| 词条 | eQUEST |
| 释义 | 在美国能源部（U.S. Department of Energy）和电力研究院的资助下，由美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）和J.J. Hirsch及其联盟（Associates）共同开发的一款软件。 eQUEST简介1.基于DOE-2的高级版本DOE-2.2– 在美国能源部（U.S. Department of Energy）和电力研究院的资助下，由美国劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）和J.J. Hirsch及其联盟（Associates）共同开发。 – 开发该软件的主要目的就在于让逐时能耗模拟能够为更多的设计人员更方便的应用。eQuest最初只为加利福利亚州开发，却得到了世界各地的回馈。 eQuest= the QUick Energy Simulation Tool – 优势：免费！能在极短的时间内，做出一份非常专业的建筑能源分析报告 – 适用：建筑设计的各个阶段，包括概念设计阶段，对任何设计团队（建筑师或者工程师而言）都适用 – 途径：建模精灵building creation wizard，能效策略精灵 energy efficiency measure (EEM) wizard，图形化的模拟报表系统，强大的计算核心DOE-2 – 品质：近20年的开发和不断的完善，DOE-2成为目前世界上最为广泛使用的能源模拟程序。eQuest则简化了DOE-2建模的过程。 eQuest=“DOE-2.2”+Wizards+Graphics – 8760小时全年能耗模拟，并在doe2的基础上作了大量的优化； – 特定的工作日类型：每一个season里可设置3种工作日（周一到周五，周日，节假日），可最多设置52个season。 – 支持多种类型的气象参数：TMY, TMY2, TRY, CTZ, CTMY,WYEC, WYEC2 – 多种定义能源价格的方式：分时定价，按容量定价，统一定价等 – 导入dwg档，简化建模的过程 – 可以成为HVAC的设计工具 eQuest（Doe-2）能够模拟的一些特殊的空调系统 – 地源热泵系统 – 水侧变流量系统 – 双风机双风管变风量系统（Dual-Fan Dual-Duct VAV systems） – 自然通风：Sherman-Grimsrud公式仅仅表达了传热，不包含传质 – 自定义设备的性能曲线：通过输入数据点 – 热电联产 – 蓄能系统：TES model可模拟水蓄能和冰蓄能 – 光电转换（仅限高级用户，因为要修改input档） – 热回收通风（仅限高级用户，因为要修改input档） eQuest（Doe-2）不能模拟的一些系统 – Solar Thermal – Vertical Self-Contained Fan-Powered VAV – Steam Loops，HW distribution systems are used to approximate steam systems. – Plate-and-frame economizers – Two or more HVAC systems serving the same zone – Comfort-controlled radiant cooling or heating systems，other than those whose control is via a standard dry bulb thermostat – Water-Use and Emissions eQuest始终假设系统的控制处于最佳状态，因而与实际有较大的差别，比如他无法判断阀门是否堵塞，制动装置是否失效，系统维护状况等。 – 照明控制：Stepped、dimming、dimming/off – 窗户遮挡 – 夜间通风 – 优化启 ----------提高环保 2. DOE2模拟引擎BDL语言简述反应系数法 当doe2的区域(zone)中获得能量时，比如太阳得热，空间中的热质首先会吸收掉这些能量，而后再逐步的释放到空间中。 随之而来的时间的延迟，意味着并不是所有的太阳得热都会在瞬间作为负荷释放到空气中。部分能量在头一个小时里释放出来，其余的则在随后的时间内逐步释放出来。 如果我们能够计算出每个小时释放出的能量占初始得热量的百分比，我们就能通过记录各个时刻的得热量和房间的反应来预测未来某个时刻释放到空气中的负荷。区域中的蓄热能力越强，能量全部释放所需的时间就越长，当然，房间的反应可被假定为恒定的。 我们可以用同样的方法过去某个时刻的负荷，比如，跟踪前一时刻的瞬时得热和房间“反应系数”，或“权重系数”。 权重系数 当不同的时刻，各个不同的热源，比如太阳得热，人员，传导得热，照明和设备得热，权重系数法就会用迭代的方法。 该方法不仅有助于提高权重系数法的计算速度，也能较为可靠的预测总的空调通风系统的负荷。 BDL 基础 DOE2的BDL处理器包含以下4个独立的程序，对应了DOE2四个模拟模块：负荷、系统、机组和经济分析。 – LDL – SDL – PDL – EDL 大部分的BDL语句都是可选的，都事先设置了默认值 用户可以自定义/重新设置那些默认值 BDL有很好的实时错误检查和诊断系统 用户可以取消自动范围检查 基本语法（见input file，后缀名为inp） 建筑运行时间表 时间表（Schedule）用于定义模拟期间（通常为一年）逐时的运行条件。 时间表用于： 显示人员占有空间的水平（occupancy level） 控制照明强度 控制设备使用 定义温度设置点 操作可以动的保温（operate movable insulation） 使用户可以改变一些可开启设施，比如窗户和遮阳 改变遮挡的透射率 改变服务的需求强度（service load） 定义季节性或分时公用事业费用（utility tariffs） 时间表和时间点： DOE2中的并不是连续的，而是8760个离散的但不可分割的时间段（Steps，以小时为单位）。也就是说，运行时间表（Schedule）指的是时间段（小时数），而不是时刻点。比如风机的从6am运行到9pm，则在定义时间表时，就表示为7到21（小时数）。也就是说，每天的时刻实际上是指那个时刻的结束。 [教学] 资料来源 使用变参数运行的一般步骤： 第一步：定义全局参数 第二步：赋值Edit User Expression 第三步：定义变参数运行 第四步：运行 第五步：分析 能够变参数运行的策略包括 改变空调系统内某个设备的效率、静压、压头、运行温度、性能曲线或其它参数； 改变自定义窗户（玻璃）的太阳/光学性能； 改变任何一个或所有窗户的玻璃类型（只有玻璃从library中选择时）； 改变墙体和屋面的保温水平； 改变某个区域或所有区域的照明功率密度； 改变建筑的朝向； 使用自动昼光控制策略； 改变人员、照明和设备的运行活动时间表； 改变墙体、屋面、建筑遮挡的几何性质（比如尺寸、位置等）； 目前不能变参数运行的策略： 改变空调系统的类型； Base Case中没有天窗，但需要增加天窗时； Base Case中没有建筑遮挡，但需增加遮挡时； 从DOE2材质库中选择的物体或从自定义的材质库中选择的物体。 以上策略可以通过单独建立另外一个模型，或者在base case中，将某个参数设置成无限小（几乎不产生影响，如天窗和遮阳），在parametirc运行中，恢复成与实物一样的大小。 3. 做能源模拟之前的准备工作在建模之前，首先弄清楚能源模拟最终要回答什么样的问题，不要企图同一个模型解决所有的问题，因而要尽可能的明确问题，简化模型！忽略掉与问题无关的一切因素，这样不仅有利于节省建模的时间，加快模拟的速度，也有利于让模拟的结果更加直观说明问题。 搞清楚计算的目的 在建模之前，首先弄清楚能源模拟最终要回答什么样的问题，不要企图同一个模型解决所有的问题，因而要尽可能的明确问题，简化模型！忽略掉与问题无关的一切因素，这样不仅有利于节省建模的时间，加快模拟的速度，也有利于让模拟的结果更加直观说明问题。 Think complicated but model simply。 简化的通常途径有： 相同楼层的合并 同一朝向的周边区合并成同一个区 内部区域通常合并成同一个分区 这样简化的结果通常会使模型中空气处理系统（终端）的数量少于实际建筑中的数量，此时，需要进一步处理模型中的系统：将多个系统合并到同一个模型中，该模型的容量等于各个系统容量的加和，性能参数等于各个系统的平均。 建筑场地信息和气象数据 包括建筑的经度、纬度、海拔高度等建筑场地最基本的信息，以及相邻的可能对你要分析的建筑形成遮挡的建筑、构造、或景观，搞清楚它们的几何尺寸，与分析建筑的相对位置。当地的气象资料参考上一讲关于气象参数的说明。 建筑外形、结构、材料及相互之间的遮挡 模拟程序只对那些可能传递或储存（散发）热量的墙体、屋顶和地板感兴趣。我们需要知道所分析建筑每一个传热表面的几何尺寸、构造、材料等信息，而后仅仅选择最重要部分进行建模，比如有的人忽略掉女儿墙、非空调区域的围护结构等。但一般而言，都需要包含窗户玻璃的性能、窗户的尺寸、遮阳（overhangs或fins）等数据。 建筑的运营及时刻表 对建筑运行规律的把握，有助于模拟的结果更加准确，更加接近实际的情况。建筑运行的规律体现为各种时刻表，比如大楼工作人员何时开始工作，何时下班，学校上半年和下半年以及中间的假期，每个星期的日程安排等，室内设定温度，空调系统和室内其它设备的运行时刻表。eQuest根据不同的建筑类型（办公建筑、住宅建筑、商场写字楼、别墅等）设定相应的默认运行时刻表，当选择不同的建筑类型时，后面与该类建筑相关的所有设置都会关联改变。 内部负荷 在大型建筑，或一些特殊的建筑中（计算机房、珠宝家具陈列室等），室内人员、设备、照明的发热量对室内负荷有较大的影响，同时它们自身的电耗也占据建筑总体电耗相当大的比例。事实上，建筑内部负荷会使大型建筑对室外气候的影响变得迟钝。更为重要的是，所有提高能效的策略都会直接或间接的受到室内负荷的影响。eQuest依据不同的建筑类型，已经设定了比较合理的室内负荷默认值，但经验丰富的用户还是需要比较小心的使用这些默认值。关于这些负荷的工业标准数据来源于ASHRAE手册（Handbook of Fundamentals），或者到LBNL的网站上也能找到相关的信息。 空调系统各设备及性能 对于空调建筑而言，空调系统无疑是整个建筑能源系统中最重要的部分，该部分的性能几乎会影响其它所有的能效策略。eQuest空调系统部分的默认值是依据California’s Title 24能源标准设定的。如果可能，都应该从设计工程师，或者制造厂商那里获得各个设备的真实效率数据。现在大部分的空调设备制造商都会在自己的网上发布设备的性能数据。 公用事业费率 eQuest一个很强的能源仿真功能就在于它能够预测逐时电力的需求特征，如果知道具体的电价（或其它能源价格），就可以直接计算每年的能源费用。eQuest默认的费率是California一个州的能源价格体系，能源仿真所需的其它地方的公用事业费率信息，可以通过BDL语言，按照其特定的语法写入到txt文件中，让eQuest在模拟中自动调用。该语法结构和解释在安装eQuest软件时，已经写入到C（您的安装盘符）:eQuestPrograme FilesRates 档夹中，文件名为DOE2-BDL Utility Rate Documentation.pdf。ReadMe.txt档叙述了制作各个地方公用事业费率体系的详细过程。 [教学] 其它能源模拟软件开发介绍 建筑的能耗分析对建筑节能设计非常重要,设计人员需要根据计算的结果进行设计方案的调整和优化。当前，中国大陆外对建筑能耗计算方法的研究和软件的开发也屡见不鲜。计算方法已经非常成熟,比较知名的软件也非常多。比如国外的DOE-2、EnergyPlus,中国大陆的CHEC、DEST等。 DOE-2 DOE-2是美国劳伦斯伯克力国家实验室开发的能耗分析模拟软件,包括负荷计算模块、空气系统模块、机房模块、经济分析模块。它可以提供整幢建筑物每小时的能量消耗分析,用于计算系统运行过程中的能效和总费用,也可以用来分析围护结构（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。Doe-2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,并且该软件是免费软件，使用人数和范围非常广泛。 DOE-2的输入方法为手写编程的形式，要求用户手写输入文件，输入档必须满足其规定的格式，并且有关键词的要求。DOE-2输入、输出档格式均为英文，且格式要求比较严格，对于中国用户来说不易上手。但DOE-2有大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。目前还有很多基于DOE-2上开发的软件，比如下文介绍的VisualDOE、eQUEST、PowerDOE等。 VisualDOEVisualDOE是一款基于DOE-2开发的标准的建筑能耗模拟软件。这款软件可以帮助建筑师或者设备工程师进行建筑的能耗模拟，设计方案的选择，还可以进行美国绿色建筑标准中能耗分析部分的评价。 VisualDOE可以模拟包括照明，太阳辐射，暖通系统，热水供暖等建筑所有主要的能耗。并可以 从DOE-2输出档中自动提取计算结果。相对与DOE-2来说，用户可以比较容易的上手使用。但是软件的输人格式DOE-2的输入语言，因此用户需要了解一些DOE-2输入文件的格式规则，对于需要模拟复杂的高级用户，用户需要手动修改输入档。目前软件为全英文版,尚未出现比较成熟的汉化版本。 eQUESTeQUEST同样是一款基于DOE-2基础上开发的建筑能耗分析软件,它允许设计者进行多种类型的建筑能耗模拟,并且也向设计者提供了建筑物能耗经济分析、日照和照明系统的控制以及通过从列表中选择合适的测定方法自动完成能源利用效率。 这款软件的主要特点是为DOE-2输入档的写入提供了向导。用户可以根据向导的指引写入建筑描述的输入档。同时,软件还提供了图形结果显示的功能,用户可以非常直观的看到输入档生成的二维或三维的建筑模型,并且可以查看图形的输出结果。目前该软件为全英文版，没有比较成熟的汉化版本。 PowerDOEPowerDOE是基于DOE-2基础上开发的一款比较先进和成熟的建筑能耗分析软件,其基本功能和上述软件基本相同,主要特点是采用了交互式的Windows接口进行输入和输出,比较容易上手操作。 EnergyPlus EnergyPlus是美国劳伦斯克力国家实验室开发出了最新的建筑能耗模拟分析程序,1996年开始研制开发，2001年投入使用。这款软件的主要特点有:采用集成同步的负荷/系统/设备的模拟方法;在计算负荷时,用户可以定义小于他的时间步长,在系统模拟中,时间步长自动调整;采用热平衡法模拟负荷;采用CTF模块模拟墙体、屋顶、地板等的瞬态传热;采用三维有限差分土壤模型和简化的解析方法对土壤传热进行模拟;采用联立的传热和传质模型对墙体的传热和传湿进行模拟;采用基于人体活动量、室内温温度等参数的热舒适模型类比热舒适度;采用各向异性的天空模型以改进倾斜表面的天空散射强度;先进的窗户传热的计算,可以模拟包括可控的遮阳装置、可调光的电铬玻璃等;日光照明的模拟,包括室内照度的计算、眩光的模拟于环路的可调整结构的空调系统模拟,用户可以模拟典型的系统,而无需修改源程序;源代码开放,用户可以根据自己的需要加入新的模块或功能。 因为软件相对比较新,且功能非常复杂,比较适合研究和二次开发。 CHECCHEC是中国建筑科学研究院建筑工程软件研究所节能中心于2002年开始研发,2003年投入使用的节能设计分析软件。这款软件采用DOE-2软件作为计算内核，完全按照《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》进行编制。 CHEC软件最大的特点是便捷的输入方式，设计师可以采用自己绘制的CAD图纸直接进行模型数据的转换,无需用户手写输入。同时,CHEC软件和中国大陆的多种建筑软件都有接口,可以直接提取模型数据。CHEC软件可以对建筑的体形、朝向、围护结构的构造进行量化分析,生成有详尽建筑概况,窗墙比,围护结构热工参数的计算报告,对用户的节能设计进行指导和改进。同时,CHEC软件为用户提供了强大的数据库支持,可供用户随时进行材料的选择和调整。CHEC通过调用DOE-2内核,模拟全年的气象数据,进行全年的动态能耗模拟分析,生成详尽的空调采暖全年能耗报告。 CHEC软件比较注重和各地的节能规范相结合,注重各地的材料使用和气候差异,可以生成完全符合各地审查规范要求的计算报告书。目前CHEC软件在全国的使用非常广泛。 DeSTDeST是由清华大学空调实验室研制开发的面向暖通空调设计者的集成于AutoCAD上的辅助设计计算软件。DeST建筑描述界面上可视化的所见即得的建筑楼层和房间划分图形接口,并且直接嵌入在AutoCADR14中,DeST的计算模块也全部集成于Auto-CADR14。DeST作为面向设计的模拟分析工具,充分考虑设计过程的阶段性,提出“分阶段设计,分阶段模拟”的思路,在设计的各个阶段,通过建筑模拟、方案模拟、系统模拟、水据模拟的数据结果对其进行验证,从而保证设计的可靠性。DeST通过采用逆向的求解过程;基于全工况的设计,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),使得设计可以从传统的单点设计拓展到全工况设计;DeST采用了各种集成技术并提供了良好的接口.因此可以比较容易方便地应用到工程实际中。 应用方面DOE-2、EnergPlus、VisualDOE、eQUEST、PowerDOE、DEST这些软件的计算方法一般都是基于动态的环境;为了保证计算结果的准确度,软件大多都需要室外逐时的气象数据或典型气象年数据,而且需要尽可能详细的体型描述数据及相应的热工性能数据。在我国,由于对用于建筑热工的气象数据没有统一的格式,所以应用这些软件时要求必须将气象数据进行转换,其它的比如建筑体型的描述,材料热物性参数的设置,采暖制冷形式,温度分区等,对于一般设计人员来说,输入过于繁琐。在初步设计阶段,由于很多条件无法确定,设计人员更是无出利用这些软件工具对方案进行能耗分析和节能优化。 针对这些情况,CHEC软件的开发就基于DOE-2能耗计算内核,为计师提供了优秀的交互式功能输入接口,无论是在初步设计阶段还是施工图阶段都能对设计方案进行能耗分析和方案优化。同时采集了中国各城市近30年的气象资料,并且由专业人员转换成典型气象年数据,应用于CHEC软件的能耗模拟计算。CHEC软件在实际设计应用过程中,非常注重减少消耗在数据输入上的时间,不仅提供了拥有自主版权的PKPM模型平台,而且也已经开发了直接嵌入AutoCAD,进行模型输入、节能设计计算和方案优化选择等全部功能集成在AutoCAD下完成,更加符合建筑师的操作习惯。最重要的是,CHEC软件能与国家及各省市的建筑节能设计标准、建筑节能设计审查紧密结合,生成符合要求的详细的建筑节能设计分析报告书和审查备案登记表等;CHEC软件不仅是一个单纯的计算软件,而是从设计角度考虑,帮助设计师在设计各个阶段结合能耗分析完成方案选择和方案优化,根据经济指针分析确定综合性能较好的节能设计方案。 |
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