EnergyPlus能耗分析理论

工作时间等参数和整个系统的设备连接方式包括系统的各个环路和组成环路的分支以及分支节点的布置等。

4）其它数据

主要是指对各种参数的设定值，包括送风温度，水环路的送水温度，区域温度的设定，区域控制设备的类型等。EnergyPlus包括四个输入模块。

气象数据：在EnergyPlus程序库中包含了世界上许多城市的气象数据，在使用时，需要调用这些数据，并使用weather converter程序转换为EnergyPlus可以使用的数据。

用户数据：当使用EnergyPlus进行模拟时，需要对建筑进行整体的描述包括建筑所在的经度、纬度、时区，并按照建筑内空调系统得布置把整个建筑进行分区。

材料数据库：EnergyPlus在描述围护结构时，需要输入组成围护结构的各种材料的厚度、粗糙度、比热、密度、传导率、对热的吸收率、反射率等参数。

构造数据库：使用EnergyPlus模拟空调系统时，需要描述组成空调系统得各个环路、组成各个环路的分支以及分支之间连接的节点。

四个输出模块：

负荷报告：通过模拟可以得到室内空气温度、湿度。各个区域的人员、灯光、设备的负荷区域的潜热负荷、显热负荷等结果。

系统报告：可以输出机组冷冻水和冷却水的出口温度及流量，机组的耗电量等参数。

经济报告：可以输出室内舒适度指标PMV等经济性指标。

4、 EnergyPlus的计算思路

EnergyPlus是基于动态负荷理论，采用反应系数法对包括建筑物及相关的供热、通风和空调系统设备能耗情况进行模拟分析的一款大型能耗分析计算软件。输入建筑的地理位置，相关的气象资料，建筑材料及围护结构的基本信息，内部使用情况（包括人员、照明、设备和空气流通的情况），供热、通风、空调系统及其相关冷、热源的设计、运行、控制提供指导。EnergyPlus不但可以对实际的建筑物进行模拟计算，也可以虚拟的建筑物情况通过建立分析模型进行能耗模拟计算。

5、 EnergyPlus能耗分析的理论基础

进行空调房间的全年负荷模拟和建筑物的能耗分析，必须了解房间内的热量变化和转换过程以及负荷的计算方法。

EnergyPlus程序所采用的负荷计算方法是房间热平衡法。基本假设为房间空气温度是均衡一致的，围护结构表面温度是均衡一致的。

计算出任意扰量下的墙体传热量后，就可以对包括所有室内家具、设备等在内的房间整体的热特性进行分析计算，以求解除房间的冷热负荷及温湿度状态。

房间空气热平衡方程式如下：

式中： —各表面与室内空气的对流传热量（W）；

—通过表面i的对流传热量（W/m2）；

N—围护结构表面的个数；

—表面i的面积（m2）；

—它对应着表面热平衡方程中的日射、灯光、人员和设备得热中的对流部分以及水分蒸发所导致的潜热量（W）；

—房间需要排出的热量，即除热量（W）；

—新风和渗透风的重量风量之和（Kg）；

—空气比热（W/kg·K）；

—室外空气温度。它不同于室外综合温度 （K）；

—室内空气的热容量（W）。

通过上述热平衡方程组，即可得出房间的冷热负荷或房间温度状况。

6、结语

能耗分析软件EnergyPlus根据不稳定传热原理对建筑的动态负荷进行模拟计算，考虑了围护结构对室外温度变化的衰减和延迟效应，从而可以较为准确地反映建筑物的负荷变化情况。

参考文献

[1] 贺 平，孙 刚. 供热工程[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1993.

[2] 徐占发. 建筑节能常用数据速查手册. 北京：中国建筑工业出版社，2006.

作者简介：刘斌（1982），男，暖通空调专业工学硕士，中级工程师，天津市中天建筑设计院，

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