建筑负荷模拟方法简介.

1、建筑负荷模拟方法简介2010. 4. 25Company nameCompany nameCompany nameCompany name设计基础建筑 冷热负荷 和 电负荷 的逐时准确计算、模拟是三联 供系统优化配置与运行分析的基础。建筑全能耗分析软件的计算方法一般都是基丁动态的环境; 为保证计算结杲的准确度，软件都需要电外逐时的气彖数 据或典型气彖年数扼，而Ft盂要尽可能详细的体型描述数 据及相应的热I.性能数据。建筑全能耗分析软件:D0E-2EnergyPluseQuestTRNSYSESP-rl中国的DeST、CHEC等等。这些软件具有各口的特点例如,DOE-2能够准确地模拟较复杂的围护

2、结构的负荷 ,TRNSYS在模拟空调系统时能够提供仗人的灵活件建筑全能耗分析软件:Company nameCompany name在美国有两个著名的建筑模拟程丿Y: BLAST和DOE-2 欧洲代表性的软件是ESP-r国内冇彩响力的模拟软件足清华人学开发的DEST （询身足BTP）Company nameDOE-2是公认的最经典的建筑能耗模拟软件之一DOE-2nJ*以提供格幢建筑物毎小时的能量消耗分析，用丁计 算系统运行过程屮的能效和总费川，也町以川*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。其输入方法为手写编程的形式，要求用户手写输入

3、文件， 输入、输出档格式均为英文，且格式要求比较严格，对于 中国用户來说不易上手。但DOE-2冇人量的数据库和研究 文献，用户可以通过学习比较详细的了解运用。Company nameEnergyPlus是在BLAST和DOE-2的基础上开发的EnergyPlus-个建筑能耗逐时模拟引擎，來用集成同步 的负荷/系统/设备的模拟方法來模拟建筑系统的实际运行 状况，从而预测年运行能耗和费用的软件：:在汁算负荷时，时间步长可山用户选择，一般为10到15分 钟。在系统的模拟屮，软件会自动设定更短的步K （小至 数秒，大至1小时）以便丁更快地收敍。EnergyPlus釆用 CTF来计算墙体传热，采用热平衡

4、法计算负荷。6Company nameEnergyPlus是在BLAST和DOE-2的基础上开发的EnergyPlus具侑以卜'主要特点：采用集成同步的负荷/系统/设备的模拟方法在计算负荷时，用户可以定义小于1个小时的时间步长；在系统模拟中，时间步长自动调整，以加快收敛。采用热平衡法模拟负荷采用联立的传热和传质模粮对墙体的传热和传湿进行模拟 采用务向异性的人空模熨以改进倾斜表面的人空散射强度 先进的窗户传热的计算，可以模拟包括可控的遮阳装咼、 可调光的电常玻璃等它在处理建筑热过程的时候，考虑到了很多方而的因索， 包括建筑的遮挡、绿化、风、光、雨、雪等，Company nameEnerg

5、yPlus是在BLAST和DOE-2的基础上开发的厂EnergyPlus对暖通空调糸统控制方式的模拟能力、 厂 较弱,它通常假定设备的调卩为理想化的连续调 这对T设备部分负荷运彳丁时的模拟是不A准确的另外,EnergyPlus不稳定，不太容易收敛并且经济 性分析较为简单。EnergyPlus运算时间相对于DOE2来说要长许多9Company nameeQuest简介计算软件根据室外气彖条件围护结构情况采用一种正 向思维计笄出室内温度以及室内得热量进而计笄出负 荷.它的计算过程是一个动态平衡的过程后一时刻空内 温度 冷热负荷以及供啜空调设备的耗电屋要受前时刻 的影响 可根据输入的建筑情况 建筑结

6、构 用护结构材料 供啜空调方式9系统如置形式 室内人员活动规律 照明设 备怙:况和室内设计温度值计算出建筑的全年动态能耗Company nameeQuest简介eQuest则简化/DOE-2建模的过程。*： 8760小时（全年）能耗模拟特定的匚作日类型：每一个season里町设置3种 工作口（周一到周五，周口，节假U）,可最多 设置52个season o定义能源价格的方式：分时定价，按容最定价， 统一定价eQuest能够模拟的一些特殊的空调系统 热 电联产、蓄能系统、光电转换10Company nameCompany nameCompany nameTRNSYSeQuest始终假设系统的控制处

7、于最件状态，因而 C 与实际仃较人的差别，比如他无法判断阀门是否 I堵塞，制动装置足否失效，系统维护状况等。J EnergyPlus运算时间和对于DOE 2来说耍LC许多11Company nameCompany nameCompany name软件具有以卜主耍特点:计算灵活，模块化开放式结构，用八口J以根据需耍任意建 立连接，形成不同系统的计算程序；形成终端用户程序，为非TRNSYS用户提供方便：输出结果可在线输出100多个系统变量，可形成EXCEL计算 文件；与EnergyPlus. MATLAB等其它软件建立链接。Company nameCompany nameCompany nameT

8、RNSYS厂有十分强人的模拟控制器的功能，可以十分粘确地r模拟各种控制方式,在部分负荷的模拟屮相对(EnergyPlus等软件冇优势(S<J在新能源系统尤英是太阳能系统的模拟上具有其、 它软件无法比拟的优势。1rTRNSYSCompany name该软件V.足尸系统lf(J不定建筑彳匕 它在模拟系统、设备和控制方式的最优化问题以I) 及系统中参数监测等问题时和对J EnergyPlus和DOE-2有优势但它在建筑负荷以及建筑热性能的模拟上偏弱,_K。它所设泄的建筑模型比较简单，很难完成复杂二？建筑的描述，如不能按照建筑实际外形建立模型、没有建筑阴影的计算、处理自然通风和渗透通风等问题时需

9、耍借助其它软件Company nameESP-rJESPr功能：ESP-r在欧洲应用非常广泛，是一个集成化的模拟分析II 具，除了可以模拟建筑中的记、光、热以及流体流动等现 彖外，还可以对建筑能耗以及温室气体排放作出评估，可 以对建筑的采暖、通风、制冷设备的容肚及效率作出综合 的评佔。除此之外，该软件还集成了对新的可冉个能源技术（如 比伏余统、风力系统等）的分析手段。Company nameESP-r特点1）对于建筑侧进行很详细的模拟,包括 建筑传热, 遮阳分析2）对于设备侧可以进行HVAC,太阳能设备，光电板等进行模拟.各个模拟模块町以独立模拟，也口J以整休I模拟，可以得到很详细弱東16Co

10、mpany nameDeSTDeST由清华大学空调实验室研制开发。DeST通过來川逆 向的求解过程；基丁全工况的设订，DeST在每一个设计阶 段都计算出逐时的各项要求（风量、送风状态、水量等等）, 使得设计町以从传统的单点设计拓展到全工况设计应用于住宅建筑的住宅版木（DeST-h） 两个 版本KCompany nameDeST功能：1）建筑物全年的逐时能耗模拟计算：2）冷热电联产系统模拟计算；3）太阳能（光热和光伏）模拟计算;4）地板轴射供I暖、供冷系统模拟计算：5）蓄冷、蓄热系统模拟计算:6）优化空调系统方案，预测系统运彳J：费用;7）燃料电池系统模拟计算：18Company nameDeS

11、T20Company nameDeST:优势J步口选取比较灵活，但用八必须口己建模；可求解复杂的建筑,它考虑了邻室房间的热影响，可以对11;|护结构和房间联立方程求解。劣势二：1）在纽件的扩充上没冇TRNSYS方便;2）控制方式也没仃TRNSYS多样乂活；3）本豺所包含的设备和系统数II也没令 TRNSYS等软件丰富。由于H前我国还没佶完幣的气彖数据文件，DeST的气彖 数据咋足实测结合拟介得到的，般认为久能兀模拟屮还 是痕该使川逐时气象数据，拟介的纳杲会给让处的准确性 带来隐患。19Company name住宅建筑热环境模拟工具包（简称“DeST-h” ）DeST h主要川丁住宅建筑热特性的

12、影响因索分析、住宅建 筑热特性指标的计算、住宅建筑的全年动态负荷计算、住 宅室温计算.末端设备系统经济性分析等领域。4. 24. 4粘确模拟建筑中各房间的室温状况粘确模拟夜间通风对室内热环境的影响 粘确模拟邻室传热对并房间热环境的影响 粘确模拟间歇空调启停对于装机容量和运 行能耗的影响粘确模拟内外保温刈r空调供啜负荷的影响21Company name商业建筑热环境模拟工具包(简称“DeST-c” )DeST-c对商业建筑的模拟分成建筑空内热环境模拟、空调 方案模拟、输配系统模拟、冷热源经济件分析儿个阶段；DeST-c先后应用丁国家大剧院、深圳文化中心、西西丄程 等大熨商业建筑的设计过程，并对中

13、央电视台、解放军总 伏院、北京城乡贸易屮心、发展人厦等糸栋建筑空调系统 改造进行模拟给出改造方案。Company nameCHEC特点：1) CHEC软件垠大的特点是便捷的输入方式，设计师町以采 川自己绘制的CAD图纸青接进行模型数据的转换，无石川户 手写输入。2) CHEC软件比较注乖和S地的节能规范相结合，注帀并地的 材料便用利气候差异，町以牛成完全符介各地审含规范耍 求的计算报告书。该软件釆用DOE 2软件作为计算内核，完全按照夏 热冬冷地区加住建筑节能设计标准进行编制，通过调用 DOE-2内核，模拟全年的气彖数据，进行全年的动态能耗模 拟分析，卞成详尽的空调采暖全年能耗报告。Compa

14、ny name“逐时能源负荷分摊比例”的方法优势二它可以同时计算出全年逐时冷热电负荷, 能够很方便地统计出热电比，这在很多负 荷计算软件中是做不到的 匸耍包括牢调冷负尙、空调热负荷以及牛 一V活热水负荷，冷热负荷电力负荷的大小及逐时变化特征与建筑物内各种川电 设备的安装功率、设备的耗电性能及作息时间自接相关。 由丁建筑物内用电设备的使用及人员的作息时间具有很人 的随机件，我们很难根据耗电设备來准确预测逐时电负荷。Company namer “逐时能源负荷分摊比例”的方法在进行逐时冷热电负荷计算时.不考虑耗电设备的直接彩 响，而是在针对建筑类型进行币场调査研究的皐础匕来进行 预测的。其步骤如下：

15、久)对建筑使用功能进行分石)对该P候区域内的同类建 筑的能耗状况进行调査.得 到单位面积的平均耗能量;(3)釆用日本三联供设计手册 中的相关数据,利用小时能 源负荷分摊比例的方法.根itt调金到的数据，对逐时冷 热电负荷进行模拟计算,!' 乜算流科如图1所示。Ami豪时冷热电负荷计Company name负荷因子计算方法传统的设计方法可以初步确疋机组的容暈。但山丁设计 负荷不能反映小不同建筑类型负荷的逐时变化特点，不 能反映热电冷负荷间的相4作甩与联系，方案也就不能 给出各个不同时段机纽具体的运行策略，不能对系统进 行全年逐时的技术经济模拟分析而学miichaeliSiH的负荷系列法，将金年冷热负荷的 逐时变化利用对典型天负荷进行三角变换而获得（补充：同种类型建筑来说,负荷的逐时变化特点可以利用个反映该建筑类熨属性的无因次因子來表述，我们把这无因次 因子称为“负荷因子”,它反映的是负荷的逐时变化信息,是一 个介于01之间逐时变化的无炭纲数。）负荷因子计算方法Company name/空调耗电“负荷因子”与冷热“负荷因子'