EnergyPlus

EnergyPlus由美國能源部（Department of Energy，DOE）和勞倫斯●伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory，LBNL）共同開發的一款建築能耗模擬引擎，是較為流行的一款免費軟體，可以用來對建築的採暖、製冷、照明、通風以及其他能源消耗進行全面能耗模擬分析和經濟分析。常見的EnergyPlus的用戶界面有OpenStudio（Legacy Openstudio）和DesignBuilder。

基本介紹

• 外文名：EnergyPlus
• 性質：免費軟體
• 用戶界面：OpenStudio和DesignBuilder
• 輸入輸出方式：ASCII文本格式

軟體特點

EnergyPlus是由美國能源部和勞倫斯●伯克利國家實驗室共同開發的一款建築能耗模擬軟體。EnergyPlus是在軟體BLAST和DOE-2基礎上進行開發的，具有BLAST和DOE-2的優點。EnergyPlus能夠根據建築的物理組成和機械系統（暖通空調系統）計算建築的冷熱負荷，這是通過暖通空調系統維持室內設定溫度。EnergyPlus還能夠輸出非常詳細的各項數據，如通過窗戶的太陽輻射得熱等，來和真實的數據進行驗證。

主要功能

EnergyPlus既能夠進行建築冷熱負荷計算，也能進行建築全年動態能耗計算。主要有以下計算模組：

1）遮陽模組。可以模擬活動遮陽和固定遮陽。

2）自然採光模組。可以模擬在使用自然採光時建築節約的照明能耗，同樣可以計算逐時的採光係數。

3）自然通風模組。將通風模組和熱環境模擬模組進行了動態的耦合，更接近現實情況。可以模擬自然通風和在暖通空調系統作用下的通風。

4）與地面接觸的圍護結構傳熱。通過數值分析的算法計算與地面接觸的圍護結構的傳熱量。

5）非均勻溫度場設定。用於模擬高大空間等室內非均勻溫度場下的傳熱過程。

6）HVACTemplate模組。用於快速構建供暖空調系統。

7）HVAC空調系統模組。HVAC模組可以構建常見的供暖空調系統，相比於HVACTemplate使用更加靈活。可以構建分散式空調系統、集中式空調系統和半集中式空調系統。更具體來說可以構建風機盤管系統，地源熱泵、風冷熱泵、蓄冷/熱系統、地板輻射採暖/供冷系統；

8）可再生能源系統模組。主要有太陽能光伏/光熱系統和風力發電系統。

9）經濟成本估算模組。成本分析和全生命周期成本估算。

10）詳細的輸出模組。幾乎可以輸出任何的模擬數據，如用於場地分析的全年的氣象數據（溫度、濕度和太陽輻射等），室內的逐時溫度濕度和舒適度，系統逐時供暖/供冷功率，自然通風下CO2的溫度等。

主要特點

以下特點代表著EnergyPlus的主要功能

1)集成的聯立的求解。EnergyPlus將建築的初級系統和次級系統結合在一起進行求解。

2）用戶自定義時間步長，步長小於1小時。

3）ASCII文本格式的天氣檔案、輸入和輸出檔案。

4）基於熱平衡的求解。這使得在每次計算都能對在建築內表面和外表面的輻射和對流計算。

5）非穩態導熱。計算通過屋頂、牆體和樓板等導熱過程時採用的是非穩態導熱過程。

6）改良的地面傳熱模型。地面傳熱模型通過三維有限差地面模型和簡化的分析技術進行求解。

7）傳熱和傳質結合的模型。傳熱傳質耦合的模型使得計算水分的蒸發/冷卻過程成為可能，這是通過導熱方程的層層的疊代或者有效濕量滲透深度模型（EMPD）進行計算。

8）熱舒適度模型。熱舒適模型基於人的活動量、室內幹球溫度和相對濕度等因素。

9）各項異性的天空模型。有助於計算傾斜表面的太陽散射輻射計算。

10）先進的窗戶傳熱計算。包括受控的窗戶百葉、電致變色玻璃、層層熱平衡計算。

11）室內照明控制。室內採光能夠模擬室內照度計算、眩光模擬和控制、燈具的控制以及人工光源對製冷和供暖帶來的影響。

12）基於“環”的暖通空調系統。這個系統使得空戶可以對典型的暖通空調系統進行建模，也可自定義系統而不用更改程式代碼。

13）大氣污染模型。

14）能夠和其他外部軟體結合。如可以和DElight結合對照明進行更為細緻的分析。

用戶界面

EnergyPlus是採用ASCII文本格式的輸入輸出方式，對模擬人員的專業要求極高。許多開發團隊在EnergyPlus的基礎上進行了二次開發，提高EnergyPlus的易用性和可視化能力，其中比較有名的有Openstudio、DesignBuilder、Simergy。

Openstudio

OpenStudio是由美國可再生能源實驗室（NREL）開發的基於EnergyPlus進行能耗分析，基於Radiance進行採光分析的建築整體分析軟體。Openstudio是一款開源的免費的軟體，在GitHub可以下載到其原始碼。OpenStudio處於開發的階段，常用其早期的版本Legacy Openstudio進行EnergyPlus建模。

Legacy OpenStudio是一款基於SketchUp建立建築的幾何形狀作為EnergyPlus輸入的軟體。

DesignBuilder

DesignBuilder是由英國DesignBuilder公司基於EnergyPlus開發的一款商業建築能耗分析軟體，具有可視化能力強，建模簡單，能夠進行採光模擬，CFD模擬等功能。

學習方法

EnergyPlus功能強大開源免費，是國際上使用最為廣泛的建築能耗模擬軟體。其既能夠用於輔助被動建築設計、供暖空調負荷計算、空暖空調輔助設計，也能夠用於節能評估（LEED等），但不足之處在於入門較難。初學者可以通過以下方式進行學習：

1）讀EnergyPlus自帶的幫助文檔。首先閱讀《EnergyPlus Getting Started》，後在學習過程中參閱《Input Output Reference》。

2）看視頻學習EnergyPlus。可以到百度視頻中搜尋關鍵字EnergyPlus進行學習（點擊參考資料查看）。

相關下載

到EnergyPlus官網進行下載（點擊參考資料查看），同樣官網也提供了能耗模擬氣象檔案下載。