EnergyPlus學(xué)習(xí)方法

EnergyPlus功能強(qiáng)大開源免費(fèi)，是國際上使用最為廣泛的建筑能耗模擬軟件。其既能夠用于輔助被動建筑設(shè)計、供暖空調(diào)負(fù)荷計算、空暖空調(diào)輔助設(shè)計，也能夠用于節(jié)能評估(LEED等)，但不足之處在于入門較難。初學(xué)者可以通過以下方式進(jìn)行學(xué)習(xí):

1)讀EnergyPlus自帶的幫助文檔。首先閱讀《EnergyPlus Getting Started》，后在學(xué)習(xí)過程中參閱《Input Output Reference》。

2)看視頻學(xué)習(xí)EnergyPlus?？梢缘桨俣纫曨l中搜索關(guān)鍵詞EnergyPlus進(jìn)行學(xué)習(xí)(點擊參考資料查看)。

EnergyPlus是采用ASCII文本格式的輸入輸出方式，對模擬人員的專業(yè)要求極高。許多開發(fā)團(tuán)隊在EnergyPlus的基礎(chǔ)上進(jìn)行了二次開發(fā)，提高EnergyPlus的易用性和可視化能力，其中比較有名的有Openstudio、DesignBuilder、Simergy。

OpenStudio是由美國可再生能源實驗室(NREL)開發(fā)的基于EnergyPlus進(jìn)行能耗分析，基于Radiance進(jìn)行采光分析的建筑整體分析軟件。Openstudio是一款開源的免費(fèi)的軟件，在GitHub可以下載到其源代碼。OpenStudio處于開發(fā)的階段，常用其早期的版本Legacy Openstudio進(jìn)行EnergyPlus建模。

Legacy OpenStudio是一款基于SketchUp建立建筑的幾何形狀作為EnergyPlus輸入的軟件。

DesignBuilder是由英國DesignBuilder公司基于EnergyPlus開發(fā)的一款商業(yè)建筑能耗分析軟件，具有可視化能力強(qiáng)，建模簡單，能夠進(jìn)行采光模擬，CFD模擬等功能。

以下特點代表著EnergyPlus的主要功能

1)集成的聯(lián)立的求解。EnergyPlus將建筑的初級系統(tǒng)和次級系統(tǒng)結(jié)合在一起進(jìn)行求解。

2)用戶自定義時間步長，步長小于1小時。

3)ASCII文本格式的天氣文件、輸入和輸出文件。

4)基于熱平衡的求解。這使得在每次計算都能對在建筑內(nèi)表面和外表面的輻射和對流計算。

5)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。計算通過屋頂、墻體和樓板等導(dǎo)熱過程時采用的是非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程。

6)改良的地面?zhèn)鳠崮Ｐ?。地面?zhèn)鳠崮Ｐ屯ㄟ^三維有限差地面模型和簡化的分析技術(shù)進(jìn)行求解。

7)傳熱和傳質(zhì)結(jié)合的模型。傳熱傳質(zhì)耦合的模型使得計算水分的蒸發(fā)/冷卻過程成為可能，這是通過導(dǎo)熱方程的層層的迭代或者有效濕量滲透深度模型(EMPD)進(jìn)行計算。

8)熱舒適度模型。熱舒適模型基于人的活動量、室內(nèi)干球溫度和相對濕度等因素。

9)各項異性的天空模型。有助于計算傾斜表面的太陽散射輻射計算。

10)先進(jìn)的窗戶傳熱計算。包括受控的窗戶百葉、電致變色玻璃、層層熱平衡計算。

11)室內(nèi)照明控制。室內(nèi)采光能夠模擬室內(nèi)照度計算、眩光模擬和控制、燈具的控制以及人工光源對制冷和供暖帶來的影響。

12)基于"環(huán)"的暖通空調(diào)系統(tǒng)。這個系統(tǒng)使得空戶可以對典型的暖通空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行建模，也可自定義系統(tǒng)而不用更改程序代碼。

13)大氣污染模型。

14)能夠和其他外部軟件結(jié)合。如可以和DElight結(jié)合對照明進(jìn)行更為細(xì)致的分析。

EnergyPlus既能夠進(jìn)行建筑冷熱負(fù)荷計算，也能進(jìn)行建筑全年動態(tài)能耗計算。主要有以下計算模塊:

1)遮陽模塊。可以模擬活動遮陽和固定遮陽。

2)自然采光模塊?？梢阅M在使用自然采光時建筑節(jié)約的照明能耗，同樣可以計算逐時的采光系數(shù)。

3)自然通風(fēng)模塊。將通風(fēng)模塊和熱環(huán)境模擬模塊進(jìn)行了動態(tài)的耦合，更接近現(xiàn)實情況?？梢阅M自然通風(fēng)和在暖通空調(diào)系統(tǒng)作用下的通風(fēng)。

4)與地面接觸的圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱。通過數(shù)值分析的算法計算與地面接觸的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量。

5)非均勻溫度場設(shè)定。用于模擬高大空間等室內(nèi)非均勻溫度場下的傳熱過程。

6)HVACTemplate模塊。用于快速構(gòu)建供暖空調(diào)系統(tǒng)。

7)HVAC空調(diào)系統(tǒng)模塊。HVAC模塊可以構(gòu)建常見的供暖空調(diào)系統(tǒng)，相比于HVACTemplate使用更加靈活?？梢詷?gòu)建分散式空調(diào)系統(tǒng)、集中式空調(diào)系統(tǒng)和半集中式空調(diào)系統(tǒng)。更具體來說可以構(gòu)建風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，地源熱泵、風(fēng)冷熱泵、蓄冷/熱系統(tǒng)、地板輻射采暖/供冷系統(tǒng);

8)可再生能源系統(tǒng)模塊。主要有太陽能光伏/光熱系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

9)經(jīng)濟(jì)成本估算模塊。成本分析和全生命周期成本估算。

10)詳細(xì)的輸出模塊。幾乎可以輸出任何的模擬數(shù)據(jù)，如用于場地分析的全年的氣象數(shù)據(jù)(溫度、濕度和太陽輻射等)，室內(nèi)的逐時溫度濕度和舒適度，系統(tǒng)逐時供暖/供冷功率，自然通風(fēng)下CO2的溫度等。

EnergyPlus是由美國能源部和勞倫斯●伯克利國家實驗室共同開發(fā)的一款建筑能耗模擬軟件。EnergyPlus是在軟件BLAST和DOE-2基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)的，具有BLAST和DOE-2的優(yōu)點。EnergyPlus能夠根據(jù)建筑的物理組成和機(jī)械系統(tǒng)(暖通空調(diào)系統(tǒng))計算建筑的冷熱負(fù)荷，這是通過暖通空調(diào)系統(tǒng)維持室內(nèi)設(shè)定溫度。EnergyPlus還能夠輸出非常詳細(xì)的各項數(shù)據(jù)，如通過窗戶的太陽輻射得熱等，來和真實的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證。