模擬軟體

本研究欲將選中的每一件綠建築案例的建築外殼、空調以及照明系統的設計資料輸入建築 環境與能耗模擬軟體，進行案例的能耗與室內環境品質解析。使用的能耗模擬軟體為EnergyPlus 以及DIALux。

壹、EnergyPlus

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3-3 為 EnergyPlus 實體和算例結果的螢幕顯示。

圖 3-3 EnergyPlus 實體和算例結果的螢幕顯示 (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

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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。

圖 3-4 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 3-4 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 含有熱 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。

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3-5 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

建築描述 Energy Plus

模擬管理

計算結果

Window 5

COMIS

地面熱傳遞 添加模塊

SPARK

TRNSYS

污染模塊 添加模塊

熱質 建築

平衡 系統

模擬 模擬

區域 邊界條件

反饋

建 築 描 述

第三方 用 戶 界 面

演 示 結 果

數據

數據

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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 3-5 EnergyPlus 整體模擬管理 (資料來源：EnergyPlus Documentation，2012)

貮、DIALux

DIALux 是由一個二十人組成的團隊，結合多家世界著名的廠商如 Philips、BEGA、THORN、

ERCO、OSRAM、Meyer、Louis Poulsen 等，針對照明規劃設計所發展的專業照明軟體。DIALux 可通過網路下載全球不同廠牌的產品型錄，進行照明設計和計算，且可以精確計算出實際所需 的照度，並提供完整的報表及 3D 虛擬實境圖，實體和算例結果的螢幕顯示如圖 3-6 所示。本 研究使用 DIALux 做為評估模擬案例在只使用人工照明，不考慮自然採光的情況下，辦公室工 作面的照度是否有達到要求的最低照度，並結合EnergyPlus 模擬計算出的辦公室自然採光照度，

做為模擬案例工作面實際使用的總照度。

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圖 3-6 DIALux 實體和算例結果的螢幕顯示

(資料來源：本研究實際模擬情況)

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