【正文】 。 DeST在處理這個(gè)問(wèn)題時(shí)考慮了內(nèi)表面和空氣的長(zhǎng)波輻射,并將這個(gè)問(wèn)題簡(jiǎn)化為溫差的線性關(guān)系, 在計(jì)算輻射時(shí), 將內(nèi)表面的溫度近似認(rèn)定為293 K, 同時(shí)近似認(rèn)為內(nèi)表面的角系數(shù)和面積成比例。2) 建筑內(nèi)家具、設(shè)備和人員的不確定。在實(shí)際應(yīng)用中, 建筑室內(nèi)是不可避免的有家具、設(shè)備和人員的, 它們都具有蓄熱能力。但是在模擬中, 用戶很難確定它們的具體數(shù)目、位置和特性。DeST將家具簡(jiǎn)化為平板。 TRNSYS將它們和空氣一起考慮, 提出了室內(nèi)綜合熱容的概念, 但是需要用戶確定。由于在模擬過(guò)程中很難確定此參數(shù), TRNSYS一般也近似將室內(nèi)綜合熱容簡(jiǎn)化為空氣的熱容。3) 實(shí)際參數(shù)的復(fù)雜性。在實(shí)際建筑和系統(tǒng)中很多參數(shù)是不均勻的, 并不是單一的狀態(tài), 而為了模擬的方便, 很多軟件都采用集總參數(shù)法, 認(rèn)定狀態(tài)均一。比如在各類軟件中常設(shè)定建筑每個(gè)房間的溫度為單一值、設(shè)備內(nèi)的參數(shù)值一樣, 這些和實(shí)際都是有差別的。4) 對(duì)流換熱系數(shù)難以確定。建筑的對(duì)流換熱系數(shù)取決于很多因素, 很多軟件為了簡(jiǎn)化運(yùn)算將它們?nèi)槎ㄖ?。TRNSYS分別將內(nèi)、外表面的對(duì)流換熱系數(shù)分別設(shè)定為11W /(m2 K)和64W /(m2 K)。 EnergyP lus將其近似處理為定值或者基于溫差等。然而在雨天或者雪天, 對(duì)流換熱系數(shù)急劇變化,可高達(dá)1 000W /(m2 K), 但是目前很少有軟件考慮這個(gè)問(wèn)題, 并且在有對(duì)流和輻射綜合換熱的時(shí)候,二者的比率很難確定。5) 熱橋的影響。模擬計(jì)算中為了求解方便, 通常將墻體的傳熱簡(jiǎn)化為一維傳熱, 而實(shí)際的傳熱中有熱橋, 尤其當(dāng)窗墻比較大、窗框的面積較大時(shí), 傳熱經(jīng)常是二維、甚至三維的過(guò)程。6) 自然通風(fēng)難以確定。自然通風(fēng)和滲透通風(fēng)在建筑能耗中是很重要的部分, 但是目前自然通風(fēng)的計(jì)算還停留在定性分析。很多軟件直接由用戶定量設(shè)定自然通風(fēng)量和滲透通風(fēng)量。TRNSYS、COMIS和CONTAM等專業(yè)自然通風(fēng)軟件都留有接口, 可以調(diào)用。 EnergyP lus也可以調(diào)用COMIS。 DeST 建立了自然通風(fēng)的復(fù)雜模型。這些專業(yè)自然通風(fēng)軟件本身的精確性還有待驗(yàn)證, 而且在實(shí)際使用過(guò)程中, 阻力系數(shù)難以確定。一般在使用過(guò)程中, 用戶直接設(shè)定通風(fēng)量為定值, 沒(méi)有考慮自然通風(fēng)和建筑熱過(guò)程的耦合作用。7) 太陽(yáng)輻射對(duì)建筑物的影響難以確定。太陽(yáng)輻射對(duì)建筑物的影響取決于地理位置、時(shí)間、地形、材料、建筑物之間的相互關(guān)系等因素, 計(jì)算過(guò)程復(fù)雜, 通常做了很多簡(jiǎn)化。TRNSYS在計(jì)算時(shí)沒(méi)有考慮建筑陰影的影響。 DOE 22和TRNSYS將溫差傳熱和因玻璃吸收了太陽(yáng)輻射溫度升高而引起的傳熱分開(kāi)來(lái)處理。 EnergyPlus將進(jìn)入房間的直射輻射近似處理為全部到達(dá)地面或者在各個(gè)面之間平均分配。8) 末端的復(fù)雜性。實(shí)際的暖通空調(diào)中有很多末端, 在大型系統(tǒng)中甚至有成千上萬(wàn)的末端。這些末端形式并不完全相同, 形成了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò), 高度非線性, 彼此之間互相影響, 再加上系統(tǒng)和建筑的蓄能作用, 軟件很難模擬。DOE22 對(duì)它們的模擬只能是近似的使用經(jīng)驗(yàn)公式, 很難進(jìn)行全年逐時(shí)動(dòng)態(tài)的模擬。 EnergyPlus僅可以模擬比較簡(jiǎn)單的幾個(gè)小型系統(tǒng), 無(wú)法完成大型系統(tǒng)的計(jì)算。 DeST 雖然提出了等效末端用戶的概念, 將整個(gè)末端等效為一個(gè)等效用戶, 但當(dāng)實(shí)際系統(tǒng)很復(fù)雜且具有很強(qiáng)的非線性時(shí), 這種等效是否準(zhǔn)確還有待驗(yàn)。TRNSYS在理論上講是可以進(jìn)行復(fù)雜的模擬的, 但若實(shí)際系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜,計(jì)算量很大, 幾乎不可操作。9) 實(shí)際控制方式難以模擬。在暖通空調(diào)系統(tǒng)中, 控制方式起著很大的作用, 同樣的系統(tǒng)在不同的控制方式下能耗的差別很大。實(shí)際系統(tǒng)中不管是主機(jī)、水泵或末端都有各自特有且復(fù)雜的控制方式。目前很多軟件的控制方式比較簡(jiǎn)單, 在DOE2EnergyPlus和DeST 中, 控制方式偏少, 而且由于步長(zhǎng)過(guò)大, 在一些需要反應(yīng)時(shí)間很短、精度要求較高的控制系統(tǒng)中無(wú)能為力。 TRNSYS雖然在控制方式的模擬方面有很強(qiáng)大的功能, 但是其建筑負(fù)荷計(jì)算能力偏弱, 精確模擬時(shí)計(jì)算量過(guò)大。10) 模擬過(guò)程中很難準(zhǔn)確獲得建筑和暖通空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù)。在模擬計(jì)算時(shí), 實(shí)際建筑和暖通空調(diào)系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)往往為設(shè)計(jì)或者某些特定條件下的參數(shù), 而實(shí)際的參數(shù)值往往偏離設(shè)計(jì)值, 甚至是變化的。例如: 建筑材料的熱物性參數(shù)往往隨著建筑的地理位置、氣候、朝向、使用年限, 尤其是濕度等條件發(fā)生很大變化。 暖通空調(diào)設(shè)備由于使用年限以及匹配問(wèn)題往往與實(shí)際設(shè)定的工況偏離很遠(yuǎn)。即使是通過(guò)實(shí)地測(cè)量, 用戶也只能獲得某一個(gè)時(shí)間段的參數(shù), 對(duì)于較長(zhǎng)時(shí)間段參數(shù)的獲取幾乎無(wú)能為力。 主觀原因1) 在進(jìn)行建筑能耗模擬時(shí), 首先要解決的問(wèn)題就是從實(shí)際問(wèn)題中抽象出軟件可以接受的模型, 并略去對(duì)問(wèn)題影響不大的因素。很多用戶由于對(duì)專業(yè)問(wèn)題認(rèn)識(shí)不足, 輸入的模型不能反映問(wèn)題本質(zhì)。即使是模擬中出現(xiàn)了問(wèn)題也無(wú)法分析問(wèn)題原因, 無(wú)法確定模擬結(jié)果準(zhǔn)確與否。2) 沒(méi)有采用耦合的模擬計(jì)算方式。暖通空調(diào)系統(tǒng)復(fù)雜性的一個(gè)很重要的原因就是系統(tǒng)高度耦合。系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)的換熱和建筑室內(nèi)熱環(huán)境, 負(fù)荷側(cè)的換熱和地埋管、冷卻塔等源側(cè)的換熱是耦合的, 它們是互相影響互相制約的, 要準(zhǔn)確地模擬這個(gè)過(guò)程就必須在模擬中形成一個(gè)閉環(huán), 進(jìn)行迭代運(yùn)算, 才可能達(dá)到匹配。DeST 在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮了系統(tǒng)以及建筑的耦合匹配問(wèn)題, 而EnergyP lus中設(shè)置模擬的系統(tǒng)必須為閉環(huán)系統(tǒng)。3) 由于計(jì)算機(jī)模擬的重心已經(jīng)從早期的算法研究轉(zhuǎn)移到應(yīng)用模擬方法上來(lái), 所以現(xiàn)在很多用戶關(guān)注的都是軟件的界面, 而對(duì)軟件的基本算法、特點(diǎn)和局限性等完全不了解, 在使用時(shí)無(wú)法選擇合理的軟件, 給出合理的輸入和評(píng)價(jià)。比如, DeST 等軟件在計(jì)算時(shí), 都假設(shè)系統(tǒng)是線性的 , 它無(wú)法處理相變墻體、變物性材料等非線性問(wèn)題。如果用戶不了解這些當(dāng)然會(huì)得出不合理的結(jié)果。4) 在模擬過(guò)程中, 很多用戶都發(fā)現(xiàn)模擬計(jì)算的負(fù)荷結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)手冊(cè)中給出的值有差異, 且往往是模擬的結(jié)果偏小。主要原因包括3方面,首先, 標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)手冊(cè)和模擬軟件的負(fù)荷計(jì)算理論有很大的不同。前者的負(fù)荷計(jì)算方法一般是采用類似度日數(shù)法等穩(wěn)態(tài)、靜止的計(jì)算方法, 沒(méi)有考慮歷史的影響, 后者一般使用的都是動(dòng)態(tài)的方法。其次, 標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)于滲透通風(fēng)等采用了近似的方法,而軟件采用復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算方法。第三, 氣象參數(shù)的影響。模擬軟件一般采用典型氣象年數(shù)據(jù), 其本質(zhì)上是平均概念的氣象參數(shù), 而標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)手冊(cè)采用的是累年不保證多少天的數(shù)據(jù), 本質(zhì)上是極端條件下的氣象參數(shù)。 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的匱乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)于建筑能耗模擬是十分重要的, 而在我國(guó), 氣象參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、材料熱物性數(shù)據(jù)庫(kù)以及設(shè)備在多工況下的數(shù)據(jù)庫(kù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還是很缺乏的,這給模擬帶來(lái)了很大的困難。1) 氣象參數(shù)對(duì)于能耗模擬是非常重要的, 同樣一項(xiàng)節(jié)能措施, 由于地域的不同、氣象參數(shù)的不同,可能結(jié)果差異很大, 甚至完全相反。我國(guó)由于各種原因, 目前還沒(méi)有自己完整全面的氣象數(shù)據(jù)庫(kù), 一般使用美國(guó)的典型氣象年數(shù)據(jù)。通常認(rèn)為, 典型氣象年數(shù)據(jù)的溫濕度等參數(shù)是比較準(zhǔn)確的, 而太陽(yáng)輻射的數(shù)據(jù)被很多用戶認(rèn)為不太可靠。而且該數(shù)據(jù)是1960~ 1991年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果, 近年來(lái)由于全球氣溫變暖, 氣象參數(shù)是有變化的。筆者在使用的過(guò)程中發(fā)現(xiàn), 美國(guó)的TMY2數(shù)據(jù)相比我國(guó)權(quán)威部門(mén)提供的近年來(lái)的氣象參數(shù)有一定的差距。2) 在目前使用的各種軟件中, 缺乏我國(guó)廣泛使用的建筑材料的完整熱物性數(shù)據(jù)庫(kù), 很多用戶只能使用國(guó)外的數(shù)據(jù)庫(kù), 而國(guó)外的建筑材料和我國(guó)的是存在差異的, 這就影響了模擬計(jì)算結(jié)果的正確性。3) 設(shè)備在多工況狀態(tài)時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不足。在模擬過(guò)程中, 由于很多設(shè)備的運(yùn)行工況很難用理論公式推導(dǎo)出來(lái), 只能用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合, 而現(xiàn)在的很多設(shè)備僅有設(shè)計(jì)工況下的數(shù)據(jù), 沒(méi)有多工況下的數(shù)據(jù),這給模擬計(jì)算帶來(lái)了很大的困難。有時(shí)不得不假設(shè)設(shè)備為靜態(tài)的, 也就不能發(fā)揮模擬軟件動(dòng)態(tài)計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)了。 缺乏結(jié)合規(guī)范的專業(yè)建筑節(jié)能評(píng)估軟件國(guó)內(nèi)目前使用的軟件中, 僅有PKPM2CHEC 等少數(shù)軟件和規(guī)范結(jié)合的較為緊密, 而像國(guó)外比較著名的COM check2EZ那樣的專業(yè)建筑評(píng)估軟件則很少。COM check2EZ內(nèi)置了很多ASHRAE 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范, 可為用戶提供建筑節(jié)能的一致性評(píng)估。314 建筑能耗模擬軟件和經(jīng)濟(jì)性分析結(jié)合的不夠很多用戶在模擬的時(shí)候, 僅關(guān)注能耗的計(jì)算, 沒(méi)有關(guān)注經(jīng)濟(jì)性分析, 有些軟件甚至沒(méi)有經(jīng)濟(jì)性分析模塊, 而且目前很少有軟件和比較公認(rèn)的壽命周期費(fèi)用分析方法緊密結(jié)合。[8]目前許多綠色建筑，建筑師不是在設(shè)計(jì)上考慮綠色，而是在技術(shù)上堆砌許多東西，完全用高科技手段去完成綠色的標(biāo)準(zhǔn)，用高科技去達(dá)到綠色的指標(biāo)。即使建筑師真正地理解了綠色建筑，在建造綠色建筑時(shí)，建筑師很難有主導(dǎo)權(quán)。[9]國(guó)內(nèi)綠色建筑大多為概念炒作型， “綠色建筑”也毫無(wú)例外地成為房地產(chǎn)商們朗朗上口的新詞兒，以至于讓人們誤以為綠色建筑就是高檔建筑。國(guó)內(nèi)部分民眾甚至不知道綠色建筑的概念，自然不會(huì)關(guān)注建筑是否環(huán)保節(jié)能。公眾節(jié)能意識(shí)不足，加上國(guó)內(nèi)房產(chǎn)開(kāi)發(fā)商的炒作噱頭，使民眾認(rèn)為綠色建筑是奢侈、高檔的建筑類型。[10]要讓老百姓知道什么是綠色建筑，不是有鮮花綠草、噴泉水池、綠化得好的樓盤(pán)就是“綠色建筑”。如果老百姓都能關(guān)注到建筑節(jié)能和綠色建筑，都注意到房屋的能耗、材料、對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響、二氧化碳?xì)怏w的減排，那么大家的共識(shí)就會(huì)形成綠色建筑的市場(chǎng)需求。有了市場(chǎng)需求，建筑節(jié)能和綠色建筑才能在全社會(huì)廣泛地推廣應(yīng)用。：我國(guó)房?jī)r(jià)居高不下，相當(dāng)一部分人甚至難以購(gòu)買普通的小面積房，更遑論“綠色建筑”，這種被開(kāi)發(fā)商炒作為“高檔住宅”的房屋。老百姓不愿為了居住節(jié)能的綠色建筑花費(fèi)更多的錢(qián)。相比較同等面積，裝潢，材料，物業(yè)等，即使綠化更好、房屋所用節(jié)能技術(shù)更加先進(jìn)，普通百姓也不愿花費(fèi)“冤枉錢(qián)”。[11]需要將整棟建筑全年運(yùn)行工況進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，并將過(guò)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(guò)程。還需使用譜分析法、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(guò)程、建筑能耗系統(tǒng)的模擬越來(lái)越趨近于實(shí)際。[12]模擬軟件種類眾多，各類軟件由于數(shù)學(xué)模型、編程語(yǔ)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。不少老一輩建筑師習(xí)慣于親手畫(huà)圖，并不能接受計(jì)算機(jī)軟件。對(duì)他們而言，太過(guò)高科技的手段難以掌握，所以他們并不能很好的更上時(shí)代潮流。而且大多數(shù)較好的建筑節(jié)能軟件是外國(guó)編寫(xiě)的，語(yǔ)言不通也是一個(gè)原因。除此以外，理念上的差異也會(huì)導(dǎo)致矛盾，使部分崇尚傳統(tǒng)的建筑師反對(duì)使用軟件。[13]我國(guó)軟件技術(shù)發(fā)展五大劣勢(shì)：一．企業(yè)規(guī)模小，缺乏核心技術(shù)，導(dǎo)致產(chǎn)品同質(zhì)性高；二．技術(shù)創(chuàng)新不足；三．缺乏軟件產(chǎn)業(yè)的全國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略；四．軟件盜版影響企業(yè)創(chuàng)新、發(fā)展；五．東西部地區(qū)軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展差異顯[14]我國(guó)建筑節(jié)能研究缺乏整體性與直觀性國(guó)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(kāi)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(guó)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(guó)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(guó)家和地區(qū)落后大約十年，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。大多數(shù)建筑能耗模擬軟件使用者的模擬經(jīng)歷都證明，軟件模擬的結(jié)果會(huì)與現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景產(chǎn)生無(wú)法避免的差異，而且各種不同的軟件之間，甚至同一軟件被不同使用者用來(lái)模擬同一幢建筑的時(shí)候，所輸出的結(jié)果之間的差異都不能縮小在誤差范圍之內(nèi)。這是由于能耗模擬軟件僅以傅立葉導(dǎo)熱共識(shí)為核心計(jì)算公式，我們可以通過(guò)添加對(duì)于通風(fēng)和排濕乃至建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)等因素的考慮，完善在計(jì)算中缺失的參數(shù)，以提高建筑數(shù)據(jù)的全面性和完整性。建筑能耗模擬軟件在實(shí)質(zhì)上降低了建筑是計(jì)算的復(fù)雜性和諸多麻煩，通過(guò)較為簡(jiǎn)便的參數(shù)設(shè)置、輸入，就可以得到結(jié)果，使得建筑師可以進(jìn)行更多的試驗(yàn)，從而有利于節(jié)能建筑的發(fā)展。并且作為一種工具，它將計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大計(jì)算功能應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)上，毫無(wú)疑問(wèn)地方便了建筑師的設(shè)計(jì)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)是模擬的前提, 我國(guó)可以建立自己的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。同時(shí)加強(qiáng)軟件和規(guī)范的結(jié)合以及開(kāi)發(fā)具有建筑節(jié)能審計(jì)和評(píng)估的軟件,可以推動(dòng)建筑節(jié)能的發(fā)展。 在應(yīng)用過(guò)程中,使用多種軟件聯(lián)合解決問(wèn)題。用戶和軟件設(shè)計(jì)人員應(yīng)針對(duì)實(shí)際模擬時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行深刻的交流, 加強(qiáng)對(duì)軟件的認(rèn)識(shí)以及對(duì)軟件模擬結(jié)果的客觀評(píng)價(jià)，以便了解各種軟件的特點(diǎn)。并且軟件要和經(jīng)濟(jì)性分析緊密結(jié)合，經(jīng)濟(jì)性分析是保證建筑節(jié)能經(jīng)濟(jì)合理性的重要分析手段和工具。參考文獻(xiàn)[1] 《建筑能耗模擬參考》[2] 《基于博弈論的建筑節(jié)能政策導(dǎo)向分析》陳莉《商業(yè)時(shí)代》2011 18期[3]《計(jì)算機(jī)能耗模擬在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》:《建筑科技與管理》2009年第4期供稿文/胡玉梅[4]《建筑能耗模擬綜述》[5] 《建筑能耗模擬— —綠色建筑設(shè)計(jì)與建筑節(jié)能改造的支持工具之一：基本原理與軟件》潘毅群 左明明 李玉明[6]《建筑能耗模擬綜述》[7] 《建筑能耗模擬軟件的特點(diǎn)及應(yīng)用中存在的問(wèn)題》李 驥, 鄒 瑜, 魏 崢 中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑環(huán)境與節(jié)能研究院[8]綠色建筑，聽(tīng)建筑師的還是發(fā)展商的?_新聞中心_新浪網(wǎng)[9]百度百科“綠色建筑”[10]百度百科“綠色建筑”[11]《建筑節(jié)能計(jì)算機(jī)評(píng)估體系研究》黃俊鵬建筑節(jié)能計(jì)算機(jī)評(píng)估體系研究 建筑能耗模擬綜合話題 TopEnergy綠色建筑論壇[12]《建筑節(jié)能計(jì)算機(jī)評(píng)估體系研究》黃俊鵬建筑節(jié)能計(jì)算機(jī)評(píng)估體系研究 建筑能耗模擬綜合話題 TopEnergy綠色建筑論壇[13]當(dāng)軟件開(kāi)發(fā) 遭遇經(jīng)濟(jì)學(xué)考量 [14]《建筑節(jié)能計(jì)算機(jī)評(píng)估體系研究》黃俊鵬建筑節(jié)能計(jì)算機(jī)評(píng)估體系研究 建筑能耗模擬綜合話題 TopEnergy綠色建筑論壇~ 43 ~