PKPM建筑节能设计分析软件现状及进一步发展

1、.专业资料分享.PKPM 建筑节能设计分析软件自国家建筑节能工作全面推动以来，在全国大部分地区得到了广泛的普及和应用，本文介绍了现阶段 PKPM建筑节能设计分析软件的一些特点和主要功能，以及用户在使用软件中可能出现的问题，并简单介绍了PKPM建筑节能软件的未来的进一步发展方向。关键词PKPM建筑节能软件特点 功能发展方向0 g1 Z5 Z0 : M6 - / r* x&7R*A;_概述为贯彻执行国家节约能源，开发利用新能源和可再生能源、保护环境的法规和政策，改善建筑室内热环境，提高冬季采暖和夏季空气调节的能源利用效率，发展节能省地型建筑，建设节约型和谐社会。中国建筑科学研究院配合现有建筑节能设

2、计标准的实施，开发了PKPM建筑节能设计分析软件。+u, R) P F7 N5 m; c& e建筑节能设计分析软件根据夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JGJ1342001、夏热冬暖地区居住建筑设计标准 JGJ75-2003、民用建筑节能设计标准 （采暖居住建筑部分） JGJ26-95、公共建筑节能设计标准 GB50189-2005、民用建筑热工规范 GB50176-93 以及全国主要省市的实施细则编制，进行建筑和建筑热工节能设计计算， 判断设计建筑是否满足节能标准的要求， 可用于新建、改建和扩建的居住和公共建筑的节能设计，可供设计单位、审图的单位和项目审批单位使用。建筑节能设计分析软件的开发立

3、足于帮助建筑师快速方便的对居住建筑和公共建筑实施建筑节能设计，完成建筑物的能耗分析，最终生成详尽的设计说明和计算报告，并且能以多种直观方式将建筑物能耗和经济指标分析结果显示出来。- 1 f) I: u2 V5 Q; h& S- A6 r1 R软件在开发前期的调研阶段， 着重考察和比较了国内外各类能耗分析软件， 从现有的软件的薄弱环节入手，强化功能，同时针对当前国内建筑节能工作中重点关心的节能造价统计、节能方案选择和分析、计算模型快速准确建立等功能进行了专项研究和开发。 可以直接从各类 DWG文件中提取建筑数据、图形化的墙体选择方式、自动规范校核和经济指标分析功能，让设计师能高效、方便的完成节能

4、设计。 1 v# c3 l% 3 q8 r# % u5 L K$ D# E4 L V( v2.PKPM 建筑节能软件计算结果的准确性2 _6 n9 v0 + R9 L# y9 E2.1软件的规定性指标计算及能耗计算计算内核3 B* : : x 1 v8 h规定性指标计算包括建筑的体形系数、窗墙比和围护结构的热工性能计算。PKPM建筑节能软件是基于 AutoCAD平台上开发的， 因此理论上只要建筑模型建立准确， 建筑的体形系数和窗墙比是完全可以计算准确的。对于比较复杂的建筑体形情况，比如露台、底层架空、中庭、天井、凸窗及转角窗等情况，软件也有相应的功能可以完成建模。这需要软件使用者学习正确的建模

5、方法和规则，否则就会产生计算结果不准确的情况。 围护结构的热工性能是评价建筑节能的重要指标， 软件的材料数据库取自民用建筑热工规范 GB50176-93 和各个材料厂家通过建设部或相关部门鉴定的材料数据，只.WORD 完美格式 . S& O. i. J, _; p! ?& M; 1 S.专业资料分享.要用户正确的输入各层材料的厚度，就可以得到正确的热工计算结果。3 U4 m7 _ R. u- C9 v1 x7 i3 F7 y9 r! ! 8 x* b1 CPKPM 软件的动态能耗采用的是规范上规定的DOE-2计算内核。 Doe-2 是美国劳伦斯伯克力国家实验室（ Lawrence Berkel

6、ey National Laboratory， 简称LBNL）开发的能耗分析模拟软件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。$ V5 s t+ i7 A: I8 S对于动态计算能耗的结果，有的人持怀疑的态度。因为动态计算是个封闭的系统，用户无法看到计算过程，也无法手工核算计算结果。 DOE-2的计算内核因为是一个动态模拟过程，在计算过程中会模拟全年 8760 个小时的气象数据，输入的数据内容非常庞大，且都是通过程序语言输入输出，所以把计算过程的数据全部体现出来不仅非常繁琐，也是没有实际意义的。建筑节能软件的准确性，需要软件的计算过程通过权威部门的

7、审查鉴定认可后才认为是可靠的。用户只要保证软件操作的正确性，就可以相信计算结果是正确的。 : Z$ g/ K 2 r& j1 _2 K! q _: 0 当然，建筑节能在中国还处于发展阶段，无论从认知水平和技术水平来讲都有待于进一步的深化和提高。对于节能软件也是如此，建筑热桥、凸窗、阳台、车库和地下室等计算方法的问题还有待于进一步的研究，甚至不同省市的标准对这些情况的规定也不尽相同。同时，软件不可避免的存在一些使用上的的 BUG，因此，软件必然是一个不断修正，不断用新版本代替老版本的过程。对于新、老版本计算结果的不同， 用户不用一下就对软件失去信任， 这是软件在保持相对准确的基础进一步提高计算精

8、度。同时， PKPM节能软件也愿意接受审查的部门对于新版本升级软件的管理和监督，共同规范建筑节能计算的市场。8 u( v8 h7 f4 E: z U1 L: B4 n3 ?. g3 E2.2 PKPM 建筑节能软件的适用广泛性4 D9 r+ W d0 R- h( D* U( cPKPM 节能软件可以进行全国所有气候区的建筑节能计算，这其中包括了严寒地区（AB区）、寒冷地区、夏热冬冷地区和夏热冬暖地区。各个气候区的气象数据不同，围护结构的计算方法不同，判断方法也不尽相同。因此软件提供了很多可以调整参数的功能，对于居住建筑， 夏热冬冷地区和夏热冬暖地区计算外墙热阻的方法是不一样的。 夏热冬冷地区要

9、将内外表面换热系数计入在内， 夏热冬暖地区要考虑表面的附加热阻， 因此软件将各地区的规范设为默认值，同时这些参数也是可以修改的，用户可以进行研究性质的比较和计算。用户在修改这些热工计算参数的时候，软件会做出提醒用户在熟悉这些参数定义的时候才可以进行修改。; f: Q8 _6 7 4 P, C$ w2.3将用户群定为建筑师的软件定位+ L1 k1 d3 g/ G w5 L从目前的设计现状来看，建筑设计人员是最适合完成建筑节能计算的专业人员。首先，建筑师是最熟悉建筑体形和功能的专业。建筑节能计算模型的准确性是非常重要的。建筑体形的细节、开窗大小和位置、 房间功能区的划分都是建筑师成竹在胸的东西。

10、从建模的角度来说是最适合由建筑师来完成的。其次，建筑的围护结构的构造也是由建筑师来设计的。 外墙、屋顶、分割墙、楼板的材料构造、外窗的选型，都是由建筑师完成的。因此， PKPM建筑节能软件也是针对这种情况，将所有的材料信息输入进库，用户只要输入各层材料的类型和厚度，而不需要深入了解热工计算原理，即可以进行建筑节能计算。最后，如果建筑节能的计算结果难以达到标准要求，也是直接关系到建筑专业对建筑设计的方案进行调整。& f* S; t) W* W2 F空调系统的节能是建筑师进行建筑节能设计的薄弱环节。但是从现在的各个气候区的住宅节能规.WORD 完美格式 .专业资料分享.范来看，空调系统已经给定了计

11、算参数和计算方法，因此建筑师只用选择建筑设计的房间功能，就可以进行正确的能耗模型计算。公共建筑标准中的动态计算叫做“围护结构的权衡计算”，在这种判断方法下，参照建筑和设计建筑的是取相同的空调系统的， 因此空调系统的差异是不体现在动态计算结果中的。在进行公共建筑的动态能耗计算时，软件也帮助用户完成了空调系统设置，用户只用输入相应的输入房间功能，或者初步了解房间参数的输入方法，就可以完成能耗计算参数的设置。# 0 J5 x) p j4 y! v基于这种用户群体的定位，软件尽可能从建筑师的角度出发，将平台定为建筑师熟悉的AutoCAD平台，模型的编辑兼容大部分的AutoCAD命令，尽量简化围护结构材

12、料输入和空调系统设计的内容，用户只要通过学习， 一定可以掌握正确的软件输入的方法， 计算出符合审查标准的正确结果。( Q; m; Mt* i; N- N: z8 R! r% N - E8 R0 p1 V9 X3.PKPM建筑节能软件影响计算结果的准确性的因素+ G7 , L+ 9 k2 y3.1 模型准确性对计算结果的影响/ l0 Q% a6 N. o! h K! W/ b8 j; U, A0 P建筑节能的模型是一个三维的立体模型， 而建筑师在建立模型的时候都是通过 AutoCAD二维建筑平面图转换而成的。软件提供的模型转换方式是给平面图赋予立面信息，完成模型的转换。比如对于建筑的外窗， 软件

13、要求用户输入统一的外窗高度信息， 然后再三维模型生成后再对外窗高度进行单独的修改。但建筑师在使用过程中， 往往会忽略这一步或者修改不完全， 这样就可能会造成窗墙比偏小，能耗计算偏小的影响。夏热冬冷地区的阳台门基本都是铝合金玻璃门，对于这种门，夏热冬冷的规范中规定要按照外窗来计算，软件的使用说明中也强调了透明外门要按照外窗来建立模型，否则会造成窗墙比计算结果偏小的情况，最后动态能耗计算的时候也不计入太阳的辐射的负荷，会造成能耗偏小的情况。 + r) q. , G6 x* ) G& R3 8 R$ E- l- E$ e2 e8 r& E0 x另外，有些部位需要在模型建立完毕以后进行二次标记，否则软

14、件不会自动识别的。比如底层架空的情况，如果用户不进行标记的话，软件会默认建筑是在地面上，这就必然会造成体形系数偏小，缺少架空楼板节能设计的情况。2 + ( E* b$ l: F0 k再比如坡屋顶的情况，虽然通过软件的建立出跟建筑设计完全一致的坡屋顶还比较困难，但是软件提供的根据轮廓生成坡屋顶的功能已经基本能模拟建筑增加坡屋顶后的体积和外表面积变化，因此用户如果按照平屋顶计算的话，也会带来一定的结果误差。+ B: B/ b0 * Y2 q! R5 a2 t3.2 围护结构材料输入带来的误差) Q$ F0 ( z2 ; n+ h K* G; b: K# _1 T7 Q OPKPM建筑节能软件虽然将

15、所有建筑材料的基本都收入在库，但是用户还是要了解一些材料输入的基本知识。比如，在输入节能材料的时候，由于保温材料导热系数比较小，容易受施工和环境的影响，所以在输入节能材料的时候，需要输入修正系数。修正系数在不同的地区和不同的施工方法对应值是不同的，必须由用户查询后手动输入。如果漏输了修正系数，会造成围护结构传热系数偏小的情况。 0 e- K7 H+ V/ a) u. g) D有些围护结构，比如屋面的瓦片层，因为不构成封闭的体系，因此是不计入热工计算的，用户如果多输入了这些层，也会造成计算结果的误差。 $ Y/ c q $ e8 w3.3 建筑内部房间功能的划分对动态能耗计算结果的影响.WORD

16、 完美格式 . m* q5 H& r! b3 h) a3 w+ R: U% F.专业资料分享.夏热地区的建筑节能标准是以空调采暖的耗电量作为最终的判断标准的， 空调区域面积占总建筑面积的比例对最终能耗计算结果的影响非常大。用户在操作软件的过程中，如果少标记了空调房间，或者房间有不封闭的情况， 都会造成最后的建筑能耗造成偏小或偏大的影响。 动态能耗计算还要求用户进行分户墙的标记，如果错把外墙标记成分户墙，或者将户内的普通内墙标记了分户墙，也会造成能耗计算结果偏小的情况。 9 ! D# 8 u3 ! w& |另外，确实存在对于有些建筑，由于体形系数比较小，空调区域的百分比比较小，最终保温做的比较差

17、，或者不做保温就可以动态能耗计算通过的情况，这就需要节能审查部门对这种情况做出正确的指导和节能设计修改意见。8 P# p) s/ D6 y# c3 Z2 l/ pPKPM 建筑节能软件的审查软件使用审查要点 K. V: A E( h目前，很多审查部门已经配备了节能软件审查系统。用户使用软件计算的全部过程数据都会保留成无法修改的电子加密格式供审查部门进行审查。 这一方法一定程度上限制了用户随便修改数据， 或者节能计算弄虚作假的情况。但是，审查软件的使用者如果不注意重点要关注的几个问题，仍然可能出现审查结果偏差，不达标工程漏网的情况。3 E R$ R. l8 H, A. N7 Y Z$ z& b%

18、 H b$ g2 y9 4.1 建筑概况中的要点 ) n1 W 3 ; w! g B8 T建筑概况中包括了建筑位置、体形、楼层结构、朝向等信息。审查人员在审查的时候应该注意相关信息的正确性。比如建筑的地点，计算城市，建筑朝向输入情况0 D 6 ! X; e% O建筑的计算城市气象数据非常重要， 同样建筑的建筑模型在不同气象数据的计算条件下， 能耗计算会有非常大的差异。c+ w$ q& % y3 c% 6 建筑的体形包括了建筑的建筑面积，体积和建筑表面积进行审查，由于用于节能计算的模型和实际建筑并不完全一致，有些部位如开敞庭院，不封闭阳台、顶层楼梯间等，都不建入模型，并且节能计算模型可能对实际的

19、建筑做了一定的简化，因此建筑概况中的数据跟实际情况略有差异，审查人员可以根据具体情况进行判断，只要没有过大的误差即可认为是正确的。7 v3 ; N8 | ! g: Y& c/ i- Q* Q( S% Z, K& d建筑的朝向是非常重要的节能计算参数。同样的建筑仅仅由于朝向的不同可能会造成10%甚至更多的的能耗差异（根据各个朝向窗墙比的差异有不同） 。用户在进行节能计算的时候，可能忽略了这个问题，按照软件的默认值南向来进行计算，会有可能造成能耗偏小的问题。审查人员应该具体查看指北针的输入情况，帮助用户纠正此类问题。( U! Y4 V k8 w* 2 u8 N7 E, J4 t4.2 围护结构热工

20、计算的审核( n% Y. C3 J7 P0 B8 4 l7 V! y审查系统中围护结构的所有材料参数都可以查到， 审查人员应该重点审查外墙、 屋顶围护结构的保温层材料的参数，看是否有正确输入修正系数，是否有修改了材料的热物性参数的情况。审查软件中提供了快速计算传热系数和围护结构内表面最高温度的计算器， 审查人员在审查围护结构热工计算的时候，可以配合使用。审核外窗的时候，应该查看用户计算的外窗传热系数是否跟选择的外窗类型相匹配，同时各个朝向的窗墙比也是检查的重点。+ n5 e7 q& b) B U5 o6 s9 B y: p0 f.WORD 完美格式 .专业资料分享.4.3 遮阳系数的检查0 g

21、7 M m$ c3 m w建筑外遮阳对建筑能耗有比较大的影响。因此现在建筑设计人员也在有意识的通过采用低辐射Low-E 玻璃，做遮阳板、遮阳百叶等方法来降低外窗的遮阳系数。审查人员应该查看用户是否修改过外窗的遮阳系数，以及修改的原因。对于不正确的遮阳设置，一定要给予纠正。3 n- H$ Q6 h, T%r;V! I u4.4 房间功能划分的审查在审查文件的“图形”选项卡里有显示楼层和每个房间的功能显示。审查人员应该仔细核对是否有少标记空调房间，建筑体形是否正确，楼层是否组装正确的情况。尤其是房间的功能标记，如果用户少标记了空调房间，对最后的能耗影响会有最直接的影响。! J4 L( v; w;

22、x9 y( ?6 m5 x, o5 h V x, _# Z ePKPM 建筑节能软件的发展方向$ g |4 f2 Z# e7 N9 S5.1 详尽的节能信息资料库PKPM建筑节能软件的数据库中不仅包含了详尽的材料信息，还包含有各个地方的气象数据，节能规范和节能评价方法，同时新的建筑节能产品也在不断录入库中，最终形成完善的节能墙体库，节能屋顶库，外窗库，玻璃幕墙库，外遮阳库等。用户在使用一个软件的时候，就可以掌握大量的节能信息，学习到新的节能知识和技术。$ D P1 ?, O: V8 L: o5 Z2 2 l/ % n g5.2 节能解决方案的专家系统; C+ i: ) _: |, |& C现有的国内外各类节能设计软件一般仅作为节能指标或能耗计算工具，而PKPM建筑节能设计分析软件在此方面取得了重大突破，软件不单单是一个计算基本构件和计算全年能耗的工具，而是已经发展为向设计师提供完整节能解决方案的专家系统，我们称之为从“围护结构构件驱动”发展为“围护结构方案驱动”。 同时该专家系统充分考虑到了知识库的可扩充性和自我完善性。可以根据节能技术进一步的发展随之提高专家系统的水平。V1F R/?9.W0B8在方案驱动中，所有体形都根据建筑的体形特征进行归类，比如多层，高层，大面积玻璃幕墙建筑等等，并且每个方案都分为经济性方案，高端方案，用户