在美國能源部（U.S. Department of Energy）和電力研究院的資助下，由美國勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）和J.J. Hirsch及其聯盟（Associates）共同開發的一款軟體。
基本介紹
- 軟體名稱：eQUEST
- 開發商：美國勞倫斯伯克利國家實驗室
- 軟體版本：高級版本DOE-2.2
- 軟體語言：英語
eQUEST簡介,基於DOE-2的高級版本DOE-2.2,DOE2模擬引擎BDL語言簡述,做能源模擬之前的準備工作,VisualDOE,eQUEST,PowerDOE,CHEC,DeST,套用方面,
eQUEST簡介
eQUST基於DOE-2的高級版本DOE-2.2
– 開發該軟體的主要目的就在於讓逐時能耗模擬能夠為更多的設計人員更方便的套用。eQuest最初只為加利福利亞州開發，卻得到了世界各地的回饋。
eQuest= the Quick Energy Simulation Tool
– 優勢：免費！能在極短的時間內，做出一份非常專業的建築能源分析報告
– 適用：建築設計的各個階段，包括概念設計階段，對任何設計團隊（建築師或者工程師而言）都適用
– 途徑：建模精靈building creation wizard，能效策略精靈 energy efficiency measure (EEM) wizard，圖形化的模擬報表系統，強大的計算核心DOE-2
– 品質：近20年的開發和不斷的完善，DOE-2成為目前世界上最為廣泛使用的能源模擬程式。eQuest則簡化了DOE-2建模的過程。
eQuest=“DOE-2.2”+Wizards+Graphics
– 8760小時全年能耗模擬，並在doe2的基礎上作了大量的最佳化；
– 特定的工作日類型：每一個season里可設定3種工作日（周一到周五，周日，節假日），可最多設定52個season。
– 支持多種類型的氣象參數：TMY, TMY2, TRY, CTZ, CTMY,WYEC, WYEC2
– 多種定義能源價格的方式：分時定價，按容量定價，統一定價等
– 導入dwg檔，簡化建模的過程
– 可以成為HVAC的設計工具
eQuest（Doe-2）能夠模擬的一些特殊的空調系統
– 地源熱泵系統
– 水側變流量系統
– 雙風機雙風管變風量系統（Dual-Fan Dual-Duct VAV systems）
– 自然通風：Sherman-Grimsrud公式僅僅表達了傳熱，不包含傳質
– 自定義設備的性能曲線：通過輸入數據點
– 熱電聯產
– 蓄能系統：TES model可模擬水蓄能和冰蓄能
– 光電轉換（僅限高級用戶，因為要修改input檔）
– 熱回收通風（僅限高級用戶，因為要修改input檔）
eQuest（Doe-2）不能模擬的一些系統
– Solar Thermal
– Vertical Self-Contained Fan-Powered VAV
– Steam Loops，HW distribution systems are used to approximate steam systems.
– Plate-and-frame economizers
– Two or more HVAC systems serving the same zone
– Comfort-controlled radiant cooling or heating systems，other than those whose control is via a standard dry bulb thermostat
– Water-Use and Emissions
eQuest始終假設系統的控制處於最佳狀態，因而與實際有較大的差別，比如他無法判斷閥門是否堵塞，制動裝置是否失效，系統維護狀況等。
– 照明控制：Stepped、dimming、dimming/off
– 窗戶遮擋
– 夜間通風
– 最佳化啟 ----------提高環保
DOE2模擬引擎BDL語言簡述
反應係數法
當doe2的區域(zone)中獲得能量時，比如太陽得熱，空間中的熱質首先會吸收掉這些能量，而後再逐步的釋放到空間中。
隨之而來的時間的延遲，意味著並不是所有的太陽得熱都會在瞬間作為負荷釋放到空氣中。部分能量在頭一個小時裡釋放出來，其餘的則在隨後的時間內逐步釋放出來。
如果我們能夠計算出每個小時釋放出的能量占初始得熱量的百分比，我們就能通過記錄各個時刻的得熱量和房間的反應來預測未來某個時刻釋放到空氣中的負荷。區域中的蓄熱能力越強，能量全部釋放所需的時間就越長，當然，房間的反應可被假定為恆定的。
我們可以用同樣的方法過去某個時刻的負荷，比如，跟蹤前一時刻的瞬時得熱和房間“反應係數”，或“權重係數”。
權重係數
當不同的時刻，各個不同的熱源，比如太陽得熱，人員，傳導得熱，照明和設備得熱，權重係數法就會用疊代的方法。
該方法不僅有助於提高權重係數法的計算速度，也能較為可靠的預測總的空調通風系統的負荷。
BDL 基礎
DOE2的BDL處理器包含以下4個獨立的程式，對應了DOE2四個模擬模組：負荷、系統、機組和經濟分析。
– LDL
– SDL
– PDL
– EDL
大部分的BDL語句都是可選的，都事先設定了默認值
用戶可以自定義/重新設定那些默認值
BDL有很好的實時錯誤檢查和診斷系統
用戶可以取消自動範圍檢查
基本語法（見input file，後綴名為inp）
建築運行時間表
時間表（Schedule）用於定義模擬期間（通常為一年）逐時的運行條件。
時間表用於：
顯示人員占有空間的水平（occupancy level）
控制照明強度
控制設備使用
定義溫度設定點
操作可以動的保溫（operate movable insulation）
使用戶可以改變一些可開啟設施，比如窗戶和遮陽
改變遮擋的透射率
改變服務的需求強度（service load）
定義季節性或分時公用事業費用（utility tariffs）
時間表和時間點：
DOE2中的並不是連續的，而是8760個離散的但不可分割的時間段（Steps，以小時為單位）。也就是說，運行時間表（Schedule）指的是時間段（小時數），而不是時刻點。比如風機的從6am運行到9pm，則在定義時間表時，就表示為7到21（小時數）。也就是說，每天的時刻實際上是指那個時刻的結束。
[教學] 資料來源 使用變參數運行的一般步驟：
第一步：定義全局參數
第二步：賦值Edit User Expression
第三步：定義變參數運行
第四步：運行
第五步：分析
能夠變參數運行的策略包括
改變空調系統內某個設備的效率、靜壓、壓頭、運行溫度、性能曲線或其它參數；
改變自定義窗戶（玻璃）的太陽/光學性能；
改變任何一個或所有窗戶的玻璃類型（只有玻璃從library中選擇時）；
改變牆體和屋面的保溫水平；
改變某個區域或所有區域的照明功率密度；
改變建築的朝向；
使用自動晝光控制策略；
改變人員、照明和設備的運行活動時間表；
改變牆體、屋面、建築遮擋的幾何性質（比如尺寸、位置等）；
目前不能變參數運行的策略：
改變空調系統的類型；
Base Case中沒有天窗，但需要增加天窗時；
Base Case中沒有建築遮擋，但需增加遮擋時；
從DOE2材質庫中選擇的物體或從自定義的材質庫中選擇的物體。
以上策略可以通過單獨建立另外一個模型，或者在base case中，將某個參數設定成無限小（幾乎不產生影響，如天窗和遮陽），在parametirc運行中，恢復成與實物一樣的大小。
做能源模擬之前的準備工作
在建模之前，首先弄清楚能源模擬最終要回答什麼樣的問題，不要企圖同一個模型解決所有的問題，因而要儘可能的明確問題，簡化模型！忽略掉與問題無關的一切因素，這樣不僅有利於節省建模的時間，加快模擬的速度，也有利於讓模擬的結果更加直觀說明問題。
搞清楚計算的目的
在建模之前，首先弄清楚能源模擬最終要回答什麼樣的問題，不要企圖同一個模型解決所有的問題，因而要儘可能的明確問題，簡化模型！忽略掉與問題無關的一切因素，這樣不僅有利於節省建模的時間，加快模擬的速度，也有利於讓模擬的結果更加直觀說明問題。
Think complicated but model simply。
簡化的通常途徑有：
相同樓層的合併
同一朝向的周邊區合併成同一個區
內部區域通常合併成同一個分區 這樣簡化的結果通常會使模型中空氣處理系統（終端）的數量少於實際建築中的數量，此時，需要進一步處理模型中的系統：將多個系統合併到同一個模型中，該模型的容量等於各個系統容量的加和，性能參數等於各個系統的平均。
建築場地信息和氣象數據
包括建築的經度、緯度、海拔高度等建築場地最基本的信息，以及相鄰的可能對你要分析的建築形成遮擋的建築、構造、或景觀，搞清楚它們的幾何尺寸，與分析建築的相對位置。當地的氣象資料參考上一講關於氣象參數的說明。
建築外形、結構、材料及相互之間的遮擋
模擬程式只對那些可能傳遞或儲存（散發）熱量的牆體、屋頂和地板感興趣。我們需要知道所分析建築每一個傳熱表面的幾何尺寸、構造、材料等信息，而後僅僅選擇最重要部分進行建模，比如有的人忽略掉女兒牆、非空調區域的圍護結構等。但一般而言，都需要包含窗戶玻璃的性能、窗戶的尺寸、遮陽（overhangs或fins）等數據。
建築的運營及時刻表
對建築運行規律的把握，有助於模擬的結果更加準確，更加接近實際的情況。建築運行的規律體現為各種時刻表，比如大樓工作人員何時開始工作，何時下班，學校上半年和下半年以及中間的假期，每個星期的日程安排等，室內設定溫度，空調系統和室內其它設備的運行時刻表。eQuest根據不同的建築類型（辦公建築、住宅建築、商場寫字樓、別墅等）設定相應的默認運行時刻表，當選擇不同的建築類型時，後面與該類建築相關的所有設定都會關聯改變。
內部負荷
在大型建築，或一些特殊的建築中（計算機房、珠寶家具陳列室等），室內人員、設備、照明的發熱量對室內負荷有較大的影響，同時它們自身的電耗也占據建築總體電耗相當大的比例。事實上，建築內部負荷會使大型建築對室外氣候的影響變得遲鈍。更為重要的是，所有提高能效的策略都會直接或間接的受到室內負荷的影響。eQuest依據不同的建築類型，已經設定了比較合理的室內負荷默認值，但經驗豐富的用戶還是需要比較小心的使用這些默認值。關於這些負荷的工業標準數據來源於ASHRAE手冊（Handbook of Fundamentals），或者到LBNL的網站上也能找到相關的信息。
空調系統各設備及性能
對於空調建築而言，空調系統無疑是整個建築能源系統中最重要的部分，該部分的性能幾乎會影響其它所有的能效策略。eQuest空調系統部分的默認值是依據California’s Title 24能源標準設定的。如果可能，都應該從設計工程師，或者製造廠商那裡獲得各個設備的真實效率數據。現在大部分的空調設備製造商都會在自己的網上發布設備的性能數據。
公用事業費率
eQuest一個很強的能源仿真功能就在於它能夠預測逐時電力的需求特徵，如果知道具體的電價（或其它能源價格），就可以直接計算每年的能源費用。eQuest默認的費率是California一個州的能源價格體系，能源仿真所需的其它地方的公用事業費率信息，可以通過BDL語言，按照其特定的語法寫入到txt檔案中，讓eQuest在模擬中自動調用。該語法結構和解釋在安裝eQuest軟體時，已經寫入到C（您的安裝盤符）:eQuestPrograme FilesRates 檔夾中，檔案名稱為DOE2-BDL Utility Rate Documentation.pdf。ReadMe.txt檔敘述了製作各個地方公用事業費率體系的詳細過程。
[教學] 其它能源模擬軟體開發介紹
建築的能耗分析對建築節能設計非常重要,設計人員需要根據計算的結果進行設計方案的調整和最佳化。當前，中國大陸外對建築能耗計算方法的研究和軟體的開發也屢見不鮮。計算方法已經非常成熟,比較知名的軟體也非常多。比如國外的DOE-2、EnergyPlus,中國大陸的CHEC、DEST等。
DOE-2
DOE-2是美國勞倫斯伯克力國家實驗室開發的能耗分析模擬軟體,包括負荷計算模組、空氣系統模組、機房模組、經濟分析模組。它可以提供整幢建築物每小時的能量消耗分析,用於計算系統運行過程中的能效和總費用,也可以用來分析圍護結構（包括屋頂、外牆、外窗、地面、樓板、內牆等）、空調系統,電器設備和照明對能耗的影響。Doe-2的功能非常全面而強大，經過了無數工程的實踐檢驗,是國際上都公認的比較準確的能耗分析軟體,並且該軟體是免費軟體，使用人數和範圍非常廣泛。
DOE-2的輸入方法為手寫編程的形式，要求用戶手寫輸入檔案，輸入檔必須滿足其規定的格式，並且有關鍵字的要求。DOE-2輸入、輸出檔格式均為英文，且格式要求比較嚴格，對於中國用戶來說不易上手。但DOE-2有大量的資料庫和研究文獻,用戶可以通過學習比較詳細的了解運用。目前還有很多基於DOE-2上開發的軟體，比如下文介紹的VisualDOE、eQUEST、PowerDOE等。
VisualDOE
VisualDOE是一款基於DOE-2開發的標準的建築能耗模擬軟體。這款軟體可以幫助建築師或者設備工程師進行建築的能耗模擬，設計方案的選擇，還可以進行美國綠色建築標準中能耗分析部分的評價。
VisualDOE可以模擬包括照明，太陽輻射，暖通系統，熱水供暖等建築所有主要的能耗。並可以 從DOE-2輸出檔中自動提取計算結果。相對與DOE-2來說，用戶可以比較容易的上手使用。但是軟體的輸人格式DOE-2的輸入語言，因此用戶需要了解一些DOE-2輸入檔案的格式規則，對於需要模擬複雜的高級用戶，用戶需要手動修改輸入檔。目前軟體為全英文版,尚未出現比較成熟的漢化版本。
eQUEST
eQUEST同樣是一款基於DOE-2基礎上開發的建築能耗分析軟體,它允許設計者進行多種類型的建築能耗模擬,並且也向設計者提供了建築物能耗經濟分析、日照和照明系統的控制以及通過從列表中選擇合適的測定方法自動完成能源利用效率。
這款軟體的主要特點是為DOE-2輸入檔的寫入提供了嚮導。用戶可以根據嚮導的指引寫入建築描述的輸入檔。同時,軟體還提供了圖形結果顯示的功能,用戶可以非常直觀的看到輸入檔生成的二維或三維的建築模型,並且可以查看圖形的輸出結果。目前該軟體為全英文版，沒有比較成熟的漢化版本。
PowerDOE
PowerDOE是基於DOE-2基礎上開發的一款比較先進和成熟的建築能耗分析軟體,其基本功能和上述軟體基本相同,主要特點是採用了互動式的Windows接口進行輸入和輸出,比較容易上手操作。
EnergyPlus
EnergyPlus是美國勞倫斯克力國家實驗室開發出了最新的建築能耗模擬分析程式,1996年開始研製開發，2001年投入使用。這款軟體的主要特點有:採用集成同步的負荷/系統/設備的模擬方法;在計算負荷時,用戶可以定義小於他的時間步長,在系統模擬中,時間步長自動調整;採用熱平衡法模擬負荷;採用CTF模組模擬牆體、屋頂、地板等的瞬態傳熱;採用三維有限差分土壤模型和簡化的解析方法對土壤傳熱進行模擬;採用聯立的傳熱和傳質模型對牆體的傳熱和傳濕進行模擬;採用基於人體活動量、室內溫溫度等參數的熱舒適模型類比熱舒適度;採用各向異性的天空模型以改進傾斜表面的天空散射強度;先進的窗戶傳熱的計算,可以模擬包括可控的遮陽裝置、可調光的電鉻玻璃等;日光照明的模擬,包括室內照度的計算、眩光的模擬於環路的可調整結構的空調系統模擬,用戶可以模擬典型的系統,而無需修改源程式;原始碼開放,用戶可以根據自己的需要加入新的模組或功能。
因為軟體相對比較新,且功能非常複雜,比較適合研究和二次開發。
CHEC
CHEC是中國建築科學研究院建築工程軟體研究所節能中心於2002年開始研發,2003年投入使用的節能設計分析軟體。這款軟體採用DOE-2軟體作為計算核心，完全按照《夏熱冬冷地區居住建築節能設計標準》進行編制。
CHEC軟體最大的特點是便捷的輸入方式，設計師可以採用自己繪製的CAD圖紙直接進行模型數據的轉換,無需用戶手寫輸入。同時,CHEC軟體和中國大陸的多種建築軟體都有接口,可以直接提取模型數據。CHEC軟體可以對建築的體形、朝向、圍護結構的構造進行量化分析,生成有詳盡建築概況,窗牆比,圍護結構熱工參數的計算報告,對用戶的節能設計進行指導和改進。同時,CHEC軟體為用戶提供了強大的資料庫支持,可供用戶隨時進行材料的選擇和調整。CHEC通過調用DOE-2核心,模擬全年的氣象數據,進行全年的動態能耗模擬分析,生成詳盡的空調採暖全年能耗報告。
CHEC軟體比較注重和各地的節能規範相結合,注重各地的材料使用和氣候差異,可以生成完全符合各地審查規範要求的計算報告書。目前CHEC軟體在全國的使用非常廣泛。
DeST
DeST是由清華大學空調實驗室研製開發的面向暖通空調設計者的集成於AutoCAD上的輔助設計計算軟體。DeST建築描述界面上可視化的所見即得的建築樓層和房間劃分圖形接口,並且直接嵌入在AutoCADR14中,DeST的計算模組也全部集成於Auto-CADR14。DeST作為面向設計的模擬分析工具,充分考慮設計過程的階段性,提出“分階段設計,分階段模擬”的思路,在設計的各個階段,通過建築模擬、方案模擬、系統模擬、水據模擬的數據結果對其進行驗證,從而保證設計的可靠性。DeST通過採用逆向的求解過程;基於全工況的設計,DeST在每一個設計階段都計算出逐時的各項要求(風量、送風狀態、水量等等),使得設計可以從傳統的單點設計拓展到全工況設計;DeST採用了各種集成技術並提供了良好的接口.因此可以比較容易方便地套用到工程實際中。
套用方面
DOE-2、EnergPlus、VisualDOE、eQUEST、PowerDOE、DEST這些軟體的計算方法一般都是基於動態的環境;為了保證計算結果的準確度,軟體大多都需要室外逐時的氣象數據或典型氣象年數據,而且需要儘可能詳細的體型描述數據及相應的熱工性能數據。在我國,由於對用於建築熱工的氣象數據沒有統一的格式,所以套用這些軟體時要求必須將氣象數據進行轉換,其它的比如建築體型的描述,材料熱物性參數的設定,採暖製冷形式,溫度分區等,對於一般設計人員來說,輸入過於繁瑣。在初步設計階段,由於很多條件無法確定,設計人員更是無出利用這些軟體工具對方案進行能耗分析和節能最佳化。 針對這些情況,CHEC軟體的開發就基於DOE-2能耗計算核心,為計師提供了優秀的互動式功能輸入接口,無論是在初步設計階段還是施工圖階段都能對設計方案進行能耗分析和方案最佳化。同時採集了中國各城市近30年的氣象資料,並且由專業人員轉換成典型氣象年數據,套用於CHEC軟體的能耗模擬計算。CHEC軟體在實際設計套用過程中,非常注重減少消耗在數據輸入上的時間,不僅提供了擁有自主著作權的PKPM模型平台,而且也已經開發了直接嵌入AutoCAD,進行模型輸入、節能設計計算和方案最佳化選擇等全部功能集成在AutoCAD下完成,更加符合建築師的操作習慣。最重要的是,CHEC軟體能與國家及各省市的建築節能設計標準、建築節能設計審查緊密結合,生成符合要求的詳細的建築節能設計分析報告書和審查備案登記表等;CHEC軟體不僅是一個單純的計算軟體,而是從設計角度考慮,幫助設計師在設計各個階段結合能耗分析完成方案選擇和方案最佳化,根據經濟指針分析確定綜合性能較好的節能設計方案。
