doe2IN使用手册

1夏热冬冷地区居住建筑能耗分析软件使用手册中国建筑科学研究院1目录第一章夏热冬冷地区居住建筑能耗分析软件简介1．1前言1．2能耗分析计算原理第二章doe2IN程序界面简介2．1doe2IN窗口结构2．2doe2IN菜单2．3doe2IN工具条第三章工程文件管理3．1新建3．2打开3．3保存3．4另存为第四章输入工程文件4．1输入建筑物的基本数据4．1．1选择建筑所处城市4．1．2选择建筑材料4．1．3选择建筑门窗4．1．4构造多层结构4．2输入建筑围护结构4．2．1输入围护结构一般信息4．2．2输入外墙4．2．3输入内隔墙4．2．4输入楼板4．2．5输入屋顶4．2．6输入遮阳物4．2．7输入房间4．2．8确认房间4．2．9检查从属关系4．3输入其他数据4．3．1输入内负荷强度4．3．2设定照明时间表24．3．3设定日运行时间表4．3．4划分系统第五章能耗计算与结果输出5．1生成建筑描述文件5．2显示建筑物图形5．3编辑建筑描述文件5．4建筑能耗模拟计算5．5计算结果摘要5．6计算结果详细列表第六章doe2IN的安装1第一章夏热冬冷地区居住建筑能耗分析软件简介1．1前言《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134—2001（以下简称为《标准》）已经正式颁布实施。在《标准》中设置了两种指标来控制节能设计，第一种指标称为规定性指标，第二种指标称为性能性指标。规定性指标规定该地区的居住建筑的建筑围护结构传热系数、窗墙比、体形系数等参数的限值或变化范围，当所设计的建筑能够符合这些规定时，该建筑就可判定为节能建筑，即该建筑设计符合《标准》的要求。规定性指标的优点是使用简单，无需复杂的计算。但是规定性指标也在一定程度上限制了建筑设计人员的创造性，性能性指标就是为了解决这个问题而提出来的。性能性指标不规定建筑围护结构的传热系数、窗墙比、体形系数等参数的限值，但是必须对所设计的整栋建筑在《标准》规定的一系列条件下进行逐时的动态模拟，从模拟结果中提取出每平方米建筑面积每年的采暖和空调的耗电量，这个耗电量不的超过《标准》中规定的限值。性能性指标的优点是对建筑设计没有刚性的限制，节能的目的可以通过加强或调整围护结构的热工性能等措施来达到。但是使用性能性指标来审核建筑物是否符合《标准》的要求，需要经过复杂的计算，这种计算只能用专门的计算软件来实现。1．2能耗分析计算原理计算建筑的采暖和空调能耗以及分析围护结构和采暖空调设备对采暖和空调能耗的影响，是采用性能性指标进行建筑节能设计必需要进行的工作。建筑物的传热过程是一个动态过程，建筑物的得热或失热是随时随地随着室内外气候条件的变化而变化的。夏热冬冷地区冬季室内外温差比较小，一天之内温度波动对围护结构传热的影响比较大。夏季，白天室外气温很高，又有很强的太阳辐射，热量通过围护结构从室外传入室内；夜里室外温度下降比室内温度快，热量有可能通过围护结构从室内传向室外。用静态设计方法会引起一些比较大的误差。因此，为了比较准确地计算采暖、空调负荷，并与现行国标《采暖通风与空气调节设计规范》GBJ19保持一致，需要采用动态计算方法分析建筑能耗及影响其大小的因素。动态的计算方法有很多，本软件采用了反应系数计算方法，计算内核是美国劳伦斯伯克力国家实验室（LawrenceBerkeleyNationalLaboratory）开发的DOE-2程序。DOE-2用反应系数法来计算建筑围护结构的传热量。反应系数法是先计算围护结构内外表面温度和热流对一个单位三角波温度扰量的反应，计算出围护结构的吸热、放热2和传热反应系数，然后将任意变化的室外温度分解成一个个可迭加的三角波，利用导热微分方程可迭加的性质，将围护结构对每一个温度三角波的反应迭加起来，得到任意一个时刻围护结构表面的温度和热流。反应系数的计算可以参考专门的资料或使用专门的计算程序，有了反应系数后就可以利用下式计算第n个时刻，室内从室外通过板壁围护结构的传热得热量HG（n）00)()()()()(jjrzjntjZjntjYnHG式中：tz(n-j)是第n-j时刻室外综合温度；tr(n-j)是第n-j时刻室内温度；当室内温度tr不变时，此式还可以简化成：0)()()(jrztKjntjYnHG式中，K是板壁的传热系数。在计算思路上，DOE-2是一种正向思维，即根据室外气象条件，围护结构情况，计算出室内温度以及室内得热量。对要控制室内热环境的房间，由选定的采暖空调系统根据室内负荷情况提供冷（热）量，以维持室温在允许的范围内波动。DOE-2的计算过程是一个动态平衡的过程，后一时刻室内的温度、冷热负荷、以及采暖空调设备的耗电量要受前一时刻的影响。DOE-2程序根据输入的建筑情况（包括建筑结构、围护结构材料、采暖空调方式与系统分布、室内人员活动规律、照明情况等）和室内设定温度值的要求，动态计算出建筑物的全年能耗情况，并以各种表格形式输出。其工作量由大量的手工计算转移到了输入建筑描述的工作上。3第二章doe2IN程序界面简介2．1doe2IN窗口结构doe2IN在中文Windows95（或98）操作系统下运行，具有一般Windows应用程序的主要特点，它的安装和操作都比较简便，使用者可以在较短的时间内掌握。它的主界面如下图：doe2IN与用户的交互通过Windows标准对话框进行，用户通过点击程序主界面上的菜单选项或工具条按钮，便可弹出相应选项的对话框，用户直接在对话框中输入数据或进行选择就可以了。2．2doe2IN操作菜单doe2IN的操作菜单主要包括工程文件管理、界面窗口设置、建筑物数据输入、计算结果输出几类，其中最为常用的是输入和输出两项，在这两个下拉菜单中包括了doe2IN程序的所用命令选项。菜单工具条对话框工具条状态条42．3doe2IN工具条选项doe2IN的操作界面中主要的工具条有两个，第一个是位于程序主窗口左侧的常用命令工具条，这个工具条的命令可以分为三类：ⅰ建筑物的基本数据选项：包括“城市”、“材料”、“窗户”、“屋门”、“构造”；ⅱ围护结构构成：包括“外墙”、“内墙”、“楼板”、“屋顶”、“遮阳”；ⅲ建筑物楼层房间构成：包括“确认”、“房间”、“检查”。第二个工具条位于程序主窗口上侧，它由两类命令组成：ⅰ能耗计算参数设定：ⅱ能耗计算结果输出当将鼠标停在工具条中某一个按钮上不动时，程序将显示对应选项的命令提示：这两个工具条几乎包括了doe2IN所有常用命令选项，用户既可以点击工具条上按钮也可以在“输入”或“输出”下拉菜单中选择对应选项，对弹出的对话框进行操作。输入围护结构一般信息输入照明参数输入内负荷设定系统运行时间划分系统生成建筑描述文件显示建筑物图形编辑建筑描述文件建筑物能耗模拟计算计算结果摘要计算结果详细列表5第三章工程文件管理doe2IN程序针对用户输入的每一个建筑物都会生成一个以.doe为后缀的文件，用于保存用户的所有输入、程序对整个建筑物的操作结果，工程文件管理就是针对这个文件的操作。3．1新建文件启动doe2IN程序，自动生成一个新的算例，此时用户就可以输入建筑物的描述信息。在输入过程中或输入完成后，点击“文件”下拉菜单中的“保存”或“退出”，屏幕会提示用户给当前的算例起一个名字，然后将输入信息保存在这个以.doe为后缀的文件中。在输入过程中，点击“文件”下拉菜单中的“新建”选项，也可创建新的工程文件。如果新建工程项目改动后未保存，程序将提示用户是否保存这个新建的工程文件。3．2打开文件打开保存在用户磁盘上的某一建筑物的工程文件。如果打开了一个已经进行过输入操作的工程文件之后，再点击“文件”下拉菜单中的“新建”选项，已打开的文件将被关闭，同时创建新的工程文件。doe2IN为了方便不同设计方案间的分析对比，自动将新建的文件制作成前一个文件的复本，用户可以在此基础上进行输入或修改。3．3保存文件保存用户对当前文件所做的任何改动。如果当前操作的是新建文件，保存时程序将提示用户指定保存路径和文件名称。3．4文件另存为将当前的工程文件保存至不同的目录路径或换用不同的文件名称保存。3．5退出关闭当前的工程文件，并退出doe2IN程序，如果用户对当前文件进行过修改，程序退出之前将提示用户对修改的文件进行保存。6第四章输入工程文件doe2IN对某一工程文件的管理是按照下面的顺序进行的：各步骤的工作具有相互的依赖性，需要按序进行。其中需要用户参与的工作主要都在第一步中，同时在这步的输入工作也需要按照规定的顺序进行。4.1输入建筑物的基本数据4．1．1选择建筑所处城市点击工具条中“城市”按钮或选中菜单中对应选项，将弹出城市对话框。在对话框“选择城市”列表框中选择建筑物所处城市（单击其中的“+”，将在列表框中展开对应省份的城市列表）：用鼠标单击城市名称，选中城市的名称、纬度、经度、海拔、时区、气象数据等参数将自动显示在列表框左侧对应窗口中。在“建筑物的朝向”窗口中输入建筑物的朝向，用户可以输入建筑物主要立面的朝向。朝向角度的规定是：建筑物表面外法线与正北向之间的夹角，按顺时针方向计算，范围在0度到360度之间。如：北向为0度、东向90度、南向180度、西向270度。Ⅰ建筑物基本数据：城市、材料、门窗、构造、一般信息Ⅱ建筑围护结构：外墙、内墙、楼板、屋顶、遮阳、房间、检查及确认Ⅲ建筑物的其它参数：内负荷强度、照明时间表、日运行时间表、设定系统输输入入建建筑筑物物的的描描述述（用户通过doe2IN界面提供的Windows系统标准对话框完成）生生成成建建筑筑描描述述文文件件TTeesstt....iinnpp（doe2IN完成）输输出出建建筑筑图图形形（调用Drawbdl.exe完成）建建筑筑能能耗耗模模拟拟计计算算（DOE-2程序完成）生生成成并并打打印印输输出出计计算算结结果果（doe2IN及其它Windows应用程序完成）74．1．2选择建筑材料点击工具条中“材料”按钮或选中菜单中对应选项，将弹出“建筑材料”对话框。建筑材料的种类繁多，doe2IN与一个“Materialo.dbf”数据库相连。对话框列表框中列出了数据库内的所有材料。材料分成了六类：常用材料、混凝土、砂浆、砌体、保温材料、其它。单击“+”号，将展开某类材料的列表，单击“-”号，将收拢某类材料的列表。４．１．２．１选择建筑物所用材料点击对话框右上方的“序号”窗口的上箭头或下箭头，将序号调到1；在材料列表框内双击所用材料名称，该材料的名称、容重、导热系数和比热就出现在右侧对应窗口中，如果对其中的某个参数值设定不满意，可以直接在，窗口中进行修改；调整序号开始选择下一种材料，直到全部选完为止。单击“确定”按钮，结束材料选择，返回主界面。如果建筑物中用到的材料，数据库中还没有，可以直接在对话框右侧的名称、容重、导热系数和比热窗口输入数据，但这些数据只保留在该算例中，不会自动存入数据库。不强求一次把用到的所有材料都选完，在以后的使用中发现少选了材料，可以再打开此对话框，增选材料。如果要修改某个选中的材料，只需要调整序号，重新选择该号材料即可。４．１．２．２管理材料数据库对材料数据库的管理主要有添加新材料和删除材料两项：一、添加新材料１．输入新材料的属性在“名称”、“容重”、“导热系数”、“比热”窗口中输入新材料各项属性的对应数值。选择新材料所属材料类型２．添加新材料到数据库用鼠标左键单击“选择材料…”列表框中新材料所属材料类型，使这种材料类型处于选中状态。点击“增加新材料”按钮，便将这种材料添加到了材料数据库中。在“选择材料…”列表框中再次展开2中选择的材料类型，便可以看到添加的新材料出现在最后一项。二、删除材料１．选择要删除的材料在“选择材料…”列表框中选择欲删除材料所属类型，再从此种类型材料列表中选择将要删除的材料，使这种材料处于选中状态。8２．删除材料点击对话框中的“删除材料”按钮，便将这种材料从材料数据库中删除。在“选择材料…”列表框中再次展开所删除材料属于的材料类型，便可以看到这种材料已经不存在了。但这只是将这种材料从DECDC材料数据库中删除，这种材料仍将存