暖通空調(diào)軟件技術(shù)及其發(fā)展

暖通空調(diào)軟件技術(shù)及其發(fā)展暖通空調(diào)軟件技術(shù)及其開(kāi)展1、前言暖通空調(diào)軟件可以按用途分為輔助繪圖〔CAD〕軟件、設(shè)計(jì)計(jì)算軟件和模擬分析軟件，按其與Internet的關(guān)系可以分為離線應(yīng)用軟件和Internet在線應(yīng)用軟件，這些軟件共同構(gòu)成了暖通空調(diào)領(lǐng)域一個(gè)重要的開(kāi)展方向，本文就這些軟件本身及其開(kāi)展作一個(gè)簡(jiǎn)要的回憶。

自1946年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生以來(lái)，科學(xué)技術(shù)發(fā)生了一場(chǎng)深刻的革命，計(jì)算機(jī)不僅有驚人的運(yùn)算速度和很高的計(jì)算精度，還具有記憶、判斷等功能，同時(shí)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)也在的不斷開(kāi)展和完善，計(jì)算機(jī)及其軟件的可靠性和應(yīng)用性越來(lái)越高，它們已成為人們工作和生活中不可或缺的工具。暖通空調(diào)軟件在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、暖通空調(diào)設(shè)備生產(chǎn)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

暖通空調(diào)軟件最早應(yīng)用于暖通空調(diào)設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，目前，暖通空調(diào)CAD和設(shè)計(jì)計(jì)算軟件已經(jīng)取得了很大的成就，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)軟件已經(jīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和決策，能耗分析軟件、氣流模擬CFD〔計(jì)算流體力學(xué)〕軟件的應(yīng)用使設(shè)計(jì)人員在大樓建成之前就能對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行工況和能耗情況進(jìn)行模擬，從而據(jù)此選擇最優(yōu)的設(shè)計(jì)計(jì)劃。

不難發(fā)現(xiàn)，暖通空調(diào)軟件經(jīng)歷了一個(gè)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從粗糙到精細(xì)、從面向過(guò)程無(wú)友好程序界面到面向?qū)ο蠼缑嬗押谩碾x線到網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)展過(guò)程，隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷開(kāi)展，暖通空調(diào)的軟件也更加完善，更好地為暖通空調(diào)項(xiàng)目師效勞。我們應(yīng)該跟上時(shí)代的步伐，及時(shí)地充沛利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，使暖通空調(diào)技術(shù)的開(kāi)展不斷推向前進(jìn)。

2、暖通空調(diào)軟件技術(shù)

2.1暖通空調(diào)輔助設(shè)計(jì)軟件

暖通空調(diào)輔助設(shè)計(jì)軟件包括輔助繪圖〔CAD〕軟件和設(shè)計(jì)計(jì)算軟件，就我國(guó)的情況來(lái)說(shuō)，暖通空調(diào)輔助設(shè)計(jì)軟件的開(kāi)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：起步、開(kāi)展、成熟。

1〕起步階段〔20世紀(jì)70年代左右〕

各大學(xué)和研究單位研制開(kāi)發(fā)一些合乎國(guó)情的暖通空調(diào)程序軟件庫(kù)，但多為部分性的，覆蓋面不寬，水平也有限。

2〕開(kāi)展階段〔20世紀(jì)80年代左右〕

國(guó)家出資研制開(kāi)發(fā)?建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)軟件包》〔BDP〕，作為國(guó)家“六五〞科技攻關(guān)工程，該軟件于1986年5月通過(guò)國(guó)家〔部級(jí)〕鑒定，被譽(yù)為當(dāng)時(shí)具有國(guó)際水平的優(yōu)秀軟件，并在爾后的數(shù)年里，在國(guó)內(nèi)得到了較為廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，也有一些CAD軟件出現(xiàn)。

3〕成熟階段〔20世紀(jì)90年代〕

Windows的出現(xiàn)，以及AutoCAD的推廣應(yīng)用，各種空調(diào)CAD軟件涌現(xiàn)，并得到日益廣泛的應(yīng)用。1995年3月，我國(guó)第一個(gè)在Windows環(huán)境下開(kāi)發(fā)的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件EasyHVAC〔同濟(jì)大學(xué)〕投放市場(chǎng)，它一出現(xiàn)即受到設(shè)計(jì)人員的青睞，1998年，該軟件又推出了輔助繪圖版本EasyHVACCAD.我國(guó)的空調(diào)輔助設(shè)計(jì)軟件正日益走向成熟和完善，2022年7月，上海華電源信息技術(shù)有限公司和上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)共同開(kāi)發(fā)的HDY-SMAD空調(diào)負(fù)荷計(jì)算及分析軟件將暖通空調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)算軟件推向了新的高潮，該軟件通過(guò)了上海市建設(shè)和管理委員會(huì)的鑒定，專(zhuān)家一致認(rèn)為該軟件局部功能填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)同類(lèi)計(jì)算軟件的空白，總體設(shè)計(jì)到達(dá)國(guó)內(nèi)當(dāng)先水平，該軟件具有如下區(qū)別于其它軟件的新的功能和特點(diǎn)：

1〕內(nèi)嵌215個(gè)城市和地區(qū)的氣象資料，并具有城市擴(kuò)充功能，能夠計(jì)算各個(gè)城市和地區(qū)的全年逐時(shí)室外干球和濕球溫度、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度。

2〕在不同的設(shè)計(jì)階段，由粗到細(xì)提供6種不同的空調(diào)負(fù)荷計(jì)算辦法，用戶可根據(jù)需要自由選擇。

3〕能夠?qū)Χ究照{(diào)熱負(fù)荷進(jìn)行逐時(shí)計(jì)算，并且可以將冬季的人員、照明和設(shè)備得熱產(chǎn)生的負(fù)荷從空調(diào)熱負(fù)荷中扣除。

4〕強(qiáng)大的樓層組管理功能，支持多個(gè)規(guī)范層。

5〕獨(dú)特的工作時(shí)間表設(shè)定和指派功能，支持不同日期具有不同的上班模式，以及不同時(shí)間的不同上班模式，無(wú)縫處理間歇運(yùn)行空調(diào)系統(tǒng)。

6〕應(yīng)用動(dòng)態(tài)焓濕圖〔HDY濕空氣分析大師〕能自動(dòng)對(duì)一次回風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行冬季和夏季工況，HDY濕空氣分析大師能夠分析和計(jì)算各種空調(diào)系統(tǒng)和工況。

7〕利用東方空調(diào)網(wǎng)〔www.eastac〕的暖通空調(diào)設(shè)備數(shù)據(jù)中心，得到各個(gè)廠家的最新空調(diào)設(shè)備資料，用于空調(diào)設(shè)備的選擇。

8〕可以輸出14種文件類(lèi)型：封面、建筑概況、室外氣象資料、室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)、空調(diào)負(fù)荷計(jì)算辦法及公式、空調(diào)負(fù)荷詳細(xì)計(jì)算參數(shù)、空調(diào)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、空調(diào)負(fù)荷逐時(shí)數(shù)據(jù)、空調(diào)工況分析結(jié)果、樓層組管理文件、回風(fēng)系統(tǒng)劃分文件、新風(fēng)系統(tǒng)劃分文件、設(shè)備選擇結(jié)果。

暖通空調(diào)輔助設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用范圍不限于暖通空調(diào)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，它還用于暖通空調(diào)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。暖通空調(diào)設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)也取得了較大的成果，它能給出特定建筑物的暖通空調(diào)系統(tǒng)和暖通空調(diào)設(shè)備的各種可能的設(shè)計(jì)計(jì)劃，并評(píng)判它們的優(yōu)劣，從而可以得到最好的設(shè)計(jì)計(jì)劃。

2.2暖通空調(diào)能耗分析軟件

暖通空調(diào)輔助計(jì)算軟件解決了輔助繪圖和設(shè)計(jì)計(jì)算等較簡(jiǎn)單、靜態(tài)的問(wèn)題，但是暖通空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)隨建筑類(lèi)型和室外氣象條件動(dòng)態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng)，暖通空調(diào)項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮節(jié)能和環(huán)保，在運(yùn)行時(shí)也要考慮節(jié)能和環(huán)保，因?yàn)樵谂照{(diào)運(yùn)行期中大局部時(shí)間中其負(fù)荷條件是不同于設(shè)計(jì)條件的。采取一定的技術(shù)和管理措施使暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行適應(yīng)負(fù)荷動(dòng)態(tài)變化，盡量防止不必要的能耗，這是暖通空調(diào)節(jié)能的重要方面，要做到這一點(diǎn)，必須對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)的全年動(dòng)態(tài)能耗進(jìn)行模擬分析，從而準(zhǔn)確地制定相關(guān)的優(yōu)化計(jì)劃。因此暖通空調(diào)能耗分析軟件也就應(yīng)運(yùn)而生了。

暖通空調(diào)能耗分析軟件，能夠?qū)σ呀?jīng)建成的和將要建造的大樓暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行全年負(fù)荷動(dòng)態(tài)分析、能量耗費(fèi)模擬和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，設(shè)計(jì)人員可以由此判斷空調(diào)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，并提出空調(diào)系統(tǒng)的最正確控制和管理方法。

美國(guó)和英國(guó)等興旺國(guó)家在20世紀(jì)70年代就開(kāi)發(fā)出了暖通空調(diào)能耗分析軟件，示例美國(guó)能源部開(kāi)發(fā)的DOE軟件，英國(guó)的ESP-r軟件，并在美國(guó)和歐洲得到了廣泛的應(yīng)用。2022年，作為DOE軟件和BLAST軟件的升級(jí)版本，美國(guó)能源部又開(kāi)發(fā)了EnergyPlus軟件，該軟件集中了美國(guó)政府在建筑環(huán)境與設(shè)備領(lǐng)域的投資所產(chǎn)生的世界上最先進(jìn)的科研成果，有10來(lái)個(gè)美國(guó)大學(xué)和公司參與了該工程的研究，最終由美國(guó)加州伯克利大學(xué)LawrenceBerkeley國(guó)家實(shí)驗(yàn)室〔LBNL〕發(fā)行。建筑能量模擬已經(jīng)在美國(guó)和興旺國(guó)家中遍及，預(yù)計(jì)在未來(lái)2-5年內(nèi)，將在中國(guó)推廣和遍及，相關(guān)的建筑節(jié)能規(guī)范正在加緊制定，從而為能量模擬軟件的推廣做好了政策上的準(zhǔn)備。目前國(guó)內(nèi)的能耗分析軟件有清華同方股份有限公司開(kāi)發(fā)的DEST軟件〔基于AutoCAD〕和上海華電源信息技術(shù)有限公司與上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)共同開(kāi)發(fā)的HDY-SMAD空調(diào)負(fù)荷計(jì)算及分析軟件〔直接基于Windows，V2.0以上版本可進(jìn)行能耗分析〕，后者具有下列的主要功能和特點(diǎn)：

1〕采用諧波反饋法計(jì)算墻體得熱，采用熱平衡法計(jì)算房間負(fù)荷，能夠計(jì)算全年8760h的逐時(shí)負(fù)荷。

2〕同時(shí)對(duì)建筑物和空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行模擬分析，設(shè)備運(yùn)行結(jié)果可反應(yīng)到空調(diào)系統(tǒng)中進(jìn)行負(fù)荷的反應(yīng)計(jì)算。

3〕對(duì)空調(diào)負(fù)荷的強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)和分析功能，彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)同類(lèi)軟件的空白。

4〕基于Internet的網(wǎng)上空調(diào)設(shè)備選擇功能。

5〕中英文兩種輸出方式。

2.3氣流模擬計(jì)算流體力學(xué)〔CFD〕軟件

空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效果與室內(nèi)氣流組織密切相關(guān)。好的氣流組織方式能夠使空調(diào)房間的溫度、濕度和速度很容易地合乎設(shè)計(jì)要求，反之，差的氣流組織方式可能基本就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。因此，在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后施工之前，預(yù)測(cè)空調(diào)系統(tǒng)的氣流組織狀況就很重要。在以往的研究中，只能用模型實(shí)驗(yàn)的辦法研究幾種典型送回風(fēng)方式的氣流組織狀況，獲得一些簡(jiǎn)化的計(jì)算公式，并將它們套用到類(lèi)似的設(shè)計(jì)中去，但是，它們的精度和使用范圍都不能令人稱(chēng)心，尤其當(dāng)遇到一些特殊難題，如高大空間的氣流組織、車(chē)間有害氣體濃度場(chǎng)分布、室內(nèi)不同障礙物情況下的氣流流動(dòng)規(guī)律等等便無(wú)法解決。正是在這種情況下，基于計(jì)算流體力學(xué)〔ComputationalFluidDynamics〕的空調(diào)系統(tǒng)氣流模擬軟件開(kāi)展起來(lái)了。

[1]

[2]

下一頁(yè)

氣流模擬軟件的開(kāi)展經(jīng)歷了下列幾個(gè)階段：

1〕從簡(jiǎn)單的單個(gè)送風(fēng)口氣流狀態(tài)，到多風(fēng)口相互影響下的室內(nèi)氣流組織；

2〕從二維到三維；

3〕從穩(wěn)態(tài)到動(dòng)態(tài)；

4〕從層流到紊流；

5〕從簡(jiǎn)單的邊界條件和初始條件到復(fù)雜的邊界條件和初始條件；

6〕從單純的數(shù)值計(jì)算，到圖文并茂的計(jì)算和前后處理一體化軟件。

比擬馳名的氣流模擬軟件有SIMPER、PHOENICS等等，另外很多商業(yè)計(jì)算機(jī)公司，如IBM，也開(kāi)發(fā)了與建筑配套的空調(diào)系統(tǒng)氣流模擬軟件。由于氣流模擬的計(jì)算復(fù)雜，以前大多在工作站或大型計(jì)算機(jī)上開(kāi)發(fā)，隨著微型計(jì)算機(jī)速度的提高，現(xiàn)在已經(jīng)有了微機(jī)上的氣流模擬軟件。

氣流模擬計(jì)算辦法以計(jì)算機(jī)為運(yùn)算工具，其最大優(yōu)點(diǎn)是本錢(qián)低，實(shí)踐說(shuō)明，計(jì)算機(jī)運(yùn)算的本錢(qián)要比相應(yīng)的模型實(shí)驗(yàn)低許多倍，隨著被研究的物理對(duì)象越來(lái)越大和越來(lái)越復(fù)雜，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)將更顯著；其次是速度塊，用計(jì)算機(jī)運(yùn)算，設(shè)計(jì)人員可以在很短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)比照許多不同計(jì)劃，從中優(yōu)選出最正確設(shè)計(jì)，而相應(yīng)的模型實(shí)驗(yàn)?zāi)敲葱韬荛L(zhǎng)時(shí)間；第三是具有較強(qiáng)的模擬真實(shí)條件的能力，它的計(jì)算空間不受限制，無(wú)須縮小幾何比例，而模型實(shí)驗(yàn)就難以辦到。不過(guò)數(shù)值計(jì)算結(jié)果的可靠性主要依賴于數(shù)學(xué)模型和計(jì)算辦法的正確程度，故不如實(shí)驗(yàn)辦法則直觀可靠，因而必要時(shí)還須將兩種辦法結(jié)合使用。

2.4基于Internet的空調(diào)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件

隨著Internet技術(shù)的飛速開(kāi)展，人們通過(guò)Internet對(duì)世界各地的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。杭州華電華源環(huán)境項(xiàng)目有限公司和上海華電源信息技術(shù)有限公司共同開(kāi)發(fā)的冰蓄冷空調(diào)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)冰蓄冷空調(diào)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的全自動(dòng)監(jiān)測(cè)，具有下列的功能：

1〕管理人員通過(guò)Internet能夠在任何地方通過(guò)密碼登錄后對(duì)各地的冰蓄冷現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)；

2〕各地的冰蓄冷現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)能夠及時(shí)地向管理人員發(fā)送運(yùn)行數(shù)據(jù)；

3〕管理人員能夠通過(guò)瀏覽器對(duì)各地項(xiàng)目的反應(yīng)信息，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理和比擬，并進(jìn)行故障診斷。

我們相信，在不久的將來(lái)，基于Internet的常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控和故障診斷將成為必然的開(kāi)展趨勢(shì)。

2.5基于Internet的暖通空調(diào)電子設(shè)備手冊(cè)

暖通空調(diào)專(zhuān)業(yè)是一個(gè)設(shè)備應(yīng)用專(zhuān)業(yè)，設(shè)備的正確選用和布置是項(xiàng)目設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。由于目前設(shè)計(jì)人員主要是通過(guò)設(shè)備手冊(cè)和設(shè)備樣本來(lái)獲取設(shè)備的信息，這樣獲取的數(shù)據(jù)難以及時(shí)更新，查閱起來(lái)也不太方便，因此，上海華電源信息技術(shù)有限公司提出了開(kāi)發(fā)基于Internet暖通空調(diào)電子設(shè)備手冊(cè)的構(gòu)想。

基于Internet暖通空調(diào)電子設(shè)備手冊(cè)，除具有常規(guī)設(shè)備手冊(cè)的根本功能〔具有設(shè)備的使用和安裝表明，用戶可以查閱〕外，而且具有下列常規(guī)設(shè)備手冊(cè)所不具有的功能和特點(diǎn)：

1〕提供各類(lèi)設(shè)備專(zhuān)門(mén)的選型程序，根據(jù)用戶提交的設(shè)計(jì)參數(shù)，可以迅速?gòu)脑O(shè)備庫(kù)中檢索到合乎條件的一組設(shè)備，顯示各自的設(shè)計(jì)人員關(guān)懷的數(shù)據(jù)，利于用戶對(duì)這些設(shè)備進(jìn)一步的比擬和分析。對(duì)于某些設(shè)備，并提供一些必要的計(jì)算和分析功能，簡(jiǎn)化用戶的選型。

2〕能夠直接根據(jù)用戶選定的設(shè)備生成或調(diào)用相應(yīng)的CAD圖形〔三視圖〕。

3〕上述功能既能在常規(guī)的操作系統(tǒng)和CAD環(huán)境下實(shí)現(xiàn)，又能在Internet上實(shí)現(xiàn)。

4〕制定了暖通空調(diào)所有設(shè)備的規(guī)范數(shù)據(jù)庫(kù)格式，統(tǒng)一了各生產(chǎn)廠家提供應(yīng)設(shè)計(jì)人員的樣本的格式，利于設(shè)計(jì)人員進(jìn)行分析和比擬。

5〕各生產(chǎn)廠家可以隨時(shí)在網(wǎng)上對(duì)其產(chǎn)品數(shù)據(jù)和圖形進(jìn)行更新，從而保證設(shè)計(jì)人員所得到的產(chǎn)品資料永遠(yuǎn)是最新的。

目前，該暖通空調(diào)電子設(shè)備手冊(cè)已經(jīng)有Internet、Windows和AutoCAD三個(gè)版本的軟件產(chǎn)品，Internet版本的產(chǎn)品可以在東方空調(diào)網(wǎng)〔www.eastac〕上的數(shù)據(jù)中心運(yùn)行。

2.6專(zhuān)業(yè)Internet網(wǎng)站的涌現(xiàn)

互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為暖通空調(diào)專(zhuān)業(yè)信息交流的一個(gè)重要渠道，因此至今已經(jīng)涌現(xiàn)出了一大批的暖通空調(diào)專(zhuān)業(yè)和企業(yè)網(wǎng)站。目前，各大設(shè)備生產(chǎn)廠家均有自己的企業(yè)網(wǎng)站。國(guó)內(nèi)比擬馳名的暖通空調(diào)專(zhuān)業(yè)網(wǎng)站有東方空調(diào)網(wǎng)〔www.eastac〕、暖通空調(diào)信息網(wǎng)〔www.hvacnet〕、中國(guó)空調(diào)制冷網(wǎng)〔www.chinahvacr〕等，其中東方空調(diào)網(wǎng)除提供信息效勞外，還提供設(shè)計(jì)資詢和各種暖通空調(diào)專(zhuān)業(yè)軟件的開(kāi)發(fā)和外包效勞，及附加技術(shù)效勞?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著人們對(duì)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)認(rèn)識(shí)的深入，暖通空調(diào)專(zhuān)業(yè)網(wǎng)站