住宅建筑热环境模拟工具包(DeST-h)

教育部科技发展中心
成果名称：住宅建筑热环境模拟工具包（简称“DeST-h ） 申请单位：清华大学
成果编号：鉴字[教NF2003]第003号 鉴定日期：2003年3月26日 学 科：土建水 成果简介：（1000字以内，可公开部分）
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 R14上的辅助设计计算软件。

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。

DeST-h 采用状态空间法求解不稳定传热方程组，在此基础上分析建筑动态热特性，计算住宅建筑的空调能耗，客观全面地反映住宅建筑的热状况。

DeST-h 提供可视化的建筑几何与热环境描述界面，用DeST-h 描述中等复杂度的建筑平均只需一人一天的时间，而对应的描述数据量超过1兆字节。

DeST-h 是高度集成的软件，所有的描述均嵌入在AutoCAD 中，使用方便快捷。

DeST-h 是动态模拟软件，计算过程的实质是求解非稳态传热微分方程组，由于DeST-h 计算核心在计算速度方面做了充分的优化，用DeST-h 在平均速度的计算机上计算复杂建筑全年8760小时上百个房间的负荷只需要不超过一个小时的时间，计算基础室温的时间更是只有十几分钟。

用EXCEL 做相同复杂度的计算基本不可实现，而手算更无法完成。

由于采用C++各动态分配数据技术，DeST-h 对计算对象的复杂度没有实质的限制。

在测试中建筑复杂度超过了300个房间，而工程实例中有多个上百个房间的案例。

用DeST-h 对平均复杂度的工程做一次分析，只需要一人周的时间，而对于简单工程，两天则可完成，大大提高生产效率。

DeST-h 是国内唯一可以对建筑物及其空调供暖系统进行全年逐时模拟分析的软件。

DeST-h 是世界上第一个专门用于住宅类建筑能耗模拟分析的软件。

清华大学热能系空调教研组在其十余年对建筑和空调系统模拟的基础上，不断与国内外从事模拟研究的机构进行交流（美国的LBL 实验室，欧洲的BRE 和国际能源组织IEA 等），从国内空调设计的实际情况出发，逐步开发出一套面向设计人员的设计用模拟工具：Desinger's Simulation Toolkit (DeST) ，目的是把模拟分析技术有效的引入设计中，为设计人员提供全面有力的帮助。

DeST 与其他传统的模拟系统的区别主要在于充分考虑了设计的阶段性，根据设计的不同阶段采用不同的模拟方法，并且在不同的模拟模块之间建立起详 细具体的数据连接。

DeST 整体开发过程中一直遵循着"以人为本"的方针，充分考虑了设计人员的设计思路，使得设计人员在使用DeST 时只需要很短的时间就可以熟悉掌握。

采用DeST 作为工具，复杂的模拟分析工作变成一项简单而有趣味的工作，设计人员可以把更多的时间用于提高设计的可靠性上，十年前AUTOCAD 逐渐取代画板，在计算机技术和模拟技术高度发展的今天，高度集成的、可靠的模拟分析工具将起到越来越重要的作用。

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DeST 主要由以下模块组成：
全年逐时气象数据处理模块Medpha （Meteorological Data Producer for HV AC analysis ，包含中国193个主要城市的气象数据)
Medpha 采用全Visual 界面，用户可以方便地在中国地图上选取城市，也可以通过一个城市列表进行选择。

输出格式可以根据用户的要求方便地调整，根据温度、焓值和辐射的不同组合，可以生成不同类型的全年逐时气象数据。

所有的气象数据是基于中国国家气象局对193个城市二十年的实测数据通过一套随机算法模拟计算生成。

建筑分析模拟模块BAS （Building Analysis and Simulation ，基于详细建筑物模型的逐时模拟）
BAS 是DeST 的建筑模拟核心，采用了"状态空间法"对整个建筑物多房间的热特性进行详细地模拟计算。

在进行建筑模拟时，由于大量的数据已经在CABD 中描述完成，运行BAS 非常简单，用户可以选择全自动运行或者单独运行其中某个模块（建筑结构分析、太阳辐射计算以及基础室温计算）。

和传统的模拟程序相比， DeST 在进行建筑热性能分析时，不立刻计算出建筑 物的"负荷"，因为建筑物的"负荷"与空调机组和冷冻机的"负荷"并不能等同。

"基础室温" （没有任何空调系统下房间的温度）是表征建筑物热特性有效的数据指标， 通过基础室温可以了解建筑物本身的热性能，而 "负荷"则通过进一步的方案分析得到。

计算机辅助建筑描述模块CABD （Computer Aid Building Description ，基于AutoCAD 14）
空调系统方案模拟模块Scheme （HV AC Scheme Simulation ，模拟各种空调方案（分区，系统类型，运行方式）下的建筑物性能。

全工况选择空气处理室模块ACSel
风机、管道网络分析模块DNA/PNA （Duct/Pipe Network Analysis ，基于可及性分析的水力模拟）
变风量末端的噪音分析模块NLA （ Noise Lever Analysis of V A V terminal)
冷冻站优化模块CPO （Cooling Plant Optimization ）
设备数据库EDB （Equipment Database ）
经验数据围护模块ECM （Experience Coefficients Management 基于知识库）
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选择空气处理室部件的传统方式是根据最不利工况点来选择，但是无法提供全工况下的验证，即设计人员无法知道他根据此工况下选择的设备能否适合全年运行，而实际工程出现问题最多的不是在最不利工况，而是在过渡季时期。

ACSel 就是为了解决全工况设备的验证而开发的模拟程序，通过空调方案分析计算出全年逐时的的机组回风状态、要求的送风状态、送风量和室外空气状态，ACSel 自动的分析出最小能耗的处理过程，并且与具体的设备数据库相连，根据每一个小时下的工况对空气处理室的每一个设备进行校验。

模拟模块采用国际国内认可的设备模型（ASHRAE Secondary Toolkit, TRNSYS Library 等）
主要提供的分析有： 建筑物负荷/能耗分析 空调方案分析
空调系统运行方式分析
变风量系统风机控制方案分析 冷冻机能耗分析
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