当前课程知识点：建筑室内热环境模拟及应用 > 第一章 绪论 > 01-03-建筑模拟的历史与分类 > 01-03-建筑模拟的历史与分类
这一节
我们将对建筑能耗模拟软件的
历史和分类进行进一步的介绍
建筑能耗模拟分析这件事呢
发展的历史以前呢
大概就是做建筑的空调设计
热设计
然后估算可能消耗多少能源
对实际建筑运行起来会是什么样
这个实际的能源消耗会是什么样
都很难给出
比较有效的可靠的估计
那么以后随着
这个计算机技术的发展
也随着人类对这个建筑的热环境
和对能源的高度关注
慢慢的这方面就开始有发展
有新的成果的出现
那么特别重要的一个结点
就是上世纪的1969年
1969年
两位加拿大的应该是
就是加拿大国家建筑研究院
第一次写了两篇文章
在当时（01:40)这个年会上发表
给讲写了呢
就是怎么通过模拟分析的方法
来看房间的实际温度变化
跟需要的冷量热量的逐时变化
这两篇文章
当时在这个会上引起挺大的反响
很多讨论现在还能查到
当初的这些个讨论的情况
从那个时候起
各国都开始注重这件事
像美国 欧洲
包括日本相继都投入了
挺大的研究经费跟研究力量
去研究和开发
建筑热环境和建筑用能的
动态模拟的这个技术
跟相应的软件
到了这个70年代这10年
可能是这块发展最热的时候
然后到了70年代末
包括一些算法的问题
实验装置一些软件
相继就都出来了
像美国当时有这个叫NBSLD
NBS是美国国家标准局
LD NBSLD就是美国最早的
这个建筑热环境模拟分析软件
应该是在世界上几乎算是头一个
那么在日本有这个HASP
在欧洲
当时开始有这个叫ESP的出行
所以到了70年代末80年代初
这些东西先后几乎形成了
一个比较完备的一套东西
可是这一段时间呢
在中国正是文化大革命的时候
这个不要说科学研究了
连这个教育大学都关了门
这个社区院的人都到了干校去了
所以基本上在这行是停滞了
所以也没有成果也没有发展
等到80年代初70年代末
改革开放开始
一下这世界的大门打开
一看国外都跟以前不一样了
走的很远了
我们现在还得急起直追
所以
你像我是1978年入学的研究生
第一届研究生
当然这行有清华
有好几个学校
都招了一些暖通空调的研究生
70%的这些研究生
做的研究论文的题目
都跟建筑热环境模拟分析相关
是因为那时候很快
那咱们赶紧要做研究赶上这行
那么最大的欠缺落后它在哪呢
一分析一看都是这点
一看这是当时世界上发展最好的
而且出来很重要的
一个大的一个转变
而国内差距太大了
所以一大堆这个研究课题
研究生研究课题
都朝这个方向在这
这样在80年代
外国统计是70年代
有10年的时间
把这块布局就发展起来了
中国是在80年代
那么我们发展后起
也有我们后起的好处
什么好处呢
就发现前人有些东西走了弯路了
不是太合适的点
我们就可以躲开
我们就可以绕过去
那么对于发展大型软件来说
它当时做好设计做好了布局
朝着这个方向就投入了
很大的人力物力去做
当开发完了之后
在实际应用中出现一些问题
出现一些不太合适的地儿
那么一般来说都是小改小革
照着这个方向做点改进
然后怎么能够继续让它完善点
满足要求就行了
很难下决心说
把这个东西推倒重来
咱们重新再来一个体系架构
这家伙等于下很大决心才能做到
人家都已经有了10来年的经验了
咱们在后面再赶
后面再重新吸取他们的经验教训
然后设计咱们的
一个比较好的完善的系统
它又可以又有一些它的优越性
有一些优势所以还可以
把以前的那些矛盾
一下就可以往比较优化的
比较好的道上去做
所以那时候就在这个领域里头
全部好些个高校的研究生
在这方面做了挺多的发展
比如说做了一些
很重要的基础性工作
比如说要想做这个建筑的全年
这个动态的模拟分析
那么基础的数据
就是室外气象资料
当时国内还很缺少完善的成套的
反映各地的这个逐时的气象参数
那没有这数
你这个做建筑模拟
你就随你怎么做
所以当时就研究出来
怎么解决中国的气象数据问题
好 这个计算方法上
国外在60年代末70年代初开始
因为当时的计算条件还有限
所以为了别给这个计算
涉入到太复杂太困难的地步
不要让计算量过大
因此还是没有严格的
从热平衡法出发
而是做了一些近似
然后呢来使得
这个计算能够简单点
可是到了80年代
计算技术突飞猛进的发展
所以有些以前看来很困难的事
到那个时候就比较好办了
所以咱们就可以
不再按照国外的那条路去从基础
从那个最简单的方法做起
一开始就可以去做热平衡的方法
很严格的考虑了
建筑本身的这个传热的物理过程
然后给出更符合实际的
从物理基础原理出发的
一些个解一些模拟方法
这样到了80年代这以后
就是这10年
先后把一些基础问题
气象数据的问题
模拟方法的问题
算法的问题等等的理论问题
基本上都拿出来了全套的结果
然后到了80年代末
就觉得有必要得写一个自己
适合中国实际情况的
吸纳所有这些最新的
研究成果的这么一个软件
来满足国内
对这个建筑热环境设计
能耗分析
对这些事的要求
这样就开始酝酿
来初步的写这些东西
到了90年代初
就是1990年 1991年 1992年
在这个80年代工作的基础之上
借助力量做了软件开发
应该是到1991年
就拿出来了第一个版本
其基本模型
跟现在这个DeST模型一样的
做出这第一个版本之后呢
咱们一开始是用的
整个建筑的热平衡方法
考虑建筑物里一个房间里边
各个墙之间的长波辐射
互相几面墙之间的传热过程
考虑多个房间之间
各个房间之间的传热过程
所以是把整个建筑物合在一起
做一个全面的
从全面的热平衡出发
来如实的不做这种各种假设
如实的来分析计算
它的这个动态热过程
那时候做完之后
当时的计算机
不是现在的这种多少兆
多少G的那个主频
那时候能拿到的计算机
好像主频就32兆的时候
还是处在286时代还没到386呢
286时代
32兆就是特别快的计算机
结果你就发现
那个算起来就很慢很慢
得花挺长时间
这是一个困难
接着又出来了又一个困难
就是这个算法什么都写好了
程序都写好了
发现要把一个建筑物
给它的几何尺寸 物性参数
还有各个房间之间的
连接关系什么的
都给它输入进去
这是一个特别巨大的工作量
是原来没想到的
拿出几个例子来
稍微仿实点一个实际的一个
有那么十几个房间的一个小楼
就发现这个数输入起来
就不得了了
你还得仔细考虑
哪个是在左边哪个在右边
谁上边 谁下边什么
那时候没有图形的概念
就没有那个图形方法
完全靠手工一点点
把这个数给倒腾清楚
难极了
所以大概从1992年开始
就组织一堆人下功夫
从这CAD出发
怎么能让它自动跟由图
去生成这个模拟计算
所要求的全部输入数据
这是接着逐渐到了1994年1995年
开始出现了第一个版本
就是能够直接从图出发
从画这个CAD方式的图出发
直接生成这个输入数据文件
然后能做一年的逐时模拟分析
这样的软件
当时这样能够连起来成套的
尤其是有图形输入方式
输入后面是热平衡方法
来做计算的这种软件
好像是在世界上还是第一个
因为那会儿世界上实施的
比如说美国的DOE-2
英国的这个ESP 日本的HASP
它都是早先发展起来的
还没有这种图形能力
所以也不是
ESP是全套的这个热平衡方法
像DOE 像日本的HASP
都根本连热平衡都不是
都不是严格的热平衡方法
所以就跟这个世界上几个主物比
咱们这个成了世界上最先进的
在那个时候
以后到了1997年1998年
觉得这件事非常重要
就开始组织队伍好好把它做好
那会就才开始说得给它起个名
更好点的名
这是起的这个DeST DeST
DeST的意思好像是
Designer's Simulation Toolkit
这个我也不知道
为什么就这么叫的名
反正是总得有个名
就因为那个BPT什么的
那个太多了世界上叫这个名字
然后就叫了个DeST
这是DeST开始出现这种起名
一直到现在这发展历史
所以是事是在先
应该已经发展了十年的时间
起码那是到第二版或者第三版
才开始有这个名
有这名之后
这些时候要把它
做成一个开放式平台
为全社会服务
为中国服务为世界服务
所以就从新的系统的叫redesign
重新考虑这个DeST平台该是什么样
把这个按照一个比较
完美的软件系统
来重新照着一个平台来做设计
使得它可扩充可维护
好些个还可以修正
使得把这些功能给重加进去
这样做应该是到了2000年以后
进入了本世纪
开了一个比较完善的
那时候叫DeST2
还是第二的版本
拿出这么个东西来
开始把这样的软件
给它拿到社会上来
而且是全社会
都可以去共同使用共同利用它
来做我们的这个分析研究的事
以后又随着专门有一个DeST组
利用它持续开发
并且提供这个东西对社会的服务
这一直持续到今
所以这么算起来
从开始研究算法研究模型
那是在80年代中期到现在
应该已经有30年的历史了
所以是前后30年的发展
到现在这个DeST状况
那可能有同学
你们花30年的时间开发研究推广
发展这么一个建筑模拟软件
有这么重要吗
其意义是什么呢
实际上这个是非常重要
和非常有必要的
并且对整个这个领域
有很大很大的推动作用
因为我们这个行当这个领域
就是去要研究建筑的热环境状态
看看它是怎么发展怎么变
在各种因素下
它的热的状况是怎么变化的
然后想法来营造一个
通过一些加一些机械装置
或者通过一些改进
对建筑物的改进
来营造一个舒服的室内环境
满足人的生活科学研究工业生产
工农业各种其他需求
满足这些需求应用
所以你是造环境的造室内环境的
那么到底
这室内环境会是什么样的
经过一些改进装一些机器之后
它又会出现什么变化
这是很基础的问题得弄明白
然后我们说我们是搞节能的
搞建筑节能
那么你又得知道
到底是你那个不同的房子
不同的用法不同的装置
到底实际能源消耗会是什么样
好 那么这样两个基本问题
室内热环境会是什么样
为了给室内热环境得消耗能源
这能源到底会消耗多少
这两基本问题
通过简单的方法去估计去拍脑袋
或者通过一些什么常规的计算
都很难预测很难得到
直到现在看来唯一能回答
清楚的回答这俩问题的方法
就是得通过动态的模拟计算
所以呢
没有这么一个好的工具跟平台
不能有效的科学正确的
回答这俩问题
那整个这行的
基本工作就没法开展
所以说这个DeST这平台
是支撑这个行当的一个基础
一个基本工具或者一个基础
这是它的重要地位
那么然后说到
具体拿它能做什么呢
实际上很重要一条
就是它在很多情况下
能够起到了就跟以前
我们做科学实验类似的一件事
是说如果我这样做了
会出现什么现象
譬如说我原来说
这个屋子怎么这么冷
说是因为这个漏风漏的
这漏风这屋子就会冷吗
你没法回答
那么通过DeST我就可以算算
我把这漏风量加大之后
这屋子里是不是温度就会降低
一看果然这温度就降低挺多
我说这个屋子就是
因为漏风量大闹的
那个屋子热
说是由于太阳进来太多了
是不是这样
到底太阳进来
会给屋子提起多大的
这个升温的作用
结果通过DeST一算
发现太阳照进来跟没照进来
温度就差上一度
说这大概不是
因为太阳照进来的原因
是其他原因
这样就可以使得
你原来凭经验定性的一些个想法
来变成科学的用数量
来回答这个实际问题的事
相当的时候对于建筑
对于系统这样的东西
很难根据要求去做
各种各样的实验
去研究你想面对的现象
回答你要想知道的问题
而有这个DeST模拟程序呢
就可以去通过数值实验的方法
来研究问题来探解
我来分析各个因素
对我们所关心的这件事的影响
所以它成了一个很重要的工具
这个是大概是模拟分析的第一的
也是最重要的这个功能
第二就是用它
来做我们的系统设计
帮助工作系统设计分析
什么是设计啊
是人家给你一房子
比如说你在考虑
说我把这窗户加大点减少点
对这建筑物会有哪些影响
加大了点
可能在这个外面凉快点的时候
这个屋子里看见这个通透
也可以凉快
但是外面太热的时候
可能这个太阳光进来
这个会使得屋子过热
往往一个事一个手段
会引起诸方面的好坏不同的影响
那么他们的权衡的
最后的结果是好是坏呢
很难判断
这就那么做设计
往往就是通过经验去判断
我这边东西
取大点好啊取小点好啊
怎么能够恰如其分
怎么能更好解决我的问题
那么这些东西
有时候凭经验能够解决问题
有时候凭经验
不能够准确的正确的给出结果来
好 那么通过这个模拟分析
对你可能考虑的各种不同方案
做了一个计算做分析比较
最后去看它们结果的差异
就能够定量的
比较科学比较准确的
给出选出你的哪个方案更合适点
帮助你做设计确定方案模样
确定组织的参数
给出这个优化结果来
这可能是包括建筑物本身
也包括建筑物里边的系统参数
弄成什么样
这些东西又是这个模拟分析的
第二个非常重要的这个用处
第三个用处就是现在
我们对这个节能工作非常关注
给做了一个建筑节能
那么做建筑节能
这个很重要一条
就是要对各种系统设计好的
或者是已经有的进行评估
看它的用能特性是什么样
是不是节能
怎么去判断怎么去评估呢
我看它那个窗户的大小
围护结构保温怎么样
这还不够
所以通过DeST通过这种能耗
和热环境模拟分析的方法
给它做一下模拟
给出这房子真用起来
能耗会是什么样的
室内环境会是什么样的
这样就使得模拟分析
变成了非常好的一种评估工具
现在这个世界上大概
对这个建筑物的
能耗性能进行评估
基本上采用的
都是这种模拟分析的方法
这又是它的第三个
非常重要的应用领域
此外
我们当研究建筑机电设备的时候
比如空调系统或者制冷机
或者典型我们装一个
家里边的分体空调
这分体空调搁在建筑物里边
用起来会性能怎么样
总希望有一个房子跟它配上
好 那么你可以在真房子上
一年一年的去测试
你看看那个空调机组
运行起来怎么样
这个花很多钱花很多时间
那么用这个DeST模拟
就可以把你的
很细致的这个空调设备
机电设备的这个软件
跟这个建筑程序合在一块
去分析模拟
拿这个DeST作为一个平台
去支撑你去研究这个机电设备
应用的性能是什么样的
所以是为机电设备的研究
提供一个平台
提供一个使用环境
看到它在真实的这种环境下
用起来什么样
这又是节能问题的
又一个很重要的应用领域
此外还有很多很多的
出于各种普通的需求
都需求对它做点模拟
因此这个模拟分析
成了现在的这行当里头
研究问题的一个很重要的工具
非常广泛的运用在这行当里头
而且为这行当发展
这个起了很大的推动作用
建筑能耗模拟
自上世纪60年代开始提出
到70年代
由于受到第二次能源危机的影响
而受到广泛的关注
在各国政府的大力支持下
美国提出了DOE-2
Blast等模拟分析软件
英国也提出了ESP-R模拟软件
日本也相应的开发了
HASP模拟分析软件
从上世纪90年代开始
由于个人电脑的飞速发展
以及建筑设计水平的提高
建筑模拟也得到了
越来越多的应用
贯穿于建筑设计的
整个生命周期之中
其中包括设计 施工 运行
维护 管理等等各个方面
各国都开发了
基于各国实际情况的
节能耗模拟分析软件
例如像美国比较著名的是
blast DOE-2和TRNSYS
这样能耗模拟分析软件
建筑模拟软件
大致可以分为以下四类
其中包括建筑能耗模拟软件
系统仿真模型 设备选型软件
以及其他的一些功能的
模拟分析软件
建筑能耗模拟软件
主要用于分析建筑围护结构
和设备系统的全年动态能耗
一般采用完备的房间模型
和较为简单的系统模型
时间不长一般是一小时
举一个例子
我们可以利用建筑模拟分析软件
对一个小区当中南向和北向
顶层和标准层户型进行能耗分析
通过模拟我们可以看到
北向顶层的户型的能耗
将是南向标准层
户型能耗的将近两倍
系统仿真模型
主要用于对各种模块
所搭成的这种系统的动态特性
以及其在各种控制策略下的响应
进行分析
一般采用的是简单的房间模型
和复杂的系统模型
可以根据需要
由使用者灵活地组合
系统形式和控制方法
一般适用于
系统的高频特征的仿真
以及用于几秒钟为时间步长的
动态过程的仿真控制
而这种设备厂商
所提供的这种模拟分析工具呢
一般具有非常丰富的
产品性能数据
非常适合用于
设备产品这种选型
也可以采用
在这种简化的计算场合
应用于估算等等方面
还有另外一些模拟分析软件
像CFD的软件
像这种phoneix Flunet Stach3
它们都是对这种室内场的
这种风速场温度场的进行模拟的
一种模拟分析软件
然后另外
在自然通风计算软件里面
像我们一般常用的是COMIS
CONTAMN
而对室内采光模拟分析软件
我们一般采用的是Radiance
大家如果对这些相关的软件
有兴趣的话
可以在这个软件目录里面
进行选取
-01-01-建筑设计与运行中存在的问题与挑战
-01-02-建筑模拟是解决上述问题的重要手段
-01-03-建筑模拟的历史与分类
-01-04-DeST的介绍与特点
-01-05-DEST的应用
--Video
-01-06-准确性问题
--Video
-01-07-建筑模拟过程中常见的几个问题
--01-07
-01-08-课程目标与安排
--Video
-01-09-录屏-DEST简介
--01-09
-01-10-录屏 DEST建模
--1-10
--1-11
-第一章 绪论--第一次作业
-02-01-建筑热环境的三大传热过程
--Video
-02-02-非透明围护结构的热平衡过程
--Video
-02-03-透明围护结构的热平衡过程
--Video
-02-04-室内空气的热平衡
-02-05-建筑热过程的动态求解方法简介
--Video
-02-06-室外气象参数的取值方法
--Video
-02-07-录屏：DeST围护结构的设定
-02-08-录屏：DeST建筑全局设定
--Video
-第二章 建筑热过程与负荷计算--第二次作业
-03-01-中国城镇住宅建筑现状
-03-02-住宅中的热点问题-1
-03-03-住宅中的热点问题-2
-03-04-住宅特点及模拟要点
-03-05-住宅模拟案例-1
-03-06-住宅模拟案例-2
-3-7-房间功能设置1
--Video
-3-8-房间功能设置2
--3-8
-3-9-房间功能设置3
--3-9
-3-10-房间功能设置4
--3-10
-第三章 住宅类建筑能耗模拟分析方法--第三次作业
-04-01-公共建筑用能现状
-04-02-公共建筑的用能特征
-04-03-公共建筑模拟中的关键点
-04-04-模拟分析的实例
-04-05-录屏：建筑参数设定（1）
-04-06-录屏：建筑参数设定（2）
-04-07-录屏：建筑参数设定（3）
-04-08-录屏：建筑参数设定（4）
-04-09-录屏-报表解读（1）
-04-10-录屏-报表解读（2）
-04-11--录屏-报表解读（3）
-04-12--录屏-报表解读（4）
-第四章 公共建筑能耗模拟分析方法--第四次作业
-5-1 环境控制方案模拟的工程背景和影响因素
-5-2-环境控制系统模拟的实际工程应用
-5-3-空气处理设备方案的影响因素
-5-4-空气处理设备的模拟分析方法
-5-5-录屏：DeST中Scheme模拟计算的操作方法
-5-6-录屏：DeST中AHU模拟计算的操作方法
-第五章 环境控制模拟分析方法--第五次作业
-06-01 冷热源与水系统的工程背景与实际意义
-06-02 冷热源与水系统的模拟设计方案
-06-03 特约采访：空调水系统常见工程问题介绍-张野
-06-04 建筑能耗系统的背景和主要内容
-06-05 建筑能耗系统模拟的基本方法
-06-06 特约采访：分项计量系统与模拟的关系-沈启
-06-07 经济性分析的基本方法
-06-08 经济性分析的实际工程应用
-06-09 特约采访：经济性模拟分析的必要性与特点-王福林
--06-09 特约采访：经济性模拟分析的必要性与特点-王福林
-06-10 录屏：冷热源与泵站分析的具体操作
-06-11 录屏：其他能耗系统模拟计算模块操作
-06-12 录屏：经济性分析模块模拟操作
-第六章 冷热源方案设计与经济性分析--第六次作业
-07-01 建筑光环境：窗和遮阳
-07-02 DeST中的遮阳计算与日影分析
-07-03 外檐的遮阳与建模技巧
-07-04 DeST中的采光模拟分析方法
-07-05 DeST软件使用的实用专题
-07-06 批处理功能介绍
-07-07 多联式空调系统VRF的主要特征
-07-08 VRF系统的设计关键点
-07-09 录屏：VRF多联式空调系统模拟计算方法
-07-10 录屏：DeST中的遮阳模拟计算方法
-07-11 录屏：DeST中的阴影和采光计算
-07-12 录屏：阳光遮挡对负荷影响的模拟分析
-07-13 录屏：遮阳板对负荷影响模拟分析
-07-14 The Interview of Sun Kaiyu from Lawrence Berkeley National Laboratory about the practical eng
--Video
-第七章 VRF系统与建筑采光模拟及批处理操作--第七次作业
-08-01 人行为对建筑能耗的影响
-08-02 人行为的定义、分类与特征
-08-03 人行为的模拟分析方法
-08-04 人行为建模与实际应用（1）
-08-05 人行为建模与实际应用（2）
-08-06 录屏：DeST软件中人行为模拟模块的计算
-08-07 访谈：IEA能源分析师Brian Dean谈建筑人行为
--08-07 访谈：IEA能源分析师Brian Dean谈建筑人行为
-第八章 人行为模拟分析方法与DeST应用案例介绍--第八次作业
