暖通空調(diào)軟件技術(shù)及其發(fā)展

1、暖通空調(diào)軟件技術(shù)及其開展1、前言暖通空調(diào)軟件可以按用處分為輔助繪圖AD軟件、設(shè)計計算軟件和模擬分析軟件，按其與Internet的關(guān)系可以分為離線應(yīng)用軟件和Internet在線應(yīng)用軟件，這些軟件共同構(gòu)成了暖通空調(diào)領(lǐng)域一個重要的開展方向，本文就這些軟件本身及其開展作一個簡要的回憶。自1946年第一臺電子計算機誕生以來，科學(xué)技術(shù)發(fā)生了一場深化的革命，計算機不僅有驚人的運算速度和很高的計算精度，還具有記憶、判斷等功能，同時計算機軟件技術(shù)也在的不斷開展和完善，計算機及其軟件的可靠性和應(yīng)用性越來越高，它們已成為人們工作和生活中不可或缺的工具。暖通空調(diào)軟件在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計、暖通空調(diào)設(shè)備消費等方面得到了廣泛

2、的應(yīng)用。暖通空調(diào)軟件最早應(yīng)用于暖通空調(diào)設(shè)計和制造領(lǐng)域的計算機輔助設(shè)計，目前，暖通空調(diào)AD和設(shè)計計算軟件已經(jīng)獲得了很大的成就，暖通空調(diào)設(shè)計專家系統(tǒng)軟件已經(jīng)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計和決策，能耗分析軟件、氣流模擬FD計算流體力學(xué)軟件的應(yīng)用使設(shè)計人員在大樓建成之前就能對暖通空調(diào)系統(tǒng)的運行工況和能耗情況進展模擬，從而據(jù)此選擇最優(yōu)的設(shè)計方案。不難發(fā)現(xiàn)，暖通空調(diào)軟件經(jīng)歷了一個從簡單到復(fù)雜、從粗糙到精細、從面向過程無友好程序界面到面向?qū)ο蠼缑嬗押?、從離線到網(wǎng)絡(luò)的開展過程，隨著計算機軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷開展，暖通空調(diào)的軟件也更加完善，更好地為暖通空調(diào)工程師效勞。我們應(yīng)該跟上時代的步伐，及時地充分利用計算機軟件

3、技術(shù)，使暖通空調(diào)技術(shù)的開展不斷推向前進。2、暖通空調(diào)軟件技術(shù)2.1暖通空調(diào)輔助設(shè)計軟件暖通空調(diào)輔助設(shè)計軟件包括輔助繪圖AD軟件和設(shè)計計算軟件，就我國的情況來說，暖通空調(diào)輔助設(shè)計軟件的開展大致經(jīng)歷了三個階段：起步、開展、成熟。1起步階段20世紀70年代左右各大學(xué)和研究單位研制開發(fā)一些符合國情的暖通空調(diào)程序軟件庫，但多為部分性的，覆蓋面不寬，程度也有限。2開展階段20世紀80年代左右國家出資研制開發(fā)?建筑工程設(shè)計軟件包?BDP，作為國家“六五科技攻關(guān)工程，該軟件于1986年5月通過國家部級鑒定，被譽為當時具有國際程度的優(yōu)秀軟件，并在此后的數(shù)年里，在國內(nèi)得到了較為廣泛的應(yīng)用。與此同時，也有一些AD軟

4、件出現(xiàn)。3成熟階段20世紀90年代inds的出現(xiàn)，以及AutAD的推廣應(yīng)用，各種空調(diào)AD軟件涌現(xiàn)，并得到日益廣泛的應(yīng)用。1995年3月，我國第一個在inds環(huán)境下開發(fā)的暖通空調(diào)設(shè)計計算軟件EasyHVA同濟大學(xué)投放市場，它一出現(xiàn)即受到設(shè)計人員的青睞，1998年，該軟件又推出了輔助繪圖版本EasyHVAAD.我國的空調(diào)輔助設(shè)計軟件正日益走向成熟和完善，2001年7月，上海華電源信息技術(shù)和上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團共同開發(fā)的HDY-SAD空調(diào)負荷計算及分析軟件將暖通空調(diào)設(shè)計計算軟件推向了新的高潮，該軟件通過了上海市建立和管理委員會的鑒定，專家一致認為該軟件部分功能填補了國內(nèi)同類計算軟件的空白，總體設(shè)計到

5、達國內(nèi)領(lǐng)先程度，該軟件具有如下區(qū)別于其它軟件的新的功能和特點：1內(nèi)嵌215個城市和地區(qū)的氣象資料，并具有城市擴大功能，可以計算各個城市和地區(qū)的全年逐時室外干球和濕球溫度、太陽輻射強度。2在不同的設(shè)計階段，由粗到細提供6種不同的空調(diào)負荷計算方法，用戶可根據(jù)需要自由選擇。3可以對冬季空調(diào)熱負荷進展逐時計算，并且可以將冬季的人員、照明和設(shè)備得熱產(chǎn)生的負荷從空調(diào)熱負荷中扣除。4強大的樓層組管理功能，支持多個標準層。5獨特的工作時間表設(shè)定和指派功能，支持不同日期具有不同的上班形式，以及不同時間的不同上班形式，無縫處理間歇運行空調(diào)系統(tǒng)。6應(yīng)用動態(tài)焓濕圖HDY濕空氣分析大師能自動對一次回風(fēng)系統(tǒng)自動進展冬季和

6、夏季工況，HDY濕空氣分析大師可以分析和計算各種空調(diào)系統(tǒng)和工況。7利用東方空調(diào)網(wǎng).easta.的暖通空調(diào)設(shè)備數(shù)據(jù)中心，得到各個廠家的最新空調(diào)設(shè)備資料，用于空調(diào)設(shè)備的選擇。8可以輸出14種文件類型：封面、建筑概況、室外氣象資料、室內(nèi)設(shè)計參數(shù)、圍護構(gòu)造參數(shù)、空調(diào)負荷計算方法及公式、空調(diào)負荷詳細計算參數(shù)、空調(diào)負荷統(tǒng)計數(shù)據(jù)、空調(diào)負荷逐時數(shù)據(jù)、空調(diào)工況分析結(jié)果、樓層組管理文件、回風(fēng)系統(tǒng)劃分文件、新風(fēng)系統(tǒng)劃分文件、設(shè)備選擇結(jié)果。暖通空調(diào)輔助設(shè)計軟件的應(yīng)用范圍不限于暖通空調(diào)工程的設(shè)計，它還用于暖通空調(diào)新產(chǎn)品的開發(fā)。暖通空調(diào)設(shè)計專家系統(tǒng)也獲得了較大的成果，它能給出特定建筑物的暖通空調(diào)系統(tǒng)和暖通空調(diào)設(shè)備的各種可

7、能的設(shè)計方案，并評判它們的優(yōu)劣，從而可以得到最好的設(shè)計方案。2.2暖通空調(diào)能耗分析軟件暖通空調(diào)輔助計算軟件解決了輔助繪圖和設(shè)計計算等較簡單、靜態(tài)的問題，但是暖通空調(diào)系統(tǒng)是一個隨建筑類型和室外氣象條件動態(tài)變化的復(fù)雜系統(tǒng)，暖通空調(diào)工程在設(shè)計時要考慮節(jié)能和環(huán)保，在運行時也要考慮節(jié)能和環(huán)保，因為在暖通空調(diào)運行期中大部分時間中其負荷條件是不同于設(shè)計條件的。采取一定的技術(shù)和管理措施使暖通空調(diào)系統(tǒng)的運行適應(yīng)負荷動態(tài)變化，盡量防止不必要的能耗，這是暖通空調(diào)節(jié)能的重要方面，要做到這一點，必須對暖通空調(diào)系統(tǒng)的全年動態(tài)能耗進展模擬分析，從而準確地制定相關(guān)的優(yōu)化方案。因此暖通空調(diào)能耗分析軟件也就應(yīng)運而生了。暖通空調(diào)能

8、耗分析軟件，可以對已經(jīng)建成的和將要建造的大樓暖通空調(diào)系統(tǒng)的運行進展全年負荷動態(tài)分析、能量消耗模擬和技術(shù)經(jīng)濟分析，設(shè)計人員可以由此判斷空調(diào)設(shè)計的優(yōu)劣，并提出空調(diào)系統(tǒng)的最正確控制和管理方法。美國和英國等興旺國家在20世紀70年代就開發(fā)出了暖通空調(diào)能耗分析軟件，例如美國能源部開發(fā)的DE軟件，英國的ESP-r軟件，并在美國和歐洲得到了廣泛的應(yīng)用。2001年，作為DE軟件和BLAST軟件的晉級版本，美國能源部又開發(fā)了EnergyPlus軟件，該軟件集中了美國政府在建筑環(huán)境與設(shè)備領(lǐng)域的投資所產(chǎn)生的世界上最先進的科研成果，有10來個美國大學(xué)和公司參與了該工程的研究，最終由美國加州伯克利大學(xué)LareneBer

9、keley國家實驗室LBNL發(fā)行。建筑能量模擬已經(jīng)在美國和興旺國家中普及，預(yù)計在將來2-5年內(nèi)，將在中國推廣和普及，相關(guān)的建筑節(jié)能標準正在加緊制定，從而為能量模擬軟件的推廣做好了政策上的準備。目前國內(nèi)的能耗分析軟件有清華同方股份開發(fā)的DEST軟件基于AutAD和上海華電源信息技術(shù)與上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計集團共同開發(fā)的HDY-SAD空調(diào)負荷計算及分析軟件直接基于inds，V2.0以上版本可進展能耗分析，后者具有以下的主要功能和特點：1采用諧波反響法計算墻體得熱，采用熱平衡法計算房間負荷，可以計算全年8760h的逐時負荷。2同時對建筑物和空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備進展模擬分析，設(shè)備運行結(jié)果可反響到空調(diào)系統(tǒng)中進展負荷的

10、反響計算。3對空調(diào)負荷的強大的統(tǒng)計和分析功能，彌補了國內(nèi)同類軟件的空白。4基于Internet的網(wǎng)上空調(diào)設(shè)備選擇功能。5中英文兩種輸出方式。2.3氣流模擬計算流體力學(xué)FD軟件空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的效果與室內(nèi)氣流組織親密相關(guān)。好的氣流組織方式可以使空調(diào)房間的溫度、濕度和速度很容易地符合設(shè)計要求，反之，差的氣流組織方式可能根本就達不到設(shè)計要求。因此，在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計完成之后施工之前，預(yù)測空調(diào)系統(tǒng)的氣流組織狀況就很重要。在以往的研究中，只能用模型實驗的方法研究幾種典型送回風(fēng)方式的氣流組織狀況，獲得一些簡化的計算公式，并將它們套用到類似的設(shè)計中去，但是，它們的精度和使用范圍都不能令人滿意，尤其當遇到一些特殊難題

11、，如高大空間的氣流組織、車間有害氣體濃度場分布、室內(nèi)不同障礙物情況下的氣流流動規(guī)律等等便無法解決。正是在這種情況下，基于計算流體力學(xué)putatinalFluidDynais的空調(diào)系統(tǒng)氣流模擬軟件開展起來了。氣流模擬軟件的開展經(jīng)歷了以下幾個階段：1從簡單的單個送風(fēng)口氣流狀態(tài)，到多風(fēng)口互相影響下的室內(nèi)氣流組織；2從二維到三維；3從穩(wěn)態(tài)到動態(tài)；4從層流到紊流；5從簡單的邊界條件和初始條件到復(fù)雜的邊界條件和初始條件；6從單純的數(shù)值計算，到圖文并茂的計算和前后處理一體化軟件。比擬著名的氣流模擬軟件有SIPER、PHENIS等等，另外很多商業(yè)計算機公司，如IB，也開發(fā)了與建筑配套的空調(diào)系統(tǒng)氣流模擬軟件。由

12、于氣流模擬的計算復(fù)雜，以前大多在工作站或大型計算機上開發(fā)，隨著微型計算機速度的進步，如今已經(jīng)有了微機上的氣流模擬軟件。氣流模擬計算方法以計算機為運算工具，其最大優(yōu)點是本錢低，理論說明，計算機運算的本錢要比相應(yīng)的模型實驗低許多倍，隨著被研究的物理對象越來越大和越來越復(fù)雜，這個優(yōu)點將更顯著；其次是速度塊，用計算機運算，設(shè)計人員可以在很短的時間內(nèi)設(shè)計比照許多不同方案，從中優(yōu)選出最正確設(shè)計，而相應(yīng)的模型實驗?zāi)敲葱韬荛L時間；第三是具有較強的模擬真實條件的才能，它的計算空間不受限制，無須縮小幾何比例，而模型實驗就難以辦到。不過數(shù)值計算結(jié)果的可靠性主要依賴于數(shù)學(xué)模型和計算方法的正確程度，故不如實驗方法那么直

13、觀可靠，因此必要時還須將兩種方法結(jié)合使用。2.4基于Internet的空調(diào)系統(tǒng)遠程監(jiān)控軟件隨著Internet技術(shù)的飛速開展，人們通過Internet對世界各地的空調(diào)系統(tǒng)進展遠程監(jiān)控已經(jīng)成為現(xiàn)實。杭州華電華源環(huán)境工程和上海華電源信息技術(shù)共同開發(fā)的冰蓄冷空調(diào)遠程監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了對冰蓄冷空調(diào)工程現(xiàn)場的全自動監(jiān)測，具有以下的功能：1管理人員通過Internet可以在任何地方通過密碼登錄后對各地的冰蓄冷現(xiàn)場控制系統(tǒng)施行遠程監(jiān)測；2各地的冰蓄冷現(xiàn)場控制系統(tǒng)可以及時地向管理人員發(fā)送運行數(shù)據(jù)；3管理人員可以通過閱讀器對各地工程的反響信息，進展統(tǒng)計整理和比擬，并進展故障診斷。我們相信，在不久的將來，基于In

14、ternet的常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)遠程監(jiān)控和故障診斷將成為必然的開展趨勢。2.5基于Internet的暖通空調(diào)電子設(shè)備手冊暖通空調(diào)專業(yè)是一個設(shè)備應(yīng)用專業(yè)，設(shè)備的正確選用和布置是工程設(shè)計最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。由于目前設(shè)計人員主要是通過設(shè)備手冊和設(shè)備樣本來獲取設(shè)備的信息，這樣獲取的數(shù)據(jù)難以及時更新，查閱起來也不太方便，因此，上海華電源信息技術(shù)提出了開發(fā)基于Internet暖通空調(diào)電子設(shè)備手冊的設(shè)想?；贗nternet暖通空調(diào)電子設(shè)備手冊，除具有常規(guī)設(shè)備手冊的根本功能具有設(shè)備的使用和安裝說明，用戶可以查閱外，而且具有以下常規(guī)設(shè)備手冊所不具有的功能和特點：1提供各類設(shè)備專門的選型程序，根據(jù)用戶提交的設(shè)計參數(shù)，可以迅

15、速從設(shè)備庫中檢索到符合條件的一組設(shè)備，顯示各自的設(shè)計人員關(guān)心的數(shù)據(jù)，利于用戶對這些設(shè)備進一步的比擬和分析。對于某些設(shè)備，并提供一些必要的計算和分析功能，簡化用戶的選型。2可以直接根據(jù)用戶選定的設(shè)備生成或調(diào)用相應(yīng)的AD圖形三視圖。3上述功能既能在常規(guī)的操作系統(tǒng)和AD環(huán)境下實現(xiàn)，又能在Internet上實現(xiàn)。4制定了暖通空調(diào)所有設(shè)備的標準數(shù)據(jù)庫格式，統(tǒng)一了各消費廠家提供應(yīng)設(shè)計人員的樣本的格式，利于設(shè)計人員進展分析和比擬。5各消費廠家可以隨時在網(wǎng)上對其產(chǎn)品數(shù)據(jù)和圖形進展更新，從而保證設(shè)計人員所得到的產(chǎn)品資料永遠是最新的。目前，該暖通空調(diào)電子設(shè)備手冊已經(jīng)有Internet、inds和AutAD三個版本的軟件產(chǎn)品，Internet版本的產(chǎn)品可以在東方空調(diào)網(wǎng).easta.上的數(shù)據(jù)中心運行。2.6專業(yè)Internet網(wǎng)站的涌現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為暖通空調(diào)專業(yè)信息交流的一個重要渠道，因此至今已經(jīng)涌現(xiàn)出了一大批的暖通空調(diào)專業(yè)和企業(yè)網(wǎng)站。目前，各大設(shè)備消費廠家均有自己的企業(yè)網(wǎng)站。國內(nèi)比擬著名的暖通空調(diào)專業(yè)網(wǎng)站有東方空調(diào)網(wǎng).easta.、暖通空調(diào)信息網(wǎng).hvanet.n、中國空調(diào)制冷網(wǎng).hinahvar.等，其中東方空調(diào)網(wǎng)除提供信息效勞外，還提供設(shè)計資詢和各種暖通空調(diào)專業(yè)軟件的開發(fā)和外包效勞，及附加技術(shù)效勞?？梢灶A(yù)見，隨著人們對互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)認識的深化，暖通空調(diào)專業(yè)網(wǎng)站