【正文】 ③形成數(shù)學(xué) 模型，找出組成系統(tǒng)的各個(gè)部件，并描述它們?cè)诟鲿r(shí)刻的狀態(tài)的有關(guān)變量（一般包括輸入變量、狀態(tài)變量和輸出變量）或參數(shù)；確定各部件之間相互作用和影響的規(guī)則，即這些描述變量之間的函數(shù)關(guān)系。 的應(yīng)用背景 計(jì)算機(jī)能耗模擬技術(shù)是為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)開發(fā)的。 計(jì)算機(jī)模擬是指建立研究對(duì)象的數(shù)學(xué)模型或描述模型并在計(jì)算機(jī)上加以體現(xiàn)和試驗(yàn) 提出背景 當(dāng)人們?cè)O(shè)計(jì)和構(gòu)造復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)，或研究自然界、人類社會(huì)中漫長(zhǎng)的演變過(guò)程和不易重復(fù)試驗(yàn)的事物時(shí)，若對(duì)研究對(duì)象本身進(jìn)行試驗(yàn)，從時(shí)間、人力、物力等因素考慮要付出昂貴的代價(jià)，甚至不可能進(jìn)行。 2020 年，國(guó)務(wù)院頒布了《民用建筑節(jié)能條例》， 規(guī)定了各級(jí)人民政府、建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位和施工單位在建筑節(jié)能方面的責(zé)任和義務(wù) 。 Abstract In this paper, we elaborate the working principles of energy consumption simulation software of buildings. We also analyze the superiority and deficiency of puter simulation technology. Our research is mainly based on the puter simulation software called eQUEST, and the object of study is one of the campus buildings in Nanjing University. We explore the methods that can be used in the designing of energysaving buildings in our daily life by establishing experimental models. We contrast them and get conclusions through analysis of reports that were generated by the software. Through the investigation and data collection, this paper summarizes the current situation of energysaving buildings and the development of the puter simulation. We put forward the prospects of puter software simulation software and how the puter simulation technology will help with the designing of energysaving buildings. 關(guān)鍵詞 : 計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)； 建筑節(jié)能 Keywords: Computer Simulation Technology。主要 以計(jì)算機(jī)模擬軟件 eQUEST 為載體， 以南京大學(xué)校園建筑為對(duì)象， 通過(guò)建立對(duì)照實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?， 探究生活中的建筑節(jié)能可采用的形式。隨后，相關(guān)工作逐漸展開，形成了一系列的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)。建筑節(jié)能，不僅是一種科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新概念，它也為人居提供了一個(gè)嶄新的 理念和更為科學(xué) 、友好 的生活 方式 ，而且住宅生態(tài)化本身也是一種必然的發(fā)展趨勢(shì) 。用實(shí)物模型試驗(yàn)比較直觀、可信，但仍不夠經(jīng)濟(jì)和方便。對(duì)于新建建筑，通過(guò)建筑能耗的模擬與分析對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和優(yōu)化，使其符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析等；對(duì)于既有建筑，需要進(jìn)行建筑能耗的模擬和分析計(jì)算基準(zhǔn)能耗和節(jié)能改造方案的能耗等。 ⑦進(jìn)行模擬試驗(yàn)，對(duì)給定的輸入在計(jì)算機(jī)上執(zhí) 行程序。 正向建模方法 (經(jīng)典方法 )：在輸入變量和系統(tǒng)機(jī)構(gòu)與特性確定后預(yù)測(cè)輸出變量 (能耗 )。 [6] 詳細(xì)的建筑能耗模擬軟件按 照系統(tǒng)模擬策略可分為兩類：順序模擬和同步模擬 在順序模擬方法中，首先計(jì)算建筑全年冷熱負(fù)荷，然后計(jì)算二次空調(diào)設(shè)備的負(fù)荷和能耗，接著計(jì)算一級(jí)空調(diào)設(shè)備的負(fù)荷和能耗，最后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析?？諝鉁囟葯?quán)系數(shù)被用來(lái)計(jì)算 因系統(tǒng)設(shè)置和運(yùn)行而產(chǎn)生的室內(nèi)逐時(shí)溫度 。 Energy Plus于 2020年 4月正式發(fā)布 Energy Plus 是一個(gè)建筑能耗逐時(shí)模擬引擎，采用集成同步的負(fù)荷／系統(tǒng)／設(shè)備的模擬方法。窗戶的傳熱和多層玻璃的太陽(yáng)輻射得熱可以用 WINDOW5 計(jì)算。 Espr 采用了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)中常用的有限體積法，不需要對(duì)基本傳熱方程進(jìn)行線性化處理，相對(duì)于反 應(yīng)系數(shù)法來(lái)說(shuō)，其具有較高的靈活性和更寬廣的適用范圍，但同時(shí)對(duì)硬件要求也有一定程度的提高。在逐步發(fā)展到最終設(shè)計(jì)前，您可以依據(jù)一些簡(jiǎn)單的概念模型測(cè)試不同的方案形式。 ECOTECT 的另外一個(gè)主要部分是其創(chuàng)新的三維用戶界面。但是操作較復(fù)雜，須經(jīng)過(guò)專門培訓(xùn)，對(duì)專業(yè)知識(shí)要求較 高。對(duì)建筑的描述簡(jiǎn)單，輸出文件不夠直觀?？赡M和分析當(dāng)前比較前沿或創(chuàng)新的技術(shù)。此外， eQuest 采用的計(jì)算方法是反應(yīng)系數(shù)法。 F） 供冷溫度 Air Flows 氣流 Minimum Design Flow（ cfm/ft2） 最小設(shè)計(jì)流量 VAV Minimum Flow 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)最小流量 Core 核心區(qū)域 Perimeter 周邊區(qū)域 HAVC Equipment 小型空調(diào)器 System(s) 已選系統(tǒng) Cooling 供冷 Overall Size 輪廓尺寸 Typical Unit Size 標(biāo)準(zhǔn)容量 Condenser Type 冷凝器類型 Efficiency 效率 Heating 供熱 Size 尺寸 Efficiency 效率 System Fans 空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī) 南京大學(xué) 人居環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展 新生研討課論文 ~ 18 ~ System(s) 已選系統(tǒng) Supply Fans 送風(fēng)風(fēng)機(jī) Power amp。 在建模過(guò)程中，通過(guò)改變某一參數(shù)項(xiàng)目，而控制其他的參數(shù)項(xiàng)目保持不變，觀察能耗量的變化情況，從而推斷出該參數(shù)項(xiàng)目對(duì)建筑能耗量的影響，進(jìn)而分析其原因以及對(duì)現(xiàn)實(shí)生活的指導(dǎo)意義。 通俗地 說(shuō)，就是運(yùn)用兩件（或兩件以上）性質(zhì)比較相近的事物來(lái)做比較，通過(guò)比較得出兩件（或兩件以上）事物的相同點(diǎn)和不同 點(diǎn)， 從而 從數(shù)量上展示和說(shuō)明研究對(duì)象規(guī)模的大小，水平的高低，速度的快慢，以及各種關(guān)系是否協(xié)調(diào)。 建 筑類型（ building type)—— 以學(xué)校（ school）、醫(yī)院（ hospital）為例 建模過(guò)程 在“總體概況”（ general information）圖表中設(shè)置建筑類型信息。 另外，即使是同一類型的建筑，由于使用對(duì)象存在差異，其耗電量也略有差別。 （ building area） ——以南京、北京、香港為例 建模過(guò)程 在“總體概況”（ general information）圖表中設(shè)置“建筑區(qū)域”（ building area）。 C以上，無(wú)需考慮供暖問(wèn)題，所以在“空間制熱”方面耗能較少。如果仔細(xì)分析數(shù)據(jù)，層數(shù)增長(zhǎng)一倍，耗電量也相應(yīng)翻了一番。 大學(xué) 醫(yī)院 南京大學(xué) 人居環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展 新生研討課論文 ~ 26 ~ 中學(xué) 結(jié)果分析 在上述比較圖 中，通過(guò)比較，我們不難發(fā)現(xiàn)，在其他因素相同的條件下，醫(yī)院一年的 耗電量約為學(xué)校的 6倍。 在能耗資料收集與整理的過(guò)程中，數(shù)據(jù)信息 是錯(cuò)綜復(fù)雜、千變?nèi)f化的，為了更好地展示它們及它們內(nèi)在的關(guān)系，我們需要對(duì)這些 數(shù)據(jù) 信息的屬性進(jìn)行 形象 化 的 分析研究 。通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的定性定量分析，我們可以確認(rèn)它們的性質(zhì)或類型，可以判定它們的作用對(duì)象，作用范圍廣度和作用時(shí)間長(zhǎng)短等。每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。 F） 空調(diào)區(qū)域 /非空調(diào)區(qū)域 Cooling Setpoints 供冷狀態(tài)點(diǎn) Heating Setpoints 供熱狀態(tài)點(diǎn) Design Temperatures 設(shè)計(jì)溫度 Cooling/Heating Design Temp 供冷 /熱設(shè)計(jì)溫度 Indoor（176。它引用了 DOE2 的計(jì)算核心 ,并拓展了 DOE2 的功能 ,使建模更加簡(jiǎn)單快捷 ,結(jié)果輸出可視性更強(qiáng)。 ESPr 適用于對(duì)影響建筑能源特性和環(huán)境特性的因素做探人的評(píng)估。 Energy Plus 適用于多區(qū)域氣流分析，太陽(yáng)能利用方案設(shè)計(jì)及建筑熱性能研究。它可以進(jìn)行逐時(shí)能耗分析， HVAC 系統(tǒng)運(yùn)行的壽命周期成本 (LCC)分析，有 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。增加一個(gè)新的窗戶并馬上觀察熱量變化，權(quán)衡天光因素的影響，太陽(yáng)輻射和建筑總造價(jià)。 ECOTECT 讓設(shè)計(jì)者在建筑形式確認(rèn)前就可以了解建筑的相關(guān)特性。除此之外，該軟件還集成了對(duì)新的可再生能源技術(shù) ( 如光伏系統(tǒng)、風(fēng)力系統(tǒng)等 ) 的分析手段。由于程序計(jì)算墻體內(nèi)表面的溫度，可以模擬輻射式供熱與供冷系統(tǒng)，并對(duì)熱舒適進(jìn)行評(píng)估。 Energy Plus： Energy Plus 是一個(gè)全新的軟件，它不僅吸收了DOEo2 和 BLAST 的優(yōu)點(diǎn)，并且具備很多新的功能。 南京大學(xué) 人居環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展 新生研討課論文 ~ 7 ~ 具體 類型和應(yīng)用 幾種常見軟件簡(jiǎn)介 DOE2 ： 采用傳遞函數(shù)法模擬計(jì)算建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)室外天氣的時(shí)變響應(yīng)和內(nèi)部負(fù)荷，通過(guò)圍護(hù)機(jī)構(gòu)的熱傳遞所形成的逐時(shí)冷、熱負(fù)荷采用反應(yīng)系數(shù)(response． factor)法計(jì)算；建筑內(nèi)部蓄熱材料對(duì)于瞬時(shí)負(fù)荷 (如太陽(yáng)輻射得熱、內(nèi)部負(fù)荷 )的響應(yīng)采用權(quán)系數(shù) (weighting factor)計(jì)算。所謂設(shè)定型數(shù)據(jù)是指在預(yù)先設(shè)定或計(jì)劃好的實(shí)驗(yàn)工況下的建筑能耗數(shù)據(jù)；而非設(shè)定型數(shù)據(jù)則是指在建筑系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況下獲得的建筑能耗數(shù)據(jù)。 因應(yīng)用的對(duì)象和研究目的的不同，建筑能耗模擬的建模方法可以分為兩大類：正向建模的方法 (forward modeling)和逆向建模 (inverse modeling)的方法 ?。 ⑤設(shè)計(jì)邏輯或信息的流程圖，直至編制出計(jì)算機(jī)程序。這些分析結(jié)果可以幫助建筑師在設(shè)計(jì)階段時(shí)比較不同方案的優(yōu)劣，從而做出更加節(jié)能的選擇。用數(shù)學(xué)模型能較方便地確定一個(gè)系統(tǒng)，全面地反映對(duì)系統(tǒng)的已有認(rèn)識(shí)或需要驗(yàn)證的假設(shè) ,但缺乏直觀性 ,也不便于進(jìn)行試驗(yàn)。 其他國(guó)家： In LEED reference guide , the score of energy performance has been reweighted from to 10 points to 19 points. In EA Prerequisite 2: Minimum Energy Performance, and EA Credit 1 Optimised Energy Performance, a detailed whole building simulation was required to demonstrate the percentage of the energy saving. [1] 經(jīng)濟(jì) 因素 [2] 實(shí)施建筑節(jié)能具有正的外部性，即對(duì)建筑進(jìn)行節(jié)能改造或投資時(shí) ，建筑節(jié)能改造或投入的投資收益預(yù)期會(huì)小于節(jié)能所增加的投入，而節(jié)能增加的投入則必然小于社會(huì)獲得的綜合效益，從個(gè)人 角度來(lái)看或者從社會(huì)角度來(lái)看，建筑節(jié)能工作都會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì) 效益，比如建筑能耗的節(jié)約、環(huán)境質(zhì)量的改善，它還帶動(dòng)與節(jié)能相關(guān)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。 建筑節(jié)能具體指在建筑物的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、新建 (改建、擴(kuò)建 )、改