xì)內(nèi)容見表4。表4國外

22、能耗模擬軟件比較 比較項(xiàng)目軟件列表 l 主要功能l 輸入或輸出l 長(zhǎng)處l 不足l doe-2.1e逐時(shí)能耗分析，hvac系統(tǒng)運(yùn)行的壽命周期成本（lcc）。適用各類住宅建筑和商業(yè)建筑。20種輸入校核報(bào)告，50種月度或年度綜合報(bào)告，700種建筑能耗逐時(shí)分析參數(shù)，用戶可根據(jù)具體需要選擇輸出其中一部分。當(dāng)前最強(qiáng)大的模擬軟件，其bdl內(nèi)核為類似多種軟件使用。有非常詳細(xì)的建筑能耗逐時(shí)分析報(bào)告，可處理結(jié)構(gòu)和功能較為復(fù)雜的建筑。dos下操作界面，輸入較為麻煩，須經(jīng)過專門的培訓(xùn)；對(duì)專業(yè)知識(shí)要求較高。l blast工業(yè)供冷，供熱負(fù)荷計(jì)算，建筑空氣處理系統(tǒng)以及電力設(shè)備逐時(shí)能耗模擬。輸入文件可由專門的模塊hblc在w

23、indows操作環(huán)境下輸入，也可在記事本中直接編輯。基于windows的友好的操作界面，結(jié)構(gòu)化的輸入文件，可分析熱舒適度，高強(qiáng)度或低強(qiáng)度的的輻射換熱，變傳熱系數(shù)下能耗分析。對(duì)專業(yè)知識(shí)和工程實(shí)際有較深刻的理解才能設(shè)計(jì)出符合要求的模型。l energy plus多區(qū)域氣流分析，太陽能利用方案設(shè)計(jì)及建筑熱性能研究。簡(jiǎn)單的ascii輸入、輸出文件，可供電子數(shù)據(jù)表作進(jìn)一步的分析。新版本的energy plus（release 1.0.2）提供了即時(shí)的關(guān)鍵詞解釋，使得操作變得更加簡(jiǎn)單。對(duì)建筑的描述簡(jiǎn)單，輸出文件不夠直觀，須經(jīng)過電子數(shù)據(jù)表作進(jìn)一步處理。l ener-win瞬時(shí)熱流計(jì)算，能耗分析，壽命周期成本

24、分析。適用大型商業(yè)建筑。提供一個(gè)簡(jiǎn)單的畫板輸入建筑的基本布局，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能，室內(nèi)逐時(shí)溫度設(shè)定。表格和圖像形式的月度，年度能耗報(bào)告。圖形操作界面，可用緊湊模式的氣候資料做替代設(shè)計(jì)方案的快速測(cè)試，有較為合理的缺省值。建筑可超過98個(gè)分區(qū)，提供20多種墻窗類型。算法較為簡(jiǎn)單，只有9種hvac系統(tǒng)可供選擇。l energy-10方案設(shè)計(jì)階段建筑能耗評(píng)價(jià)，逐時(shí)空調(diào)能耗分析和照明計(jì)算。住宅建筑和小型商業(yè)建筑。12種hvac系統(tǒng)選一?；诋?dāng)前方案與標(biāo)準(zhǔn)方案（當(dāng)前共有12種能量效率策略）之間比較的匯總圖表（27種圖形表達(dá)方式），也可生成詳細(xì)的報(bào)表。易于操作，快速，準(zhǔn)確。傻瓜化的操作（自動(dòng)生成參考方案

25、和最低能耗方案，自動(dòng)調(diào)節(jié)hvac系統(tǒng)，使其滿足設(shè)計(jì)日負(fù)荷的需求，提供參考方案，方案的優(yōu)劣排名）。建筑描述過于簡(jiǎn)單，只能用于小型建筑（建筑面積小于10，000ft2）和小型hvac系統(tǒng)。l trnsyshvac系統(tǒng)和控制分析，多區(qū)域氣流分析，太陽能利用方案設(shè)計(jì)以及建筑熱性能研究?；据敵龈袷綖閍scii，包括生命周期成本，月度，年度能耗報(bào)告。當(dāng)前最靈活的模擬軟件。用戶可自定義標(biāo)準(zhǔn)庫中沒有的組件，強(qiáng)大的幫助系統(tǒng)，可分時(shí)段模擬，可直接導(dǎo)入simcad生成的建筑布局作為熱工模型的基礎(chǔ)。沒有為建筑和hvac系統(tǒng)設(shè)定合理的缺省值，用戶必須逐項(xiàng)輸入兩者較為詳細(xì)的信息。l hot2 xp能耗模擬，負(fù)荷計(jì)算。住

26、宅建筑。建筑特性描述，hvav系統(tǒng)的詳細(xì)說明，所消耗的燃料類型。圖形和文本兩種格式的輸出文件，可供電子數(shù)據(jù)表作進(jìn)一步處理。圖形界面?？紤]到了熱橋的作用，非常詳細(xì)的空氣滲透模型和熱損失模型，提供廣泛的hvac系統(tǒng)型式，提供多種燃料類型。無法進(jìn)行多區(qū)域hvac系統(tǒng)的模擬。l spark能耗模擬。復(fù)雜布局的住宅建筑和商業(yè)建筑。用符號(hào)表示的計(jì)算模型（可自定義或者從列表中選取），系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。圖形輸出分析后的結(jié)果。復(fù)雜的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)建模，復(fù)雜hvac系統(tǒng)建模，多樣的時(shí)間間隔可供選擇，圖形編輯器簡(jiǎn)化了對(duì)建筑物的描述，預(yù)置多種hvac系統(tǒng)。需較高的電腦操作技巧，熟悉hvac系統(tǒng)運(yùn)行原理。l esp-r可對(duì)影

27、響建筑能源特性和環(huán)境特性的因素做深入的評(píng)估。內(nèi)置cad繪圖插件，或者直接導(dǎo)入cad文件，hvac系統(tǒng)的詳細(xì)描述。比較接近實(shí)際，整體性的評(píng)價(jià)?？赡M和分析當(dāng)前比較前沿或創(chuàng)新技術(shù)。較強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)，須對(duì)專業(yè)知識(shí)有較深入的理解。1.2 建筑節(jié)能規(guī)范一致性評(píng)估軟件（compliance software）大部分能耗模擬軟件都可以用于規(guī)范的評(píng)估檢查。但在實(shí)際使用中需要一種軟件直接針對(duì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，通過簡(jiǎn)單的計(jì)算，評(píng)價(jià)待評(píng)估建筑是否合乎相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定，即一致性評(píng)估軟件。這樣的軟件目前大致有25種，該類軟件的使用使節(jié)能法案或節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的推行和實(shí)施變得簡(jiǎn)潔高效。表5簡(jiǎn)單介紹了部分國外廣泛使用的建筑節(jié)能規(guī)范一致性評(píng)

28、估軟件1。表5 國外建筑節(jié)能一致性評(píng)估軟件簡(jiǎn)介軟件列表簡(jiǎn)要介紹comcheck-ez面向商業(yè)建筑和高層住宅建筑的設(shè)計(jì)師和施工人員所開發(fā)的一致性評(píng)估軟件，內(nèi)置了ashrae/iesna standard 90.1-1989 和 iecc 1998/2000/2002各個(gè)版本以及各個(gè)地方對(duì)商業(yè)建筑和高層住宅建筑所規(guī)定的必須強(qiáng)制執(zhí)行的一些節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。其界面友好，輸入簡(jiǎn)單，目前被美國各能源審計(jì)機(jī)構(gòu)和一些房地產(chǎn)開發(fā)商廣泛使用。但因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮到新的節(jié)能措施的采用對(duì)建筑能耗的影響，因而對(duì)一些節(jié)能新舉措的模擬無能為力。ecotect最直觀的能耗模擬，成本分析和一致性評(píng)估軟件?？芍苯咏⒔ㄖ娜S模

29、型，也可導(dǎo)入由第三方cad繪圖軟件完成的dxf文件。功能廣泛，可進(jìn)行太陽能利用分析，建筑熱過程分析，建筑聲學(xué)分析，建筑光照分析，建筑生命周期成本分析等?？勺屧O(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)初始階段對(duì)建筑物的熱工性質(zhì)，光照等有直觀的了解。但因?yàn)槠涔δ苓^于廣泛，給使用者輸入數(shù)據(jù)造成了困難，因?yàn)閷?duì)于不同的功能需要，同一個(gè)數(shù)據(jù)可能其重要性不一樣，對(duì)有的使用者而言可能根本就不需要。ee4 code加拿大canmet能源科技中心依據(jù)canadas model national energy code for buildings (mnecb)開發(fā)的一款綜合能源分析及一致性評(píng)估軟件。采用doe-2.1e內(nèi)核，可用于計(jì)算建筑全年

30、能耗以及建筑方案的改變對(duì)建筑全年能耗的影響。無法直接模擬較為復(fù)雜的hvac系統(tǒng)。energygauge usa強(qiáng)大的住宅建筑能耗模擬軟件，可快速方便的計(jì)算出住宅建筑逐時(shí)負(fù)荷，通風(fēng)系統(tǒng)或建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲透損失，多種家用電器的能耗分析， 并提供參考方案的成本效益分析報(bào)告，多種標(biāo)準(zhǔn)的一致性評(píng)估報(bào)告。只適用于住宅建筑，僅使用英制單位。heedheed (home energy efficient design)主要用于建筑的成本效益分析，簡(jiǎn)單的輸入，圖形化結(jié)果的輸出使比較和分析變得相對(duì)容易。依據(jù)輸入?yún)?shù)提供兩種參考方案一種簡(jiǎn)單滿足節(jié)能法案，一種包含更多節(jié)能措施的優(yōu)化方案。操作簡(jiǎn)單，計(jì)算迅速。只適用于單區(qū)

31、域建筑和一般hvac系統(tǒng)。分為一般用戶和高級(jí)用戶。一般用戶只能模擬四種設(shè)定的住宅建筑，高級(jí)用戶可自己設(shè)定參數(shù)。apache分為兩種運(yùn)行模式，在設(shè)計(jì)模式下可進(jìn)行房間供冷、供熱負(fù)荷分析，室內(nèi)環(huán)境舒適度分析以及節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)一致性分析。在模擬模式下可結(jié)合hvac系統(tǒng)，自然通風(fēng)等進(jìn)行全年逐時(shí)能耗模擬。適用于各種功能的建筑，多種hvac系統(tǒng)，并將hvac系統(tǒng)的模擬與建筑熱工性質(zhì)整合在一起。當(dāng)前還無法適用一些能量系統(tǒng)如相變傳熱。capscaps (computer automated point system)依據(jù)ecms（energy conservation measures）對(duì)建筑的絕緣等級(jí)，門窗類型，供

32、冷和供熱系統(tǒng)的效率等對(duì)建筑的節(jié)能效果與相應(yīng)的節(jié)能法案作比較并分?jǐn)?shù)的形式給出評(píng)價(jià)。使用簡(jiǎn)單快速。只基于ecms作判斷太簡(jiǎn)單，運(yùn)行于ms-dos操作系統(tǒng)下，輸入不方便。2. 中國建筑節(jié)能評(píng)估計(jì)算機(jī)應(yīng)用概況8-11我國從70年代中期開始介紹國外在建筑能耗計(jì)算機(jī)模擬方面的發(fā)展情況，很多科學(xué)技術(shù)人員做了大量的工作。80年代以來我們?cè)诶碚撗芯?、軟件開發(fā)和工程應(yīng)用方面不懈努力，縮短了與發(fā)達(dá)國家的技術(shù)差距，取得了一定的進(jìn)展。在算法研究方面：我們對(duì)傳遞函數(shù)理論，墻體傳遞函數(shù)和房間傳遞函數(shù)等問題進(jìn)行了深入研究。在軟件開發(fā)方面：初步建立了我國的軟件系列。在工程應(yīng)用方面：應(yīng)用已有的理論和程序在采暖負(fù)荷計(jì)算、冷負(fù)荷計(jì)算

33、、圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、經(jīng)濟(jì)熱阻以及建筑節(jié)能措施和規(guī)范的制訂、太陽能利用問題等方面都取得比較大的發(fā)展。但應(yīng)該注意到，國內(nèi)大部分軟件都是針對(duì)工程設(shè)計(jì)階段，為提高設(shè)計(jì)效率、準(zhǔn)確性、科學(xué)性而開發(fā)的，對(duì)于已建成建筑的能耗綜合評(píng)估還不足。由于我國建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)體系尚處于發(fā)展階段，建筑用能審計(jì)工作尚未起步，輔助建筑節(jié)能綜合評(píng)估還是一個(gè)空白。我國計(jì)算機(jī)模擬研究在建筑節(jié)能領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展比發(fā)達(dá)國家和地區(qū)落后大約十年8，建筑節(jié)能的一致性評(píng)估則還遠(yuǎn)未起步。我們?cè)谏钊肜碚撗芯亢屯晟茢?shù)學(xué)模型及計(jì)算機(jī)程序等方面都還有很多工作要做。3. 建立我國的建筑節(jié)能計(jì)算機(jī)評(píng)估體系3.1. 評(píng)估體系的組成及其相互關(guān)系借鑒歐美等國家的成熟經(jīng)

34、驗(yàn)，結(jié)合我國現(xiàn)階段的社會(huì)、濟(jì)發(fā)展水平，我國的建筑節(jié)能計(jì)算機(jī)評(píng)估體系應(yīng)包括以下內(nèi)容：3.1.1. 發(fā)展針對(duì)建筑材料熱工性能的圍護(hù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)仿真軟件建立在建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱濕傳遞過程的動(dòng)態(tài)模擬的基礎(chǔ)上，計(jì)算建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，窗戶的滲透系數(shù)，挑檐等的遮陽系數(shù)。用于檢測(cè)建筑外墻傳熱系數(shù)，外窗密封性能是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的要求。3.1.2. 發(fā)展針對(duì)人體舒適度的室內(nèi)空氣品質(zhì)評(píng)估軟件建立在室內(nèi)氣流流動(dòng)、溫濕度分布動(dòng)態(tài)模擬的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算室內(nèi)氣流的流動(dòng)狀況，室內(nèi)空氣的溫濕度分布狀況，得出室內(nèi)環(huán)境的舒適度評(píng)價(jià)指數(shù)。用于評(píng)價(jià)建筑的室內(nèi)空氣品質(zhì)。3.1.3. 發(fā)展針對(duì)室內(nèi)照明狀況的建筑室內(nèi)照明評(píng)估軟件建立在室內(nèi)

35、自然采光和人工照明動(dòng)態(tài)模擬的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算不同自然采光方案和人工照明方案組合下的室內(nèi)光環(huán)境指數(shù)，來評(píng)價(jià)室內(nèi)光照是否達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。3.1.4. 發(fā)展針對(duì)hvac系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行的hvac系統(tǒng)仿真和效用評(píng)估軟件建立在各種hvac系統(tǒng)運(yùn)行狀況動(dòng)態(tài)模擬的基礎(chǔ)上，計(jì)算系統(tǒng)周期運(yùn)行能耗，壽命周期成本，經(jīng)濟(jì)效益分析，并對(duì)系統(tǒng)維護(hù)和管理提出建議。3.1.5. 發(fā)展針對(duì)室外氣象條件的室外氣象分析軟件建立在太陽活動(dòng)及室外氣象變化動(dòng)態(tài)模擬的基礎(chǔ)上，通過對(duì)室外干、濕球溫度的分析計(jì)算，太陽活動(dòng)對(duì)建筑熱工狀況的影響，確定最合適的室外氣象設(shè)計(jì)參數(shù)和最有效的太陽能利用方案。3.1.6. 發(fā)展針對(duì)在建筑環(huán)境與設(shè)備中利用再生能源

36、的能源利用方案評(píng)估軟件根據(jù)對(duì)當(dāng)?shù)貧庀髼l件、建筑周圍環(huán)境和建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的分析，給出可再生能源的利用方案11-13；或者對(duì)已有的再生能源利用方案做出評(píng)估。包括是否可利用再生能源降低建筑能耗需求，是否可利用再生能源提高建筑能耗系統(tǒng)效率，或?qū)闷渌呒?jí)的再生能源（如氫能）作投資回報(bào)分析，壽命周期成本分析等14。3.1.7. 發(fā)展方便和促進(jìn)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)施的一致性評(píng)估軟件對(duì)建筑耗能進(jìn)行計(jì)算或直接利用其他模擬軟件的計(jì)算結(jié)果，將結(jié)果量化為我國現(xiàn)有的建筑節(jié)能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范所規(guī)定的指標(biāo)，并與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范相比較，最后給出建筑的節(jié)能率，節(jié)能評(píng)估報(bào)告書。3.1.8. 發(fā)展促進(jìn)建筑節(jié)能觀念推廣和節(jié)能規(guī)范認(rèn)知的建筑節(jié)能培訓(xùn)