檢視建築會當模擬軟體的原始碼

'''建築會當模擬軟體'''可能佇建築設計的階段對未來建築物的能著愛用電腦模擬，以預測建築物性能，進一步選擇會當用低的設計方案。基本上攏以'''DOE 鋪二'''抑是'''BLAST'''為基礎模擬 ia̋n-jín，了後當初這兩个基礎模擬 ia̋n-jín 開發出包括使用者介面的模擬 ia̋n-jín，如美國的'''EnergyPlus'''、'''eQuest'''、英國的'''ESP-r'''佮加拿大的'''EE 四'''等。

==基礎模擬 ia̋n-jín==

===DOE 鋪二===

DOE 鋪二是一九八空年代開始，由美國能源局所屬的勞倫斯伯克利國家實驗室所開發的建築了會當動態模擬分析軟體。就已經根據的氣象條件矣、建築外殼、空調系統、電器設備佮照明等建築條件對會當了的影響，可計算建築物能量性能佮設備運行的壽命周期成本（LCC）。 該軟體的輸入方法為同程式設計，要求用戶手寫輸入檔，輸入檔必須滿足其規定的格式，並且有關鍵字的要求。輸入、輸出檔格式要求較嚴格，對一般初學使用者來講無好上手。算原理方面，DOE 鋪二將會當耗區分做空調、動力、照明等三大項目，其中動力佮照明的部份之食電量佮使用時間當相關，會當看做線性關係；空調的部份會當部份，因為受氣候、建築結構、材料、運轉模式佮內部空調負擔等等濟條件抹著計算所得出來的結果。目前程式已經停止換新，因為按呢模擬功能的擴充抑是程式錯誤修正嘛攏維持佇咧 DOE 抹二鋪二的版本。

===BLAST===

BLAST 會當模擬軟體，全稱做「建築物負擔分析佮系統熱力學」（英語：Building Loads Analysis and System Thermodynamics）， 由美國國防部資助下開發，適合佇工業製冷、供熱的負擔計算，佮建築物空調系統佮電力設備的沓沓會當了模擬。

BLAST 的操作，要求用戶對專業智識佮工程實際有較深理解。該軟體用低版本的 Fortran 七十七語言編寫。BLAST 和 DOE 鋪二合稱建築物會當耗模擬的兩大公用軟體。

==包括使用者介面的模擬 ia̋n-jín==

===EnergyPlus===

EnergyPlus，由美國能源部資助勞倫斯伯克利國家實驗室開發，是以 DOE 鋪排會當是基礎大型的分析計算是軟體，對一九九八年便開始進行整合的工課，將 DOE 被二的強項功能納入並且同時發展新的功能模組，包括熱負擔計算模組、空調系統模組、機房模組、經濟分析模組。應該軟體據動態負擔理論，採用反應緊數法，對建築物佮相關的供熱、通風佮空調設備會當用，進行模擬計算。

佮 DOE 鋪二相比較之下，EnergyPlus 目前仝款嘛是國際公認的建築會當了分析軟體，並且這个軟體免費軟體，因為其模擬功能閣較完整而且閣繼續進行軟體版本的更新，使用人數佮範圍嘛足廣的，所以目前已經有一步取代 DOE 學二的趨勢。EnergyPlus 較適合研究多區域氣流、太陽能應用方案佮建築物熱力性能；輸出是簡單的 ASCII 文件，輸出型式包括 txt、excel 以及 html 等，使用者必須透過了後處理的方式才會當得著圖形化結果。二空一七年釋出 EnergyPlus 八堵八 . 零版本，可在 Windows、Macintosh 和 Linux 作業系統上運行，是美國能源部目前官方正式的建築物模擬軟體。

EnergyPlus 也通用佇模擬建築物內底照明用電佮水的使用，閣包括真濟革新的模擬能力：會當設定佇足短一點鐘的時間步長，軟體模組系統，多區域空氣流，熱四序，自然通風佮光伏系統被動節能模擬等等。

====特徵====

EnergyPlus 有下列特徵：

* 建築物響應猶閣有主要的系統綴咧峇峇集做仝步的方案
* 對熱區域佮環境間的交互作用戶會當定義的時間行佇一點鐘較低
* 是因為 ASCII 碼氣候文件，輸入佮輸出文件包含以一點鐘抑是低於一點鐘為單位的時間步長
* 對建築物熱負擔採用熱平衡的技術仝步計算時間步長內的建築物內外壁面的輻射佮對應換燒效果
* 以三維的有限差分地面模型分析地面傳熱
* 用熱量傳達佮質量傳達模型相結合計算水份的吸收佮釋放，通過佮傳熱導函數的層結合抑是通過水份洩透深度模型
* 是因為人的活動，內部干球溫度佮溼度等等的熱合模型
* 採用各向異性天模型計算敧爿表面的日頭熱擴散
* 先進的窗仔門負擔計算，包括對百葉窗佮電變色窗採用一層真熱平的做法正確分配通過窗仔口吸收的太陽能
* 採光控制計算，包括室內照度計算，昂光仿真佮控制，照明控制，猶閣有減少人工照明對加熱佮冷卻的影響
* 因為循環配置的 HVAC 系統（著流和輻射）， 允准用戶佇咧無需要編譯的程序原始碼方便地模擬典型系統佮微小修改系統
* 進行空氣汙染計算，以預測建築物內外 CO 二，SOx，NOx，CO，PM 佮碳氫化合物濃度
* 會當接著其他的流行仿真軟體環境，比如講 WINDOW 五 , WINDOW 六 and DElight，允准對建築物組件做詳細分析

====操作====

EnergyPlus 中的氣象的資料寫佇副檔名 epw 的程式內底；建築資訊是寫佇咧副檔名 idf 的程式內底，供用戶選擇 idf 程式編輯器，有預設程式編輯器、純文字檔編輯器等等。上捷使用著的指令除了 RDD、MDD 查看關鍵指令列表以外，另外就是講 ERR 的這項指令，因為 EnergyPlus 是一个功能相當完整的建築性能模擬軟體，相對伊的輸入方法佮參數要求嘛會相對較嚴格閣複雜，因此佇模擬過程當中定定會拄著錯誤訊息的發生。一旦有錯誤訊息，程式就無法度閣繼續進行模擬，必須愛共錯誤訊息內底的錯誤修正了後，才會當閣繼續進行模擬。但是有當時仔會發生另外的情形，就是當修正一項錯誤了後，煞會出現另外一項新的錯誤，按呢就過程就必須愛相當了時來一解決遮的錯誤。

通常產生的錯誤訊息會當分做兩類，分別為 error 以及 warning。有的 warning 的錯誤訊息是會當予人無注意的，猶毋過 error 的錯誤訊息定著愛共完全修正了後才會當繼續進行模擬。顛倒愛查看詳細的錯誤訊息，可在 EnergyPlus 主要操作介面揤落 ERR 這个指令，詳細的錯誤訊息就會看窗仔的形式出現，如圖三所示。佇這个視窗內底會顯示佇這擺的模擬過程內底發現幾个仔 error 以及 warning，並且閣會指出遮的 error 抑是講 warning 是佇佗位發生，就按呢根據錯誤訊息的描述，會當一直佇參數輸入介面中做適當的修正，一直到在模擬過程中無錯誤訊息產生。若對各種輸入值有疑問，官方提供厚達數千頁的操作手冊會當供查揣。

====模組化====

EnergyPlus 的良仔好組織的模組概念使增加特徵佮連接其他的程式變甲真容易。FORTRAN 九十予人用佇咧開發 EnergyPlus，是對這个語言的以下特點：

* 因為這是佇濟濟平台有良好編譯工具的現代模塊化語言
* 允准類似 C 語言的資料結構佮濫語言模塊
* 提供開始物件導向的結構
* 變量名可容允長到三十二字符

====閣較高階的使用者介面軟體====

有鑑於 EnergyPlus 猶原有操作一定的戶橂，另外有商用軟體單純使用 EnergyPlus 的計算 ia̋n-jín 功能，並配備閣較容易熟手的使用者介面方便用戶操作，如 DesignerBuilder、Simergy 等。另外咧 SketchUp 佮其外掛程式 OpenStudio 嘛會使輔助 EnergyPlus 佇建築建模方面的不便。因為 EnergyPlus 預設的輸入介面是文字形式，在此輸入模式中建築建模以輸入建築佇咧空間內底每一个座標點來定義每一个建築部件。直接敆入去 SketchUp 所畫的圖檔會當省的建模時間，以及避免佇咧文字介面中輸入錯誤的情形發生。

===EE 四===

EE 四是由加拿大自然資源部的 CANMET 能源科技中心，佇一九七空年代能源危機後為研究建築能源問題，依據加拿大全國建築物會當了標準模型（Model National Energy Code for Buildings，MNECB）所開發的一款綜合能源分析佮一致性評估軟體。EE 四採用 DOE 抹二爿捀一 E 仿真軟體為內核，可以佇計算建築物全年的能消磨，並計算建築方案改變對建築物規年迵天會當漚的影響。

EE 四當前版本一爿七，可自動評估能量使用，閣運用加拿大自然資源部驗證新建築物設計的規則，來檢驗一項建築設計敢有達到至少比一九九七年 MNECB 標準模型節能百分之二十五。

EE 四仿真正目的，並非精確的建築物的能量消磨，是公平佮一貫的評估會當漚佮 MNECB 模型間有偏差的影響。

===EQuest===

eQUEST，予人號做快速會當了模擬軟體工具，是美國加州公用電力委員會主管的「能源設計資源」的一部份。目前的版本號是三堵六五。eQUEST 的開發，是因為 DOE 鋪二的模擬 ia̋n-jín，所以伊的軟體架構佮計算 ia̋n-jín 和 DOE 鋪二基本上是仝款的。另外伊允准設計者進行濟種類型的建築會當耗模擬，並且嘛為設計者提供建築物會當了經濟分析、空調系統模組、日照和照明系統的控制佮通過對列表中選擇合適的測定方法，自動完成建築能源利用效率的模擬等附加功能。同時，軟體閣提供了報表型式佮圖形結果顯示的功能，會當直接由軟體操作介面查看圖形的輸出結果，亦抑是利用 excel 檔案，透過後處理進行閣較幼的圖形結果輸出。等於是結合一建築物能效測量創建嚮導軟體佮圖形報告功能。即 eQUEST=加強版 DOE 鋪二 + 你一个軟體 + 圖形報告。

eQUEST 根據講是美國使用上廣的建築會當用模擬軟體之一，愛全版軟體逐年平均落載次數大約是十 , 零次。

==計算流體力學軟體==

因為建築消息會當佮禮拜日射量、風場等微氣候條件相關，因此建築會當了模擬也定定計算流體力學軟體同齊使用，如 ENVI-met、TRNSYS。抑是講像 ESP-r 本身就內底建計算流體力學計算器。

===ESP-r===

ESP-r 是由英國斯敵拉斯克萊德大學機械學院一九七四年開始開發，並且二空空二年轉換做 GNU 通用公眾授權條款。主要是應用佇計算佮評估環境因為對建築能源的影響。該軟體內底的 CAD 繪圖外掛程式，支持直接引入 CAD 文件佮 HVAC 系統的描述，ESP-r 系統允准分析配合的域間過程，譬如講詳細的氣流佮建築物動態溫度變化。該軟體會當集做方式來嘿以下領域建模，以達到無仝款的解析度級別：熱，照明，通風（網絡空氣流量佮 CFD）， 溼度，HVAC，電力流（包括可能再生能源）等系統的評估。主要是用研究，嘛是建築顧問的工具佮教育工具。

ESP-r 是有限體積方法來計算建築性能值，在此方法內底，伊會當解決一組連續性方程式。該軟體專為 Unix 操作系統設計，並支持 Solaris，Linux（SuSE，Ubuntu 等）， 同時嘛有佇遮 OSX 十人五佮十配六環境下運行。另外伊嘛會當佇咧 Cygwin 環境內底的 Windows 最運行，嘛會使佇咧本機 Windows（XP Vista）中運行。ESP-r 有全球開發社群，其發行是佇咧 Subversion 源代碼控制下管理的。根據開放程式碼許可證，該系統免費提供。

===ENVI-met===

微氣候模型 ENVI-met 是由邁克爾 ・ 魯斯所開發，是一个三維非壓縮流體模型，用佇模擬地表植物佮空氣的互相作用。伊是微氣候設計的，典型水平解析度做零馮五至五米，模擬時間範圍做二十四至四十八點鐘，時間步長為一秒至五秒。這種時間啊、空間解析度會當分析單一个建築物，表面佮植物之間的小規模互相作用，閣應用佇模擬城市環境佮評估綠色建築願景的影響，捌應用佇墨爾本、雅典、德烏蘭等等都市發展項目的評估。

另外一个研究重點是城市污染問題的分析，尤其是關空氣懸浮粒仔佮氮氧化物污染。. 數值模擬佮測量被用佇咧發展佮評估城市概念，這寡概念會當用佇減少人口對空氣汙染物件的暴露。比如講，ENVI-met 是比利時－荷蘭政府倡議「空氣創新平台」佮墨爾本氣象局的參考模型。佇模擬計算的基礎頂面，佮建築師，城市規劃  師佮協會做伙，創建了區域佮開放空間的開發方案，通過遮的方案會當佇在地減輕氣候變化的負面影響，譬如講德國德國聯邦教育佮研究部所推動的 KLIMAzwei 倡議、Green Aspang Wien 計畫、BUGS of the EU 計畫等等。

===TRNSYS===

TRNSYS（發音為「tran-sis」）是由威斯康辛大學佇一九八空年代開始開發的商用軟體。為各種可能源源的模擬佮常規能源的系統模擬所設計的，伊的原始應用之一是佇典型的氣象年度對太陽能燒水系統的性能進行動態模擬，通好確定這種系統所會當紮來的節能效益。猶毋過 TRNSYS 仝款會當真好用佇咧建模其他的動態系統，譬如講交通流抑是生物的過程。TRNSYS 由兩部份的組成。第一个是 ia̋n-jín（號做內核）， 該 ia̋n-jín 讀取佮處理輸入文件，迵天代求解系統，確定收斂性，共畫系統變量畫起來。核心閣提供一寡實用的程序，這寡實用程序（其中包括講）確定熱物理性質，求逆矩陣，執行線性回歸以及對外部數據文件進行插值。TRNSYS 的第二部份是一个廣泛的組件庫，逐个組件攏對系統某一部份的性能進行建模。標準庫包括大約一百五十種模型，包含phóng-phuh咧、多區域建築物、風力渦輪機、電解器、天氣數據處理、經濟分析等等。TRANSYS 的開發模式會當提供用戶修改現有組件抑是編寫家己的組件，但新增家己所需要的功能。

==參考資料==

[[分類: 待校正]]