使用軟體

目前建築能耗模擬軟體有美國的 E-QEUST、ENERGYPLUS，日本的 HASP、

英國的 ESP-r 及中國的 Dest。其中 ENERGYPLUS 是所有軟體中最普遍使用的。Zhai 等人[20]使用 EnergyPlus 模擬了不同複合通風建築來預測室內溫度與自然通風量。

圖 4-1 顯示模擬結果相當接近實測結果，印證了 EnergyPlus 模擬複合通風建築的準 確性。國際上許多研究複合通風建築性能的論文，也都使用 EnergyPlus 做為模擬軟 體。有鑒於此，本計畫也採用 EnergyPlus 進行複合通風的性能模擬。

圖 4-1 EnergyPlus 的模擬複合通風建築的結果與實測值比較 (資料來源: De Dear 等，1998[20])

EnergyPlus 是在美國能源部資助下，結合原 DOE-2 和 BLAST 建築耗能分析程 式，所發展的一個全新的建築耗能分析軟體。EnergyPlus 採用全新的模組式結構，

方便使用者增加新的模組。輸入和輸出檔為簡單的 ASCII 文本檔，使用者可以根據

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自己的需要進行使用者圖形介面設計。EnergyPlus 於 2001 年正式推出第一個版本，

在開發人員不斷的維護、修改以適應各種新出現的問題，目前已推出第八版。圖 4-2 為 EnergyPlus 實體和算例結果的螢幕顯示。

圖 4-2 EnergyPlus 實體和範例結果的螢幕顯示 (資料來源：本研究實際模擬情況)

EnergyPlus 是一個呈現整體思維的模擬系統，它會先根據使用者定義的氣候條 件、外牆結構以及所要控制的室內溫度、濕度、照明密度、人數、設備發熱量等，

通過熱質平衡模組進行負荷計算，並把負荷計算結果傳遞給建築系統模組，計算該 負荷狀況下暖氣或冷氣系統所需的負荷量，並將該設備負荷在下一個時間步長(time step)回饋給熱質平衡模組，最後根據模擬計算結果，比較設備負荷與房間負荷的匹 配情況做相應的調整。由於室內空氣溫度的精確預測是節能系統設計的關鍵，系統 容量、設備選型和人體熱舒適性等都依賴於室溫。EnergyPlus 通過使用同步處理技 巧，解決了 BLAST 和 DOE-2 模擬中，沒有從 HVAC 模組到負荷計算的反饋，而 導致室內空氣溫度預測不準確此一問題。

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圖 4-3 EnergyPlus 整體程序的結構 (資料來源：EnergyPlus Documentation，2012)

EnergyPlus 整體程序的結構如圖 4-3 所示。最外層為模擬管理，主要是控制所 有模擬情境在不同模擬週期的相互作用，如小時、天、月、季度和年，甚至幾年。

單一模擬模組通過模擬管理連接起來，完成初始化、模擬、保存記錄或結果輸出等 功能。模擬管理具有以下特點：每一個模組是獨立的並以此物件為基礎，輸入資料 可控和易於添加新模組等。EnergyPlus 有熱質平衡模擬和建築系統模擬二個模擬系 統來控制整個模擬過程。EnergyPlus 中建築熱負荷的計算方法是基於熱平衡法，假 設每個區域的空氣能夠很好的混合，溫度均勻一致。儘管這不能準確反映物理事實，

但在現階段，CFD 與 ES 沒能很好結合的情況下，只能作此假設，另外，還有一 些關於區域傳熱表面的假設：區域表面溫度一致、表面的長波輻射和短波輻射相同、

表面為散射輻射表面、沿厚度方向一維導熱等。建築系統模擬處理熱質平衡模擬與 HVAC 模組以及設備之間的聯繫，控制 EnergyPlus 和 SPARK、COMIS、TRNSYS 等模組之間的資料交換。

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EnergyPlus 整體模擬管理包括表面熱平衡管理、空氣熱平衡管理和建築系統模 擬管理等，如圖 4-4 所示。表面熱平衡模型類比內外表面熱平衡，熱平衡和邊界條 件的相互連接，熱傳、對流、輻射和質傳遞(水蒸氣)的影響等；空氣品質平衡模型 處理各種質流，例如送風、排風和滲風，它實現了區域空氣熱質問題的求解，並且 估算了直接對流的熱，與 COMIS 的連結可以實現多區空氣流動、滲風和室內污染 物輸出的計算。建築系統模擬管理的主要特點是負荷、系統、設備的同步模擬、模 組化以及可拓展性。在熱質平衡管理完成一個時間步長(time step)的模擬計算以後，

啟用建築系統模擬管理，其控制著 HVAC 系統、設備和部件等，並且能夠修正區 域的空氣溫度和濕度等。與 DOE-2 和 BLAST 的順序模擬方法不同，EnergyPlus 在 建築系統模擬管理方面沒有嚴格限制的邊界條件，顯得更加靈活。

圖 4-4 EnergyPlus 整體模擬管理

(資料來源：EnergyPlus Documentation，2012)

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