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建筑环境设计模拟分析软件DeST第5讲影响建筑热过程的各种外界因素的取值方法建筑环境设计模拟分析软件DeST第5讲影响建筑热过程的各种外界因素的取值方法引言建筑热过程是指建筑物内部的热量传递过程，它直接影响着建筑物的能耗和室内环境的舒适性。
在建筑环境设计中，为了提高建筑的能效和舒适度，必须对建筑热过程进行科学的模拟和分析。
建筑环境设计模拟分析软件DeST是一款用于研究建筑热过程的重要工具，而了解并准确取值各种外界因素对热过程的影响是软件使用的基础。
一、建筑热过程的外界因素在建筑热过程中，外界因素对热传递的影响是不可忽视的。
主要的外界因素包括室外气温、太阳辐射、空气湿度、风速和降雨等。
1. 室外气温室外气温是影响建筑热过程的重要因素之一。
它对建筑物的散热和供热需要产生直接影响。
为了准确模拟建筑热过程，需要根据实际情况测量或获取室外气温数据。
在使用DeST软件进行模拟分析时，可以通过连接气象观测站获取实时气温数据，或者使用历史气温数据作为输入。
2. 太阳辐射太阳辐射是建筑热过程中不可忽视的因素，它直接影响着建筑物的日照和热量输入。
太阳辐射包括直接辐射、漫反射和散射辐射等多种成分。
在DeST软件中，可以通过指定建筑物的朝向和位置，以及输入日期和时间，来模拟不同条件下的太阳辐射强度。
3. 空气湿度空气湿度是建筑热过程中的重要因素之一。
它影响着室内空气的湿度和热量传递过程。
对于建筑环境设计，需要准确测量或获取室外空气湿度数据。
在DeST软件中，可以通过连接气象观测站获取实时空气湿度数据，或者使用历史数据进行分析。
4. 风速风速是建筑热过程中影响换热和传热的重要因素之一。
它对室内外空气的传热和流动产生显著影响。
在实际建筑环境设计中，需要准确测量室外风速，并根据测量结果进行模拟分析。
使用DeST软件，可以通过连接气象观测站获取实时风速数据，或者使用历史数据进行分析。
5. 降雨降雨是建筑热过程中的一个重要因素，它对建筑物外墙的温度和湿度产生影响。
simscape 介绍Simscape是一种基于物理建模的工具，用于在MATLAB和Simulink 环境中进行系统级建模和仿真。
它提供了一种直观、可视化的方法来描述和分析多物理域系统的行为。
Simscape的设计理念是通过建立网络连接的物理组件来描述系统，这些组件可以代表电气、机械、液压、热力学等各种物理领域。
使用Simscape的一个主要优势是它能够在一个统一的环境中集成多个物理域。
这意味着系统可以同时考虑多个物理效应，并且可以更容易地进行跨领域的仿真和分析。
例如，一个涉及机械和液压系统的问题可以通过将液压阀和液压缸与机械组件连接起来来建模和仿真。
Simscape还提供了一系列内置的物理组件，如电阻、电容、电感、弹簧、阻尼器等，这些组件可以直接在系统中使用，无需额外编写代码或定义方程。
Simscape使用基于物理原理的方程来描述系统的行为。
这些方程可以是代表物理组件之间关系的约束方程，也可以是代表物理效应的动力学方程。
Simscape会自动解析和求解这些方程，从而得到系统的行为。
这使得Simscape能够提供更准确和可靠的仿真结果。
Simscape还提供了丰富的分析工具，用于评估系统的性能和特性。
例如，可以使用参数扫描工具来分析系统在不同参数变化下的行为，或者使用优化工具来优化系统的设计。
此外，Simscape还支持与其他MATLAB工具的集成，例如Simulink Control Design和Simulink Design Optimization等，以提供更全面的系统分析和设计能力。
除了系统级建模和仿真外，Simscape还可以用于生成可嵌入式代码。
这使得通过Simscape建模的系统可以直接部署到嵌入式硬件平台上。
这为控制系统设计和实现提供了更多的灵活性和便利性。
Simscape是一个强大的工具，通过基于物理建模的方法，提供了一种直观、可视化的系统级建模和仿真环境。
它不仅可以集成多个物理域，还提供了丰富的分析工具和与其他MATLAB工具的集成能力。
住宅建筑环境模拟软件DeST-h简介编辑：凌月仙仙作者：张晓亮吴如宏出处：中国论文下载中心日期：2005-12-10摘要：本文简要介绍了由清华大学开发的住宅建筑热环境模拟软件DeST-h，包括该软件的用途、基本算法等，并与国外的类似软件DOE-2在算法上进行了较为详细的比较，阐述了DeST-h在住宅建筑模拟方面的优势。
关键词：住宅建筑DeST 模拟状态空间法1 前言模拟分析方法自从应用于建筑技术的研究领域，已经表现出极大的应用价值，建筑能耗的模拟分析就是这种应用的典型代表。
建筑能耗的模拟分析使人们在对建筑物进行研究分析的时候获得了一个非常有力的辅助工具，这一工具使得反复的实验、多角度的分析成为相当容易实现的过程，丰富的数据结果为人们的分析工作提供有力的支持，人们只需设计模拟分析的模式和实例，借助模拟分析软件的帮助，就能获得极具价值的研究材料，这无疑大大缩短了研究成果的产生周期，也解除了实验对于科学研究的诸多限制。
在住宅建筑的研究领域，由于住宅建筑本身的特点，建筑本体热特性的研究始终是非常重要的内容，然而由于建筑的复杂性，建筑热特性的实验研究和实测研究都是异常困难的，人们很难期望通过实测和实验获得十分准确并有普遍意义的结果。
模拟分析方法在住宅建筑研究领域的应用给人们带来了新的希望，借助这一工具，人们能够从本质上把握建筑本体的热特性，能够从多角度研究影响建筑热状况的各种因素，也能够在计算机上实验建筑物对于各种外界因素的响应特性，从而拓宽住宅建筑的研究视野并推动住宅建筑的研究向纵深发展。
住宅建筑热环境模拟工具包（简称“DeST-h”）为国家自然科学基金重点项目“住区微气候工程热物理问题研究”编号59836250的子课题，是在清华大学建筑环境与设备研究所十余年的科研成果的基础上，由清华大学建筑技术科学系研制开发的面向住宅类建筑的设计、性能预测及评估并集成于AutoCAD上的建筑热特性模拟计算软件。
DeST-h主要用于住宅建筑热特性的影响因素分析、住宅建筑热特性指标的计算、住宅建筑的全年动态负荷计算、住宅室温计算、末端设备系统经济性分析等领域。
ecotect手册EcoTect是一款功能强大的建筑能效和环境模拟软件，它可以帮助建筑师、工程师和规划师在设计阶段预测和分析建筑的环境性能。
以下是EcoTect手册的简要介绍：一、概述EcoTect是一款基于三维建模的建筑环境模拟软件，它通过模拟建筑物的热工、照明、空气流动和声学等性能，为设计提供全面的环境性能分析。
EcoTect 具有直观的用户界面和强大的分析工具，使得用户能够快速创建模型并进行模拟分析。
二、主要功能特点1、三维建模：EcoTect支持三维建模，用户可以方便地创建和编辑建筑模型。
2、参数化设计：用户可以通过参数化设计方法对建筑元素进行修改和优化。
3、实时渲染：EcoTect提供了实时渲染功能，用户可以在模拟过程中观察建筑在不同角度的光照和阴影效果。
4、多种模拟分析工具：EcoTect提供了多种模拟分析工具，包括热工分析、照明分析、空气流动分析和声学分析等。
5、自定义分析：用户可以根据自己的需求自定义分析参数和输出结果。
6、综合报告：EcoTect可以生成综合报告，为用户提供详细的环境性能分析和建议。
三、使用方法1、创建模型：用户可以使用EcoTect提供的三维建模工具创建建筑模型，并添加必要的建筑元素和细节。
2、设置模拟参数：用户需要设置模拟参数，包括气候条件、建筑材料、窗户类型等。
3、运行模拟：用户可以运行模拟并观察结果，包括温度分布、照明情况、风压分布等。
4、分析结果：用户可以使用EcoTect提供的分析工具对结果进行分析，并生成综合报告。
总之，EcoTect是一款功能强大的建筑环境模拟软件，它可以帮助用户在设计阶段预测和分析建筑的环境性能，从而优化设计方案，提高建筑的能效和舒适度。
建筑环境设计模拟分析软件DeST第13讲住宅模拟优化实例张晓亮;朱光俊;江亿
【期刊名称】《暖通空调》
【年(卷),期】2005(035)008
【摘要】通过对住宅建筑模拟计算方法的研究,说明合理的、有代表性的计算输入参数是进行模拟计算的重要前提,并提出了一套较为合理的计算输入参数.利用模拟软件DeST-h,通过对上海、北京的两栋住宅建筑进行优化设计,介绍了利用模拟手段辅助设计的方法,并指出在不同的气候地区,采用相同节能措施的节能效果差别很大,需要利用模拟软件进行详细分析.
【总页数】9页(P65-72,109)
【作者】张晓亮;朱光俊;江亿
【作者单位】清华大学;重庆科技学院;清华大学
【正文语种】中文
【中图分类】TU2
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软件名称主要用途
Ecotect，Radiance 本身建模功能较弱，功能比较多，结合Radiance、winair等第三方软件/插件，可以分析声、光、热、日照、风、照明、遮阳、可视度、气候舒适度、火灾等方面
AirPak、ANSYS（Fluent）、phoenics 后二者为综合性分析软件，此三者在建筑中使用，均主要用于分析风热环境，大都用户只能用于粗糙分析，因其专业性，参数较多，普通用户很难操作；
RAYNOISE，SoundPLAN，Cadna/A 声学，噪声模拟软件
PBECA2008 、天正节能国家节能标准设计，用于生成建筑节能报告
DOE-2，eQUEST，EnergyPlus、DB 主要用于节能分析，首尾二软件结合我国情况，操作相对简单，常见有人用于建筑能耗研究
能耗模拟，用于能耗评估，更高水平节能率
Sunlight日照分析
DEST主要用于模拟建筑HVAC系统
TRNSYS、Visual ESP-r 室内环境设计，能耗分析，自然通风，可再生能源的利用。
前者模块化，热能相关模拟，后者可用于模拟分析当前或前言创新的建筑物热力、湿度控制、视觉、声学、电力系统性能。
STAR-CCM+用于流场分析
IES-VE、DIALux建筑光环境模拟
Design Builder基于EnergyPlus的图形界面软件，用于HVAC、采
光、新能源、成本估算等。
DeST-h用户使用手册清华大学建筑技术科学系DeST开发小组2004.9目录第 1 章概述 (1)1.1 DeST开发理念 (1)1.2 DeST发展历程 (1)1.3 DeST-h特点 (2)第 2 章DeST-h操作界面 (4)2.1 界面简介 (4)2.2 菜单简介 (4)2.3 工具栏概述 (5)第 3 章项目管理 (9)3.1 概述 (9)3.2 文件管理 (9)第 4 章建筑绘图 (11)4.1 概述 (11)4.2 新建建筑 (11)4.3 楼层控制 (11)4.4 墙体的绘制和编辑 (12)4.5 绘制门窗 (13)4.6 建筑计算预处理 (14)第 5 章建筑描述 (15)5.1 概述 (15)5.2 建筑参数 (15)5.3 房间类型 (17)5.4 建筑构件 (22)5.5 房间通风 (24)5.6 作息设定 (25)5.7 参数查询和库管理 (28)第 6 章模拟计算 (32)6.1 概述 (32)6.2 建筑计算预处理 (32)6.3 建筑室温计算 (32)6.4 住宅负荷分析 (32)6.5 计算结果统计报表 (33)第 7 章显示 (35)7.1 概述 (35)7.2 显示控制命令 (35)第 8 章绘图实例 (38)8.1 建立建筑模型 (38)8.2 添加空调要素 (43)8.3 模拟计算 (53)第 1 章 概述随着人们生活水平的提高，对住宅建筑设计的要求也越来越高。
同时有越来越多前所未见的复杂的建筑设计方案出现，既要保证房间的舒适性又要保证节能，很多问题已经不能只凭经验来解决，例如合理的选择建筑的围护结构、选择合适的外遮阳、以及各种新技术的采用等。
同时，许多新型技术在实际应用中还可能会出现许多预想不到的问题，这些都需要更为详尽的计算来辅助设计。
为此，清华大学建筑学院建筑技术科学系建筑环境与设备研究所（原清华大学热能系供热、通风与空气调节教研组）“综合十余年科研成果的结晶，开发出了用于建筑热环境设计模拟分析的软件平台——建筑热环境设计模拟工具包（Designer's Simulation Toolkit，简称DeST）。
住宅建筑环境模拟软件D e S T h简介Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】住宅建筑环境模拟软件DeST-h简介编辑：凌月仙仙作者：张晓亮吴如宏出处：中国论文下载中心日期：2005-12-10摘要：本文简要介绍了由清华大学开发的住宅建筑热环境模拟软件DeST-h，包括该软件的用途、基本算法等，并与国外的类似软件DOE-2在算法上进行了较为详细的比较，阐述了DeST-h在住宅建筑模拟方面的优势。
关键词：住宅建筑 DeST 模拟状态空间法1 前言模拟分析方法自从应用于建筑技术的研究领域，已经表现出极大的应用价值，建筑能耗的模拟分析就是这种应用的典型代表。
建筑能耗的模拟分析使人们在对建筑物进行研究分析的时候获得了一个非常有力的辅助工具，这一工具使得反复的实验、多角度的分析成为相当容易实现的过程，丰富的数据结果为人们的分析工作提供有力的支持，人们只需设计模拟分析的模式和实例，借助模拟分析软件的帮助，就能获得极具价值的研究材料，这无疑大大缩短了研究成果的产生周期，也解除了实验对于科学研究的诸多限制。
在住宅建筑的研究领域，由于住宅建筑本身的特点，建筑本体热特性的研究始终是非常重要的内容，然而由于建筑的复杂性，建筑热特性的实验研究和实测研究都是异常困难的，人们很难期望通过实测和实验获得十分准确并有普遍意义的结果。
模拟分析方法在住宅建筑研究领域的应用给人们带来了新的希望，借助这一工具，人们能够从本质上把握建筑本体的热特性，能够从多角度研究影响建筑热状况的各种因素，也能够在计算机上实验建筑物对于各种外界因素的响应特性，从而拓宽住宅建筑的研究视野并推动住宅建筑的研究向纵深发展。
住宅建筑热环境模拟工具包（简称“DeST-h”）为国家自然科学基金重点项目“住区微气候工程热物理问题研究”编号的子课题，是在清华大学建筑环境与设备研究所十余年的科研成果的基础上，由清华大学建筑技术科学系研制开发的面向住宅类建筑的设计、性能预测及评估并集成于AutoCAD上的建筑热特性模拟计算软件。
DeST-h主要用于住宅建筑热特性的影响因素分析、住宅建筑热特性指标的计算、住宅建筑的全年动态负荷计算、住宅室温计算、末端设备系统经济性分析等领域。
2 基本算法DeST-h的基础算法是基于清华大学江亿院士在80年代初提出的用于分析建筑热状况的状态空间法[1]，该算法是对建筑各个热工部件建立热平衡方程的基础上，在空间上将其离散，时间上保持连续的一种求解方法。
通过该算法，可以对建筑的热状况进行动态的模拟，反映出建筑热状况随着时间的变化过程。
影响建筑物内热状况的因素有室外气象条件、室内发热以及采暖和空调系统的运行方式。
除去运行方式外，DeST-h将房间热力系统的扰量可归纳为外扰和内扰两大类。
各影响因素如图1所示。
外扰系指室外空气的温度，太阳辐射强度，风速和风向，以及邻室的空气温度。
它们可以通过两种形式影响房间的热状况：热交换和空气交换。
热交换是指周围空气以及太阳辐射，通过不透明的板壁和半透明的门和窗玻璃等，与房间进行传热量交换，太阳辐射透过半透明玻璃向房间射入的辐射热等即属此种热交换。
图1 DeST-h热模型示意图空气交换是指通过门窗缝隙，室内、外空气进行一定数量的交换，即所谓空气渗透，以及通过空调通风系统人为地向房间送入或从房间排出一定数量的空气。
伴随室内外的空气交换，外界的热量将直接影响房间空气的热状况。
内扰系指照明装置、设备和人体的散热。
它们都将以对流和辐射两种形式向房间进行热湿交换。
DeST-h将建筑的各个构件，如墙体、窗、门等，分为许多小份，每个小份用一个节点代替，房间空气温度也作为一个节点。
针对这些节点分别建立热平衡方程，通过数学处理[2]，可以得到如下的方程：方程中，反映各个节点所代表的建筑构件的物理特性，为各个热扰的扰量大小，包括外温、太阳辐射、人员、灯光、设备发热等等，则为各个热扰对每个节点的影响系数。
通过该方程，可以严格求解建筑的室温以及在控制温度（范围）下需要投入的冷（热）量。
具体的可参见DeST-h相关。
3 基本模块DeST-h主要包括四个基本模块：建筑热物理性能求解模块、房间温度计算模块、房间负荷计算模块和住宅常见空调（供暖）方式的能耗计算模块。
建筑热物理性能求解模块该模块的核心是建筑物分析和模拟程序BAS，它的任务是对建筑物热物性进行详细的逐时模拟，负责计算逐时的房间基础室温。
逐时的基础室温反映了房间在被动热扰影响下的热特性，在初步设计阶段，建筑师可以通过基础室温来比较各种因素的影响，如围护结构的材料、朝向、建筑物的形状等等。
同时，基础室温也是房间温度计算模块的基础数据；房间温度计算模块房间的温度等于其各种热扰（包括非空调热扰和空调热扰）对其上的作用、本时刻投入该房间空调扰量的作用以及相邻房间通过导热和串风的作用的累加。
该模块的任务即计算出房间在定义好的建筑物及其环控系统下的温度，这一温度体现的是房间的即时热状况；房间负荷计算模块房间负荷指该房间在某一时刻达到要求的温度状态所需投入的冷热量，该模块的任务即计算出房间在定义好对房间温度的控制要求时的逐时负荷，这一负荷体现的是要达到一定的房间温度控制要求所需要投入的冷量或热量；住宅常见空调（供暖）方式的能耗计算模块该模块用于计算住宅常见的几种空调（供暖）方式的能耗，这一模块是对房间负荷估算模块的深化，负荷是形成能耗的基本因素，但能耗的大小还受系统形式的影响，该模块所计算的能耗即是考虑了几种住宅类建筑常见的空调（供暖）方式所得到的。
4 技术特色在国内，还没有与DeST-h相类似的软件，国外的一些模拟软件，如DOE-2、BLAST、Energy Plus，日本的HASP，英国的ESP-r 等，在功能上和DeST-h有许多相似之处，下面以DOE-2为例说明DeST-h在技术上的一些特点。
在原理上DeST-h是将各种扰量的处理为对房间温度的，而DOE-2是处理为在一定温度下对房间负荷的影响。
DOE-2采用的是运用反应系数法预算各种围护结构的反应系数（Response Factor），即预先出对于特定围护结构，在某一确定温度状况下，各种扰量（例如外温、太阳辐射、室内热扰、空调送风等）对房间负荷的影响，然后根据叠加原理（线性化假设）叠加成房间空调供暖的负荷，类似我们现在常用的冷负荷系数法。
DeST-h采用的是状态空间法对建筑整体直接求解，列出建筑各个构件（墙、楼板、窗、室内空气等）的热平衡方程，然后通过严密的数学推导，求解出各个房间中各种扰量（例如外温、太阳辐射、室内热扰、空调送风等）对于房间室温的影响系数。
然后根据叠加原理（线性化假设）把各个扰量计算叠加成房间没有空调供暖时的温度以及需要的空调供暖负荷。
因为有以上不同，因此DeST-h具有以下技术特色：精确模拟建筑中各房间的室温状况DeST-h是通过将各个扰量叠加得到房间温度的，除去空调热扰外所有扰量的叠加就是房间的室温（无空调采暖下的房间温度），在此基础上根据用户设定的房间温度计算出房间的负荷；而DOE-2在计算过程中是固定房间的温度，把各种扰量的影响通过反应系数叠加起来得到房间的负荷，计算的前提是由用户给定房间的温度，因此DOE-2无法给出在无空调采暖情况下的房间温度情况，对于房间温度事先无法确定的情况也难以处理。
DOE-2通过不断的试算、迭代，也可以找到满足各种扰量下的房间温度，但计算的时间是无法接受的。
精确模拟夜间通风对室内热环境的影响在冬季或是夏季的白天，通风会给房间温度带来不利的影响，因此人们一般不会主动地进行通风，此时DeST-h和DOE-2计算通风带来的负荷结果是相同的。
但是，在夏季夜间，通风对建筑的热状况会有很大的改善。
实际情况下，特别是在住宅建筑中夏季夜间主动通风十分普遍和重要，而此时空调一般是不开启的，也就是说无法事先确定房间的温度，对于DOE-2来说，这种情况就非常难于处理，如前面所述，它只能固定房间的温度进行计算，因此它无法对夜间通风对建筑热状况的影响作出很好的模拟；而DeST-h是通过各种扰量（包括通风）叠加得到房间温度的，因此可以很方便地得到房间在各种通风情况下的温度，体现出夜间通风对白天房间温度的影响，因此它对夜间通风可以做精确的模拟。
精确模拟邻室传热对各房间热环境的影响我国正在进行供暖改革，由原来的按面积收费改为分户调节计量收费，邻室传热成为大家关注的焦点之一。
DOE-2在处理这个时，只能计算出相邻两个房间的室温固定时的传热情况，而实际上引起邻室传热问题的原因是某房间供暖而另一房间不供暖，此时不供暖房间的温度无法确定，因此DOE-2事实上难以计算。
由于DeST-h在计算中是列出了整个建筑的热平衡方程，因此对由邻室传热带来的各房间负荷、温度影响都可以进行精确的模拟。
精确模拟间歇空调启停对于装机容量和运行能耗的影响对于间歇空调，在空调关闭期间，房间的温度是不固定的，如前所述，DOE-2难以处理，无法得到在这种情况下的房间温度以及由于间歇运行带来的装机容量和运行能耗的变化。
DeST-h则可以由用户随意设定空调的开停时间，当空调关闭时，在计算中就去掉空调扰量的影响，只考虑其它扰量和因素的影响，可以得到房间实际的温度，等空调开启时，间歇空调对房间负荷的影响也可以通过房间温度的变化体现出来，从而可以得到准确的空调装机容量和运行能耗。
精确模拟内外保温对于空调供暖负荷的影响内外保温对于间歇空调而言影响是非常大的，内保温与外保温相比，在空调间歇运行时，房间温度的变化比较快，更能满足人的舒适性要求，能耗上也有一定的差别。
基于上面所述的理由，DeST-h在模拟这种情况下的建筑时，也具有很大的优势。
在住宅类建筑中，夜间通风、邻室传热、间歇空调以及内外保温等情况都是普遍存在而且对建筑热状况有较大影响的，同时对于一些不空调采暖的地区或建筑而言，房间的室温数据有着很重要的意义，通过上面的介绍可以看出，DeST-h在上述这些方面，都拥有DOE-2难以比拟的优势。
DeST-h是专门针对住宅类建筑设计开发的，考虑了我国大多数地区住宅建筑的特点，并作了大量的案例和验证，在用户输入、结果输出方面都针对住宅建筑做了很多的优化，因此非常适合于住宅类建筑的热状况模拟。
5 前景由于DeST-h是全工况模拟分析的工具，运用DeST-h辅助设计可以对设计的质量有全年总体的量化的把握，可以分析小区布局、建筑几何结构、构件材料等因素对建筑能耗的影响，从而在整体上优化设计，节约初投资及运行费用。
另外，DeST-h可以根据建筑情况模拟计算得到建筑的能耗，因此还可以作为建筑能耗的评估工具。
目前，采用DeST-h模拟计算过的建筑已超过100万平米。
