一種基于結構的軟件結構體系

一種基于結構的軟件結構體系

0可擴展性、開放性隨著est軟件在國內外的廣泛應用，使用該軟件的科學研究人員可以應用該軟件完成一些一般任務，如計算建筑物負荷、模擬空調系統(tǒng)方案等。因其應用領域廣泛,這就需要使DeST成為開放式平臺,大家都能利用這一軟件作為基礎平臺,開發(fā)各自的功能模塊和應用,以此來滿足對建筑和系統(tǒng)等方面的不同需求。實際上,DeST軟件從最初的設計上就已經(jīng)考慮到了這種需求軟件的基本結構體系和分階段的設計指導思想保證了該軟件作為一個軟件平臺所應有的可擴展性與開放性特征。以此軟件平臺為基礎推出的住宅版、住宅評估版、商業(yè)建筑版、商業(yè)建筑評審版等不同的應用版本,就是軟件結構體系這種特征的具體體現(xiàn)為了讓DeST軟件能夠在更多的研究和應用領域獲得更加廣泛的支持和應用,推動建筑節(jié)能事業(yè)不斷進步與發(fā)展,需要有更多的使用者在掌握了軟件的應用能力的基礎上,更深入了解軟件的基本結構體系,拓展該軟件的功能和應用領域,解決使用者在科研與應用中的一些實際問題。1核心數(shù)據(jù)庫結構特征DeST由多個相對獨立的模塊相互拼裝構成,各個模塊之間的數(shù)據(jù)流通過數(shù)據(jù)庫進行傳遞,其特點是,各模塊之間并不直接進行數(shù)據(jù)交換,各模塊從數(shù)據(jù)庫檢索必要的源數(shù)據(jù),確認其需要的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)存在,然后讀入源數(shù)據(jù)并完成特定的計算任務,計算任務完成后也只需要將其計算結果寫入數(shù)據(jù)庫中相應的位置。這一結構特征如圖1所示。每一個功能模塊都與處于核心位置的數(shù)據(jù)庫直接關聯(lián),而數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)按照其相應的功能也可劃分為不同的數(shù)據(jù)集,稱為數(shù)據(jù)組織,這將在第2章中加以詳細介紹。這樣的結構特征使得各個功能模塊相對獨立,保證軟件的可擴展性,同時又能通過核心數(shù)據(jù)庫的連接實現(xiàn)對建筑和系統(tǒng)的聯(lián)合模擬,保證軟件的適應性,使其能夠同時處理具有不同特點的模擬對象。這就保證了DeST可以作為一個軟件平臺,為用戶提供一個適應能力強、開放和可擴展的基礎工具,用戶既可以用自己編寫的模塊替換現(xiàn)有的功能模塊,又可以通過編寫新模塊實現(xiàn)新的計算功能,從而完成各種模擬分析工作。下面分別對各個功能模塊進行介紹,文中所述準備數(shù)據(jù)是指執(zhí)行本模塊之前需要從數(shù)據(jù)庫中提取的必要數(shù)據(jù),是模塊執(zhí)行計算任務的前提條件,這些數(shù)據(jù)可以由其他功能模塊計算得來,也可以由用戶采用其他方式寫入數(shù)據(jù)庫。1.1熱環(huán)境描述繪圖模塊是軟件中的基礎模塊,執(zhí)行建筑建模、熱環(huán)境描述、系統(tǒng)描述等一系列與建筑模型相關的描述任務。采用輔助繪圖系統(tǒng)直觀表達了建筑的構造樣式,為建筑熱環(huán)境的描述提供了便利。1.1.1圍護熱特性的確定通過樓層定義和繪制建筑圍護(門窗墻)的方式建立三維建筑模型,識別獨立的封閉空間,確定房間及房間的連接關系,通過定義房間的功能確定房間的內擾模式,通過定義圍護的構件材料確定圍護熱特性。準備數(shù)據(jù):無。輸出數(shù)據(jù):建筑模型及其熱特性,房間功能(家具系數(shù),采光要求,人員熱擾,設備熱擾,燈光熱擾,空調需求)。1.1.2確定系統(tǒng)和樓房模型通過添加系統(tǒng)和將房間加入系統(tǒng)的方式確定空調分區(qū),通過對系統(tǒng)和房間的詳細描述確定系統(tǒng)參數(shù)和末端參數(shù)。準備數(shù)據(jù):建筑模型。輸出數(shù)據(jù):空調系統(tǒng)和空調房間的對應關系,空調系統(tǒng)的設定,空調房間的末端設定。1.1.3風網(wǎng)絡的節(jié)點通過繪制通風管道、風口的方式確定空調系統(tǒng)送回風網(wǎng)絡,通過識別風管、風口及房間的連接形式確定通風網(wǎng)絡的節(jié)點支路模型。準備數(shù)據(jù):建筑模型,空調分區(qū)與系統(tǒng)描述。輸出數(shù)據(jù):通風節(jié)點支路模型。1.1.4冷源和水系統(tǒng)的描述d通過定義冷熱源設備配置和水系統(tǒng)連接形式確定冷熱源系統(tǒng)形式和設備參數(shù)。準備數(shù)據(jù):無。輸出數(shù)據(jù):冷熱源系統(tǒng)設備型號和水系統(tǒng)連接形式。1.1.5水網(wǎng)描述e通過繪制輸水管路連接冷熱源與AHU或FCU等用能設備確定水網(wǎng)連接形式。準備數(shù)據(jù):無。輸出數(shù)據(jù):水網(wǎng)連接形式。1.2陽高度角和方位角在已經(jīng)建立的建筑模型的基礎上計算不同的太陽高度角和方位角的情況下,建筑互遮擋和自遮擋的陰影分布。準備數(shù)據(jù):建筑模型。輸出數(shù)據(jù):不同太陽位置下各受光表面的光斑面積比例。1.3自然采光照度計算和太陽輻射的計算通過房間的外窗描述確定房間的自然光源,結合建筑遮擋的計算結果和氣象數(shù)據(jù)中的太陽輻射數(shù)據(jù)計算房間實際獲得的自然采光照度。準備數(shù)據(jù):建筑模型,表面光斑面積比例。輸出數(shù)據(jù):房間逐時自然采光照度及必要的補充照明功率要求。1.4顯熱負荷和潛熱負荷綜合建筑圍護設定、建筑熱環(huán)境設定及房間空調設定計算房間室內狀態(tài)、相應的顯熱負荷和潛熱負荷。準備數(shù)據(jù):建筑模型與熱環(huán)境描述,空調分區(qū)與系統(tǒng)描述(非必要),表面光斑面積比例。輸出數(shù)據(jù):空調房間和非空調房間的逐時室內狀態(tài),空調房間達到空調要求所需要的逐時室內顯熱負荷、潛熱負荷以及新風負荷。1.5空調系統(tǒng)運行狀況根據(jù)房間的負荷計算結果和空調系統(tǒng)的設定,計算確定的系統(tǒng)方案下,空調系統(tǒng)的運行狀況。準備數(shù)據(jù):建筑模型,空調分區(qū)與系統(tǒng)描述,房間計算結果。輸出數(shù)據(jù):空調系統(tǒng)逐時送回風狀態(tài)、冷熱負荷以及系統(tǒng)是否滿足要求,系統(tǒng)分區(qū)內房間的室內狀態(tài)、送風量、負荷及需要由末端處理的部分負荷。1.6空調系統(tǒng)方案模擬根據(jù)系統(tǒng)方案模擬的結果和AHU的設定,計算AHU各空氣處理設備負擔的處理負荷及出口空氣狀態(tài)。準備數(shù)據(jù):空調分區(qū)與系統(tǒng)描述,房間計算結果,空調系統(tǒng)方案模擬結果。輸出數(shù)據(jù):空調系統(tǒng)AHU各空氣處理設備逐時處理負荷及出口空氣狀態(tài),AHU設備是否滿足要求。1.7聯(lián)合溫室計算模塊首先在滿足房間全年送風要求的情況下確定風管尺寸和阻力特性,然后根據(jù)通風節(jié)點支路矩陣模型、風速風向、空調系統(tǒng)送風狀況等聯(lián)合室溫計算模塊迭代計算各節(jié)點支路的通風狀況。準備數(shù)據(jù):建筑模型,空調分區(qū)與系統(tǒng)描述,風網(wǎng)描述,房間計算結果。輸出數(shù)據(jù):通風節(jié)點支路模型的通風狀況。1.8空調系統(tǒng)方案模擬根據(jù)冷熱源的設定和空調系統(tǒng)的負荷處理要求,確定冷熱源、輸水系統(tǒng)等的運行狀況,燃料消耗量以及能源利用效率。準備數(shù)據(jù):空調系統(tǒng)描述,冷熱源、水系統(tǒng)描述,水網(wǎng)描述,空調系統(tǒng)方案模擬結果,AHU空氣處理設備模擬結果。輸出數(shù)據(jù):制冷機、熱源、冷卻塔設備逐時冷熱量,燃料、電力消耗量,能源利用效率,設備開啟狀態(tài),水泵揚程、流量、效率、開啟狀態(tài),冷熱源是否滿足要求,空氣處理室加濕、再熱設備及生活熱水對冷熱源的能源需求。1.9空調系統(tǒng)初投資準備針對不同設計階段的已知設計因素,確定相應階段所能確定的空調系統(tǒng)的初投資、運行費和經(jīng)濟性指標。準備數(shù)據(jù):建筑模型,各階段描述和計算結果。輸出數(shù)據(jù):不同設計階段的空調系統(tǒng)初投資,運行費和經(jīng)濟性指標。1.10計算結果的輸出采用一系列EXCEL報表或WORD報告模板,將不同階段的計算結果采用各種統(tǒng)計方法以報表或報告的形式輸出。準備數(shù)據(jù):建筑模型,各階段描述和計算結果。輸出數(shù)據(jù):無。2逐時計算數(shù)據(jù)庫的應用DeST軟件采用的數(shù)據(jù)庫是ACCESS97格式的文件數(shù)據(jù)庫,在總體上,DeST軟件的數(shù)據(jù)組織包括以下三大部分:a)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,主要包括各種預置的氣象參數(shù)、建筑構件及空調設備等性能參數(shù)。b)項目數(shù)據(jù)庫,存放整個項目的建筑建模、熱環(huán)境描述、空調系統(tǒng)、冷熱源配置等信息。c)結果數(shù)據(jù)庫,保存逐時計算模塊計算產(chǎn)生的逐時數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)按功能分類形成一定的數(shù)據(jù)集每個數(shù)據(jù)集由一個或多個數(shù)據(jù)表通過各項數(shù)據(jù)的惟一編號(ID)相互關聯(lián)引用構成,在項目數(shù)據(jù)庫中,這種關聯(lián)引用通常是一對多或一對一的關系,用ID相互引用;構件與材料的關聯(lián)引用是多對多的關系,這種情況用一個關聯(lián)數(shù)據(jù)表表達。下面將每個數(shù)據(jù)集的來源模塊和服務對象模塊一一列出,并列出其中每個數(shù)據(jù)表所包含的主要字段名稱及其數(shù)據(jù)說明,對于某些關聯(lián)引用的ID,列出其所指向的數(shù)據(jù)表。2.1空調系統(tǒng)方案模擬模塊來源模塊:CABD建筑建模和熱環(huán)境描述模塊(A)。服務對象模塊:空調系統(tǒng)分區(qū)和系統(tǒng)描述模塊(B),風網(wǎng)描述模塊(C),陽光遮擋計算模塊(F),自然采光計算模塊(G),房間計算模塊(H),空調系統(tǒng)方案模擬模塊(I),通風計算模塊(K),經(jīng)濟性分析模塊(M),計算結果展示模塊(N)。2.1.1建筑環(huán)境見表12.1.2時間參數(shù)：clmatata見表2.1.3建筑結構見表32.1.4層次建筑見表42.1.5房間，房間見表52.1.6主要結構：主框架見表62.1.7門廊見表72.1.8窗格窗見表82.1.9表面見表92.1.10.輸入家庭連接功能見表2.1.11k-sc窗類型windows參數(shù)數(shù)據(jù)見表112.1.12.運行模式schedu黎族見表122.1.1三個材料的sys膜見表12.1.14、sys應用材料見表142.1.15.sysoull其他組件類似見表152.1.16外墻構件與材料層關系——SYSOUTWALLMATERIAL(其他構件與材料關系類似,略)(見表16)2.2空調系統(tǒng)方案模擬模塊來源模塊:空調系統(tǒng)分區(qū)與系統(tǒng)描述模塊(B)。服務模塊:風網(wǎng)描述模塊(C),房間計算模塊(H),空調系統(tǒng)方案模擬模塊(I),AHU空氣處理設備模擬模塊(J),通風計算模塊(K),冷熱源與水系統(tǒng)模擬模塊(L),經(jīng)濟性分析模塊(M),計算結果展示模塊(N)。2.2.1系統(tǒng)acass見表172.2.2空氣處理設備-ahu見表182.2.3風網(wǎng)的阻力特征duct涅見表192.2.4房間組：房間組見表202.2.5-方面：風扇制造商見表212.3風網(wǎng)描述來源模塊:風網(wǎng)描述模塊(C)。服務模塊:通風計算模塊(K),經(jīng)濟性分析模塊(M),計算結果展示模塊(N)。2.3.1shorechule，dndect見表222.3.2分辨率dnsk見表232.3.3sdu見表242.3.4接口管道dnjait見表252.3.5管道節(jié)點dph意義見表262.4冷源和水系統(tǒng)的描述來源模塊:冷熱源、水系統(tǒng)描述模塊(D)。服務模塊:冷熱源與水系統(tǒng)模擬(L),經(jīng)濟性分析模塊(M),計算結果展示模塊(N)。2.4.1冷源系統(tǒng)配置見表272.4.2制造冷設備的chule見表282.4.3水源設備-油er見表292.4.4塔架設備的可靠性見表302.4.5設備環(huán)境見表312.4.6泵-pm見表322.4.7制造冷設備的性能見表332.4.8李家設備的性能見表342.4.9塔架的性能見表352.4.10.設備性能：李b河xch-angi見表362.4.11.lib-p.捕撈設備性能見表372.5水網(wǎng)描述來源模塊:水網(wǎng)描述模塊(C)。服務模塊:冷熱源與水系統(tǒng)模擬模塊(L),經(jīng)濟性分析模塊(M),計算結果展示模塊(N)。2.5.1管道pmpipe見表382.5.2水網(wǎng)末端的plrm見表392.5.3pnwave，水道閥見表402.6吸收陽光的性能來源模塊:陽光遮擋計算模塊(F)。服務模塊:自然采光計算模塊(G),房間計算模塊(H)。2.6.1表面上的光斑比例見表412.7自然分辨率計算來源模塊:自然采光計算模塊(G)。服務模塊:經(jīng)濟性分析模塊(M),計算結果展示模塊(N)。2.7.1自然照明結果的結果見表422.8模擬模塊和計算結果來源模塊:房間計算模塊(H)。服務模塊:空調系統(tǒng)方案模擬模塊(I),AHU空氣處理設備模擬模塊(J),通風計算模塊(K),經(jīng)濟性分析模塊(M),計算結果展示模塊(N)。2.8.1房間計算的結果見表432.9空氣處理設備模擬模塊來源模塊:空調系統(tǒng)方案模擬模塊(I),AHU空氣處理設備模擬模塊(J)。服務模塊:通風計算模塊(K),冷熱源與水系統(tǒng)模擬模塊(L),經(jīng)濟性分析模塊(M),計算結果展示模塊(N)。2.9.1表44顯示了gac系統(tǒng)的計算結果見表442.10通風計算來源模塊:通風計算模塊(K)。服務模塊:經(jīng)濟性分析模塊(M),計算結果展示模塊(N)。2.10.1.結論的列結果見表452.10.2.通風節(jié)點的計算結果見表462.10.3.3伏客觀計算見表472.11冷源和水系統(tǒng)的設計來源模塊:冷熱源與水系統(tǒng)模擬模塊(L)。服務模塊:經(jīng)濟性分析模塊(M),計算結果展示模塊(N)。2.11.1.冷源和水系統(tǒng)的模擬結果的結果，表482.11.2.冷設備的模擬結果見表492.11.3.源設備的模擬結果見表502.11.4.塔架設備的模擬結果見表512.11.5.探測器設備的模擬結果，xchange見表522.11.6.水泵裝置的模擬結果見表533方案模擬和模擬從用戶使用的角度來看,軟件模塊之間的相互依賴關系如圖2所示。從第1章和第2章的內容知道,一個模塊的輸出數(shù)據(jù)是其他模塊的輸入數(shù)據(jù),結合圖2,可以知道為了進行以下各功能模塊的計算需要先行完成的計算模塊。a)BAS房間計算:先完成CABD以產(chǎn)生建筑模型數(shù)據(jù)。b)SCHEME系統(tǒng)方案模擬:先完成CABD,BAS,以產(chǎn)生建筑負荷及系統(tǒng)結構。c)AHU空氣處理設備模擬:先完成CABD,BAS,SCHEME,以產(chǎn)生空調箱結構數(shù)據(jù)和送回風參數(shù)。d)DNA通風計算:先完成CABD,BAS,SCHEME,以產(chǎn)生風道結構和房間與系統(tǒng)的風量數(shù)據(jù)。e)CPS冷熱源模擬:先完成CABD,BAS,SCHEME,AHU,以得到對冷熱水量和水溫的需求,以及冷熱源結構。各步驟中,除了建筑模型、空調分區(qū)、風網(wǎng)、水網(wǎng)等是必須要輸入的信息以外,其他信息都支持默認設定,在這種條件下,用戶可以用最少的輸入信息的代價,取得最大限度的輸出結果信息,當然,所有這些設定都是可以由用戶自行給出的。上述負荷、送回風參數(shù)、風量、冷量等參數(shù)也可以不通過相關的模塊進行計算,而是由使用者通過某種方式產(chǎn)生,只要能夠滿足后續(xù)模塊對輸入數(shù)據(jù)的要求,也可以進行后續(xù)的計算分析。4利用自動報表模板增