关于能量建模软件的一篇即将发布的文章
我打算写一篇文章给良好的住宅建筑在能量模型软件。
有几十个可用的程序。有些可以免费下载;一些是昂贵的。
在我看来，不同的职业需要不同类型的软件。最适合建筑商的软件可能并不适合暖通空调承包商、建筑师或能源顾问。
我很想听听GBA读者们对他们最喜欢的软件和最讨厌的软件的看法。你用它做什么?输入数据需要多长时间?你知道这个软件是否准确吗?
下面是一些我可能会提到的软件例子:
-被动式房屋规划方案
——对
——EnergyGauge
——HOT2000
- REM/设计和REM/速率
——RESFEN
——REScheck
- ACCA手册J
感谢您提供的任何反馈。
GBA细节图书馆
根据气候和房屋部分，收集了1000个建筑细节
搜索和下载施工细节
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我不得不说Retscreen，它是最流行和最直观的程序，但当然这取决于你要做什么，因为你列出的一些程序显然报告不同类型的数据。
另外两个我知道但没有使用的是HVAC-Calc (http://www.hvaccomputer.com/)和
Writesoft包(http://www.wrightsoft.com/）.
我希望您的文章指出，罐装软件的结果只与输入数据和详细程度一样好。通过下拉式选择包膜组件的R值和空气渗透率，这样的包装设计使它们的使用变得容易。特别是对于高效节能的家庭来说，有些东西的数据可能超出了内置值的范围。可能更好的包让用户在可用的地方输入特定的值，而不依赖于内置值。
一个好的能源模型需要大量的时间和对细节的关注，大家都知道。我发现，构建自己的电子表格来进行可能在软件包幕后完成的计算更令人满意(也更准确)。不同之处在于，我知道自己在计算什么，而不是猜测别人的软件是做什么的。
我必须承认，除了PHPP和其他几个德国软件(这与你的文章无关)之外，我没有使用过其他软件。我喜欢PHPP有几个原因。最大的一个类似于Dick提到的。它是基于Excel的，你基本上可以跟踪软件所做的一切。这并不总是明显的，因为站点ecalcs在隐藏字段中运行。但如果你真的想，你可以取消保护表，取消隐藏字段，跟踪每个链接。您还可以插入工作表并生成您可能想要的图表，或者进行转换(例如将公制转换为帝国制)。显然，所有这些功能都不是直观的(至少对“非极客”来说不是)。但是我知道PHPP可以做的更多，我不确定上面提到的其他方法是否可以!?
PHPP只考虑了我能想到的几个想法:
-太阳能增热以减少热需求和峰值热负荷
-热桥接(Sitecalcs可能需要)
-水管及热水箱的热损失
-根据鼓风机门测试测量的通风损失
其中一些要点可能在标准建筑中微不足道，可以忽略不计，但对于高性能建筑来说却有很大的不同。然而，PHPP可能也不是完美的。它仍然是一个静止的模型，像热质量这样的效应可能还不够。
关于你的具体问题:
你用它做什么?高性能建筑一体化设计
输入数据需要多长时间?这取决于很多想法:-)。我个人认为，如果你在这方面很熟练，你会很快得到相当准确的结果，但完善它可能需要相当长的时间。
你知道这个软件是否准确吗?它已经在欧洲进行了广泛的测试，我不明白为什么这里的物理学会发生改变。正如你们所知，能源消耗很大程度上取决于住在这些建筑里的人不幸的是，可能还没有足够的数据来真正验证这里的数据。至少我没有看到任何广泛的研究。
从设计的角度来看，迄今为止最好的能源建模软件包无疑是完全集成到CAD软件中，并直接使用三维CAD模型中已有的大量信息:墙壁面积、厚度和方向:窗户尺寸、方向和遮阳、屋顶立面、坡度和尺寸，等等等等。集成的动态建模允许所有的设计选项在飞行中探索，以充分优化家庭性能的每个方面。
这个方案的唯一问题是，据我所知，它并不存在。
尼古拉斯，迪克，菲利普和詹姆斯，
谢谢!
读者们:我期待更多的评论。
詹姆斯,
这就是所谓的好的软件设计。就我个人而言，作为一个具有压缩科学/软件工程背景的人，我更喜欢提供所需字段列表的能源建模工具，这将使我能够在不同的“建模理论”之上构建一个抽象层，通过它我可以绑定单个数据输入(通过手工输入或自动CAD提取)，并将其输入到各种工具包的API中。
除非人们停止保护自己的知识产权，否则这种情况不会发生。我一直听说被动屋是开放的，不是私有的，然而，上次我检查的时候，我还得花钱买一个excel电子表格。
建筑界需要尝试向软件开源社区学习。
这只是我的个人意见。
＊http://uwspace.uwaterloo.ca/bitstream/10012/5267/1/Brittany_Hanam_Thesis.pdf＊
Martin，很好的文摘，关于模特界的现状。
@james,
有一些人试图将PHPP与revit集成在一起——这将实现您正在寻找的东西。
@philipp,
关于热质量问题-我认为它倾向于在欧洲更多地使用，那里的典型建筑仍然倾向于重质量(例如kalksandstein -类似于CMU)。当研究PHPP和热质量(夏季表)时，似乎冬季日照高的地区(如丹佛、盐湖、卡尔加里)在减少热负荷方面有更大的“波动”。欧盟的商业建筑似乎也更多地考虑了热质量，作为一种吸收白天产生的热量，并通过夜间冷却消除的方式。
马丁，我们使用REM/Design和PHPP。
我们拥有生态设计师，这是ArchiCad的一个3D BIM插件，旨在实现James的梦想，但还没有使我们的模板和库足够一致，以获得有价值的输出。它在明年的单子上。
http://www.graphisoft.com/products/ecodesigner/
约翰,
PHPP是开源的，但不是免费的(像演讲一样免费，不像啤酒一样免费……)计算的源代码是可见和可查看的，它不像大多数能源软件那样是“黑箱”。
没有什么可以阻止你开发你所建议的附加组件，事实上，我相信社区会欢迎它的。
我有使用PHPP, REScheck，一些可视化DOE的变体的经验，包括审查商业项目试图获得利兹能源信用的文件。我认为自己是个业余爱好者，而不是专家。
不久前，我根据州法规的要求，在REScheck中输入了一个住宅设计。项目的建筑师很少考虑连贯和连续的热围护结构的概念。该项目有大量的窗户，因此更多的框架比空间隔绝。我对REScheck中数据入口的墙的最好描述是它是R-19 2x6墙。这个故事的寓意是——如果设计不遵循详细的热包络的基本原理，那么能量建模就没有什么意义。PHPP的某些复杂性迫使在数据条目中识别这一点。
我更感兴趣的一个话题是建模背后的数学。计算UA值非常简单。我很容易想象被动式太阳能收益背后的数学公式。通过空气渗透/通风的热量损失/收益对我来说仍然是一个谜，特别是考虑到Joe Lsti最近关于这个主题的论文。被动屋的人经常指出，提高气密性可以显著改善能源，但我想了解这些决定背后的数学原理。
我喜欢PHPP，但我有很多问题，但没有权威问谁。正如菲利普所说的“这都是物理”，但他也认识到要创建一个合理的模型，“真实的”物理需要简化。我怀疑被动屋模式设计热围护结构的一部分实际上是为了简化所建模条件的物理条件——高气密性、最小热桥、平衡的热回收通风。所以我想知道PHPP对那些不严格遵守标准的设计有多准确，特别是在气密性和通风问题上。
J,
为了回应你的观点，我已经被特别警告不要使用PHPP来计算设备尺寸的加热负荷，因为PHPP假设它将是一个高质量的建筑，可以在短期温度波动中“浮动”，这样就可以相应地减少峰值负荷。
我没有足够的方程式知识来知道它到底在做什么，但这可能是一个很好的例子，它必须简化作为一个基于电子表格的程序。
马丁,
也许在你计划的舞台之外，但你可能也想熟悉WUFI 3D。我只看到了一半的演示，但来自Fruanhoffer的最新版本应该提供不同位置的表面温度，包括表面和组件本身。如果我没听错的话，那么就可以根据实际气候位置跟踪负载和湿度水平。
我不认为这个问题得到了足够的关注，所以我试图给它一点鼓励，以便使它再次出现在第一页。为了包含一些技术性的东西，可能会引发一些重要的讨论:
@Mike:据我所知，PHPP夏季表中的热质量对任何气候下的热负荷或热需求都没有影响。它的作用是降低过热。这就是我批评的来源。在德国，有人分析说，在冬季捕获的太阳能收益通常不会导致过热，但在夏季热质量起着更大的作用。在明尼苏达州，冬天我们通常有很多阳光，但是非常冷。这意味着在被动式房屋中，白天可能非常舒适，但晚上仍然会有热量。当热质量很方便的时候，PHPP并没有真正的帮助。在这一点上，我还应该说，任何软件都不会取代良好工作的人类大脑:-)。
菲利普,
同意大脑工作的部分。我在超级寒冷气候下的经验是相当有限的，大部分熟悉3000-6000 HDD气候。我们所有的PH项目都倾向于使用被动太阳能。当我们提高夏季板材的特定容量时，我们的供暖负荷会急剧下降，在某些项目中(取决于气候和南方玻璃的数量)。我们做了很多研究来防止夏天过热。我们之所以这么做，很大程度上是因为我们都有在欧盟和美国做更多被动式太阳能项目的经验。在研究中欧的ph时，很多都利用了类似的性质。特别是对于商业项目，当与夜间冷却结合时，热质量似乎是非常有益的。即使在CH/AT较冷的地区-我知道几个PH项目几乎完全玻璃的南部。
对于我们在西雅图正在进行的一个项目，我们的目标是3.5kBTU/ft2a特定的空间加热需求，全木结构。当我把比热容(BTU/°F / ft²TFA)搞得一团糟时，下面是具体的空间加热需求…
西雅图,华盛顿州
11: 3.57 kbtu / ft2a
23日:3.34 kbtu / ft2a
36: 3.28 kbtu / ft2a
由于缺乏日照，我们在这里并没有得到太多的好处(这导致了可怕的季节性情绪紊乱——也许是另一篇博客文章的素材)。以下是我将项目“迁移”到其他位置时的结果:
奥马哈市东北
11: 4.99 kbtu / ft2a
23日:4.70 kbtu / ft2a
36: 4.62 kbtu / ft2a
科罗拉多州丹佛市
11: 2.98 kbtu / ft2a
23日:2.52 kbtu / ft2a
36: 2.40 kbtu / ft2a
波士顿
11: 4.03 kbtu / ft2a
23日:3.71 kbtu / ft2a
36: 3.62 kbtu / ft2a
卡尔加里,AB
11: 7.55 kbtu / ft2a
23日:7.13 kbtu / ft2a
36: 7.03 kbtu / ft2a
这个变化不是很大，但如果我们接近了，我们会考虑用混凝土顶把我们推到边缘。还有其他的技巧，但如果我们已经在使用混凝土，我们认为不妨充分利用它。
马丁,
从长远来看，我认为你应该为你的文章考虑以下数学公式:
模型设计x ' j因子' =真实世界的结果
而:
根据定义，j因子≠0。
在早期的尝试中，“j因子”是最大的，总是> 1。
“j因子”可以≤1，但仅适用于在日本或欧洲国家(不包括希腊、意大利和葡萄牙)执行的项目。
此外:
总环境影响=现实结果+∑ƒ(a) +∑ƒ(b) +∑ƒ´(c) +∑ƒ(d) +ƒ(e) +π
而:
(a)为项目的体现能量。
即使这种复杂的算法被认为是一种有价值的做法，它也会受到强大游说活动的主观扭曲。
而:
∑lm (b)是“Chesnut算法”。
“切斯纳特算法”考虑了与电力或天然气公用事业使用无关的持续运营影响。示例包括往返站点的交通、冲厕所、生命周期维护、发送到站点的垃圾邮件、垃圾收集、除雪等。
而:
∑lm´(c)是“Riversong算法”。
微妙的“Riversong算法”解释了但不限于-
•∆介于“模型设计”和环境再生“本来可以”之间，如种植适应气候的植物群落或允许自然演替不受阻碍地进行。(如果考虑到“做空”股票的做法，将未实现的潜在利益纳入额外影响是合理的。)
•启蒙运动的世界观通过物理表现形式作为建筑空间，从而削弱了环境。
•由于在气密措施上的过度投资，失去了复合资本投资以造福环境的机会。
而:
∑lm (d)是ajbuilder算法。
该算法从统计上预测了所有未来人类和他们的天才所造成的对环境自我再生能力的过度压力，他们的血统可以追溯到项目生命周期中发生的所有人类概念。
而:
(e)为“大教堂天花板惩罚公式”。
对于使用教堂天花板的项目，这个公式考虑了任何额外的能量损失——与平坦的天花板相比，有一堆松散的填充纤维素和适当大小的能量治疗——不太复杂的能量建模程序无法捕捉到，并计算了损失的复合资本投资机会，以实现对环境的好处，通过将屋顶的平面面积乘以“布鲁克常数”。
。π也算进去了。
据我估计，“模型设计”只占“总环境影响”的不到7%;)
J,
好了，我们离模拟新建筑对环境的真实影响越来越近了!我喜欢它!
总环境影响=现实结果+∑ƒ(a) +∑ƒ(b) +∑ƒ´(c) +∑ƒ(d) +ƒ(e) +π
你能开发一个Excel电子表格来实现你的公式吗?
唯一的问题是数据输入所需的时间……每次迭代两个月……
迈克，谢谢你的回复。我通常只使用年度方法，因为它更容易跟踪发生了什么，但感谢你的帖子，我了解到月度方法实际上考虑了热质量。每天我们都会学到一些新东西:-)。我一定会进一步调查，我有一种感觉，这可能会有帮助。当你确定比热容时你是按照PHPP手册中给出的公式还是有更复杂的方法?你似乎也用PHPP建了一些房子。你能分享一下你所在气候区的准确性结果吗?
@Martin:我想我想在文章中看到的是软件的局限性。什么是好的，什么是被忽视的。另外，我不知道你提到的软件中是否有使用动态分析的。我知道PHPP已经被开发为一个简化的工具(如J前面提到的)，以忽略相当复杂的动态模拟的使用，我猜这可能是不同气候区的潜在问题。
菲利普,
我们通常只使用PHPP中的公式——尽管在一些项目中，计算出它可能是有利的(例如，如果我们有混凝土墙，但木地板框架)。年度方法通常更容易/有更好的空间加热需求结果，然而很难摆脱大量的玻璃(无论如何，对我们来说)-所以我们的Qf/Ql(年度薄板-自由热量与损失的比率)通常最终只略高于0.7。这意味着我们无论如何都需要使用年度方法。在这里写了一些关于PH值优化的建议:http://bruteforcecollaborative.com/wordpress/2011/08/26/10-tricks-for-optimizing-a-passivhaus/
虽然我们已经在PHPP中运行了几个项目，但目前还没有任何构建。我们最大的项目被搁置了，但希望能回归，因为他们有可能在西北部建造首个二氧化碳中和住房。
为了加强菲利普关于软件局限性的评论和我之前关于所使用的输入数据的局限性的评论，我快速检查了一下假定的漏气对我自己的房子的影响。使用基于5 ACH @50 Pa的泄漏率(我相信能源之星对6区的要求)，而不是最终测量的0.8鼓风机门，将增加近1吨的峰值热负荷。此外，另一个人对这栋房子进行了一项测试，使用了软件，报告了一个假设的但不存在的壁炉的10,000 BTU/hr热损失。单单这两个假设加在一起，在设计条件下计算的热损失就会翻倍。加上在下拉菜单中使用“最接近”值导致的其他较小差异，从其他计算得出的热损失底线甚至比我通过电子表格获得的结果还要远。
@ J Chesnut
也许这里不是问这个问题的地方，但我相信我不是唯一一个想了解更多的人
“…在项目的生命周期中，所有人的想法都在发生。”
马丁,
我又遇到了一个问题。我发表我的作品可能为时过早。
我的问题是解决单位问题，有些单位还没有被构思出来。
(我喜欢“a Holladay”的发音，所以如果我需要创造一个新单位，我会选择它。“Holladay’s越多越好。”
我并不是要轻视PHPP的复杂性。我认为，从长远来看，当美国被迫实施有意义的能源消耗法规时，只有像PHPP这样的能源模型，能够准确估计实际负荷(包括插电负荷)，才有生产价值。我很欣赏菲利普和迈克谈话的细节。
话虽如此，我想知道在能源建模的帮助下，基于气候区的经验法则(建筑科学方法更关注在寒冷气候中利用太阳能热收益获得自由热)能否证明，与按照被动屋模型对每个单独项目进行建模的过程相比，能源效率的“偏差标准”微不足道。我认为最优解决方案是介于两者之间。
@ JoeW,
这么说吧，这在我家算起来并不难;)
J, LFMFO……世界上最优秀、最博学的人通过数学分析来看待这个绿色未来的想法。但是你需要把加号改成乘数。然后如果你将Aj因子降至0(新生儿)/X(现有人类)，最终结果便是一个完美的自然世界，不再需要任何公式，它的使用，当然还有GBA的终结，Martin的收入以及所有这些有趣的帖子!
也许我们应该坚持关心的问题，如化石燃料的终结，海平面上升，以及如何为那些挣最低工资的人建造一个净零房价....
很棒的思路，喜欢你的J公式。
AJ,
好点。
以下是根据您的同行评议所作的更正
总环境影响=现实结果+∑ƒ(d) dx(∑ƒ(a) +∑ƒ(b) +∑ƒ´(c) +ƒ(e)] +π
J Chesnut,
这个公式深透了它的起源。这才是真正有个性的庇护所。
然而……我不认为过度投资空气密封是一个问题。没有这样的事。适当的空气密封和故障的通风系统将提高∑lm (d)dx。
艾伯特,
我在取笑我们的老朋友罗伯特·里弗松。如果你还没有读过GBA的老线程，搜索一下一两年前关于适当气密性阈值的激烈辩论可能会很有趣。
Joe Lstiburek最近的论文是我所见过的对这个主题最详尽的处理，但Mike Eliason对多种欧洲标准的总结也很有启发性。
在我了解更多PHPP模型所提出的节能背后的数学知识或看到基于现场证明结果的权威研究之前，我不知道。6和3 ACH50之间是否有显著差异。
我倾向于认为更谨慎的错误倾向于更紧，但我不一定要使用更多的胶带和填充物，因为这些产品可能会随着时间的推移而恶化。采购这些产品也将资本引向大型化工工业，我对大公司的监管或动机不抱信心。
J,
别担心，我一点也不认真。我收到了你提到的各种人物，我很喜欢回忆约翰·布鲁克斯的咆哮，就像我自己的咆哮一样(我自己的咆哮太多了，无法保持任何可信度!)我只是在自娱自乐。作为一个磁带和其他空气密封的家伙…有点拿我自己对气密性的贪婪开玩笑，这是一个很可笑的概念。
虽然合作建造更高质量的避难所是一件严肃的事情，但你深思熟虑、精心编写的“公式”是我最近读到的最有趣的事情。说真的:谢谢你贴出来!
马丁,
无意打扰你，但我想知道你的文章的出版日期定下来了吗?
此外，你是否会考虑聘用已经熟悉软件的专家;具体来说，准确性、彻底性和预期的成本?
感谢你对思想和方法进步的所有贡献。
大卫,
这篇文章将在2012年底发表，所以还有好几个月的时间。
以下是我现在所知道的一个缩略版本:那些快速、容易学习的程序并不是特别准确，特别是对于超级绝缘的住宅。对于超绝缘住宅来说，精确的程序需要很长时间来掌握，并涉及大量的数据输入。
简而言之，如果您认识一位熟悉PHPP并愿意为您运行该软件的顾问，那么雇佣这位顾问可能比学习如何使用该软件更有意义。
谢谢马丁。这是我的怀疑，你的肯定很有帮助。我还是会期待你的文章!
你好,马丁
作为加拿大生态能源家庭改造计划的一部分，我在过去的3年里一直使用HOT2000。
数据输入时间当然是可变的，取决于被建模的房子。一个1500平方英尺的平房可能需要大约30分钟，而教堂的天花板，多种基础类型，可变的墙组合R值等将增加这个时间，因为每个建筑组件都有自己的入口。
查找软件是相当容易使用。建筑能源负荷的准确性是不错的，但是我发现热负荷通常比客户实际体验的高10%到15%(基于燃料账单)。有一件事我不关心(至少在我使用的软件版本中)，那就是DHW、洗衣和照明等“基本负荷”是固定的。我认为他们这样做是为了在样本中平衡结果。可能有一个版本允许您更改这些默认输入。
乔,
谢谢。谢谢你提供的信息。
乔,
再保险:HOT2000
您可以在普通模式中更改基本负载。这不会影响EG评级，但如果运行完整报告，则会在能量值中实现更改。
我同意你的看法，这应该会影响EG评级，特别是对于安装了高效电器的新住宅。
马丁，你的文章发表了吗?或者你知道什么时候会发表吗?
我最常见到的两个甚至都不在你的名单上。
DOE2 & BEopt.nrel
这些用户友好吗?
理查德,
DOE2和BEopt都在名单上，将在文章中提到(除非我的话被上级编辑过)。
DOE2不是特别友好，但它是BEopt幕后使用的“引擎”。
BEopt用户界面相当友好，但也有自己的怪癖。有关BEopt的更多信息，请参见BEopt软件已经向公众发布．
我认为一个非常好的家庭节能设计免费程序是由加州大学洛杉矶分校建筑系制作的HEED。这是非常友好的用户。在网上搜索HEED软件。
里克,
谢谢。这篇文章是不久前发表的。这里有一个链接:
http://www.finehomebuilding.com/tool-guide/articles/energy-modeling-software-is-it-worth-your-time-and-money.aspx?ac=fp
这篇文章提到了HEED。