建筑能耗在西方發(fā)達(dá)國(guó)家占社會(huì)總能耗的30%以上。自改革開放以來(lái)，隨著我國(guó)城市建設(shè)突飛猛進(jìn)，建筑能耗也十分巨大，達(dá)到20%以上，這一比例還將上升。1973年中東石油危機(jī)引起西方國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能的重視，提高建筑能耗特別是HVAC系統(tǒng)能耗的利用效率一直是主要的挑戰(zhàn)之一。我國(guó)政府也十分重視建筑節(jié)能工作。
建筑節(jié)能必須從建筑方案規(guī)劃、建筑設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開始。不同的建筑造型、不同的建筑材料、不同的建筑設(shè)備系統(tǒng)可以組合成很多方案，要從眾多方案中選出最節(jié)能的方案，必須對(duì)每個(gè)方案的能耗進(jìn)行估計(jì)，這就是建筑能耗模擬技術(shù)。一類模擬技術(shù)采用靜態(tài)簡(jiǎn)化方法，如度-日數(shù)法和BIN方法。但是建筑物的傳熱過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，建筑物的得熱和失熱是隨時(shí)隨地隨著室外氣候條件的變化而變化的，采用靜態(tài)方法會(huì)引起較大誤差。建筑能耗不僅僅依賴于維護(hù)結(jié)構(gòu)和HVAC系統(tǒng)、照明系統(tǒng)的單獨(dú)的性能，并且依賴于它們的總體性能。大型建筑非常復(fù)雜，建筑與環(huán)境、系統(tǒng)以及機(jī)房存在動(dòng)態(tài)作用，這些都需要建立模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和分析。因此動(dòng)態(tài)計(jì)算建筑的采暖和空調(diào)能耗以及分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)和采暖空調(diào)設(shè)備對(duì)采暖和空調(diào)能耗的影響，是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的必要工作之一。當(dāng)然，動(dòng)態(tài)的能耗模擬必須以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)。
目前國(guó)內(nèi)外比較流行的能耗模擬軟件是DOE，在具體工程和建筑節(jié)能規(guī)范編制中都有應(yīng)用
1DOE的發(fā)展
建筑能耗模擬領(lǐng)域的基礎(chǔ)性進(jìn)展幾乎都得到美國(guó)政府的支助。這些支助來(lái)自美國(guó)郵政部（POD），能源部（DOE），以及國(guó)防部（DOD）。這些支助的成果就是兩大公用軟件——DOE-2和BLAST
意識(shí)到能耗計(jì)算的準(zhǔn)確性要求，ASHRAE于1965年成立了能耗委員會(huì)，該委員會(huì)于1969年更名為能量需求任務(wù)組（TGER）。TGER研究了當(dāng)時(shí)其它團(tuán)體的計(jì)算機(jī)程序，這些程序都是專用的，因此TGER認(rèn)為有必要開發(fā)公用的計(jì)算程序。
1973年石油危機(jī)使在建筑能耗分析程序方面的興趣高漲。TGER認(rèn)為，全年逐時(shí)能耗計(jì)算需要包含動(dòng)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)計(jì)算，需要一種開發(fā)逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)的方法，需要機(jī)房設(shè)備滿負(fù)荷及部分負(fù)荷下性能的數(shù)學(xué)表達(dá)，需要計(jì)算系統(tǒng)周期壽命費(fèi)用的方法。TGER不寫任何代碼，只把工作重點(diǎn)放在開發(fā)計(jì)算的邏輯步驟和算法上。
第一個(gè)公用程序是General American Transportation Corporation為POD開發(fā)的，并且采用了權(quán)系數(shù)法。美國(guó)航空航天局對(duì)該程序進(jìn)行了改進(jìn)并改名為NECAP。1976年，勞倫斯伯利里實(shí)驗(yàn)室（LBL），Los Almas科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（LASL）和Argon國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ANL），在加州能量管理委員會(huì)（CEC）和ERDA的支助下，聯(lián)合CCB及其它顧問公司對(duì)NECAP進(jìn)行了升級(jí)。他們加入了Total Energy Plant 模擬程序，幾個(gè)HVAC系統(tǒng)，并引入了建筑設(shè)描述語(yǔ)言（BDL）。升級(jí)版本被更名為CAL-ERDA。CEC在從LBL得到最終產(chǎn)品后，把它作為官方能耗程序，并更名為CAL/CON。同時(shí)，ERDA更名，程序也更名為DOE1.3。LBL在美國(guó)能源部DOE支助下，很快發(fā)布了DOE1.4，并很快在DOE2.0中修改了程序中中央機(jī)房部分。DOE后來(lái)的改進(jìn)包括加入各種HVAC系統(tǒng)以及日光分析。DOE的維護(hù)和補(bǔ)充一直由勞倫斯伯利里實(shí)驗(yàn)室（LBL）負(fù)責(zé)，目前版本是2.1E。
DOE應(yīng)用極為廣泛。Windows操作系統(tǒng)流行以后，美國(guó)一些公司為DOE開發(fā)了Windows版本（http://www.eley.com）,當(dāng)然這些版本已經(jīng)商業(yè)化了。
1995年，DOE開始了一項(xiàng)新的計(jì)劃，就是開發(fā)EnergyPlus。EnergyPlus融合了BLAST和DOE2的優(yōu)點(diǎn)。
2 DOE的結(jié)構(gòu)及建筑描述語(yǔ)言（BDL）
2.1 DOE的結(jié)構(gòu)
DOE采用LSPE結(jié)構(gòu)，即包括負(fù)荷計(jì)算模塊、空氣系統(tǒng)模塊、機(jī)房模塊、經(jīng)濟(jì)分析模塊。
負(fù)荷模塊利用建筑描述信息以及氣象數(shù)據(jù)計(jì)算建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷。冷熱負(fù)荷，包括顯熱和潛熱，與室外氣溫、濕度、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射、人員班次、燈光、設(shè)備、滲透、建筑結(jié)構(gòu)的傳熱延遲以及遮陽(yáng)等因素有關(guān)。負(fù)荷計(jì)算采用了權(quán)系數(shù)法。
空氣系統(tǒng)模塊利用負(fù)荷模塊的結(jié)果以及用戶輸入的系統(tǒng)描述信息，確定需要系統(tǒng)移去或加入的熱量。該模塊考慮了新風(fēng)需求、系統(tǒng)設(shè)備控制策略、送回風(fēng)機(jī)功率以及系統(tǒng)運(yùn)行特性。
機(jī)房模塊利用系統(tǒng)模塊結(jié)果以及用戶輸入的設(shè)備信息，計(jì)算建筑及能量系統(tǒng)的燃料耗量和耗電量。該模塊考慮了部分負(fù)荷性能。
經(jīng)濟(jì)模塊進(jìn)行壽命周期分析。輸入數(shù)據(jù)通常包括建筑及設(shè)備成本、維護(hù)費(fèi)用、利率等。
2.2 建筑描述語(yǔ)言（BDL）
以上4個(gè)模塊順序執(zhí)行，后面模塊要利用前面模塊的結(jié)果。當(dāng)然，每次不一定要運(yùn)行4個(gè)模塊，這取決于模擬目標(biāo)，如果只考慮建筑冷熱負(fù)荷，則可以只運(yùn)行第1個(gè)模塊。相應(yīng)于以上4個(gè)模塊，DOE有LDL、SDL、PDL以及EDL程序，當(dāng)然還有1個(gè)總控程序BDLCTL。用DOE進(jìn)行建筑能耗模擬時(shí)，除了氣象數(shù)據(jù)保存在單獨(dú)的文件外，所有的信息，包括地理位置、建筑描述、材料特性，運(yùn)行班次、設(shè)備性能等都組織在1個(gè)文件名后綴為inp的文件里。所有的指令、輸入信息都用建筑描述語(yǔ)言BDL描寫。如果完整進(jìn)行1次模擬，指令可按圖2組織，每個(gè)模塊中填入相應(yīng)的指令。
BDL指令格式為：
U-name = Command
Keyword = Value
………
Keyword = Value ..
其中U-name是用戶指定的名稱，Command是指令類型，它也決定了下面的數(shù)據(jù)輸入，“..”是指令結(jié)束符，是必需的。比如，如果定義1個(gè)房間的4面墻，其東南西北墻的U-name可以分別指為wall-e、wall-s、wall-w、wall-n，而Command就是WALL，對(duì)應(yīng)于WALL，有X、Y、WIDTH、AZ等定義坐標(biāo)、寬度以及方位角的關(guān)鍵詞。描述其他信息的指令類似。在LDL、SDL、PDL以及EDL模塊中，各自有非常豐富BDL指令類型，恕不在此一一介紹。除了輸入模擬需要信息的指令外，每個(gè)模塊的計(jì)算結(jié)果可以按用戶要求通過相應(yīng)的指令輸出。
3 DOE應(yīng)用
除美國(guó)外，DOE在40多個(gè)國(guó)家都得到采用。我國(guó)最近在編制《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》時(shí)采用了DOE[8]，一些地方節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)也采用了DOE。作者對(duì)重慶某合資汽車空調(diào)器公司的行政辦公樓進(jìn)行了冷熱負(fù)荷模擬。
3.1 建筑概況
該建筑包括接待室、董事室、經(jīng)理室、后勤辦公、財(cái)務(wù)辦公、會(huì)議室、資料室、文印室，廚房、食堂、儲(chǔ)藏室等。設(shè)置空調(diào)的房間包括所有辦公室、接待室、會(huì)議室和食堂。整個(gè)建筑共2層，層高3.9米，總面積1560m2，其中空調(diào)面積1266m2。
外墻體：材料為白色瓷磚、水泥沙漿、磚、石灰水泥沙漿；厚度分別為0.01、0.02、0.24、0.02米。其中瓷磚導(dǎo)熱系數(shù)2.91W/m.K，水泥沙漿0.93W/m.K，磚0.87 W/m.K，石灰水泥沙漿0.87 W/m.K。
內(nèi)墻體：材料為水泥沙漿、磚12、石灰水泥沙漿。厚度為0.02、0.12、0.02米。
樓板：材料為水泥沙漿、鋼筋混凝土、石灰水泥沙漿。其鋼筋混凝土導(dǎo)熱系數(shù)1.74W/m2.K
外玻璃窗：?jiǎn)螌硬Ａт摯啊?BR> 屋頂：材料為水泥板、空氣層、防水層、水泥沙漿、水泥爐渣、空心樓板；厚度為0.03、 0.18、0.01、0.02、0.07、0.12米。
地面：混凝土。
3.2 運(yùn)行班次及參數(shù)設(shè)定
制冷運(yùn)行期5月~9月。供熱運(yùn)行期為1、2、3、11及12月。每周運(yùn)行5天，周一~周五。每天運(yùn)行時(shí)間為：辦公室和接待室8-18點(diǎn)；食堂中午12-13點(diǎn)；會(huì)議室使用時(shí)間不確定性大，本文設(shè)為每周一的9-12點(diǎn)。
室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為：冬季20℃，夏季24℃。
人員負(fù)荷：顯熱69 W/人，潛熱65W/人。
燈光負(fù)荷：接待室60W/m2，辦公室40 W/m2，會(huì)議室40 W/m2，食堂20 W/m2。
設(shè)備負(fù)荷：接待室10 W/m2，辦公室25 W/m2，會(huì)議室10 W/m2，食堂25 W/m2。
人員密度：接待室0.13人/ m2，辦公室0.2人/ m2，會(huì)議室0.33人/ m2，食堂0.67人/ m2。
3.3 冷熱量計(jì)算結(jié)果
DOE的結(jié)果非常豐富，4個(gè)模塊都可以有相應(yīng)的結(jié)果輸出，用戶可以根據(jù)需要設(shè)定輸出的內(nèi)容?？梢詫?duì)每面墻、窗列出逐時(shí)負(fù)荷以研究建筑的負(fù)荷組成，研究窗墻比對(duì)能耗的影響?？梢粤谐?、房間建筑的逐時(shí)負(fù)荷，以研究建筑的冷熱負(fù)荷分布情況。如果不對(duì)細(xì)節(jié)感興趣，只需要建筑的季節(jié)或全年冷熱耗量，則可以按月給出結(jié)果。建筑師可能只需要考察不同的建筑形式、不同的建筑材料對(duì)能耗水平的影響，那么完成負(fù)荷計(jì)算就夠了。而建筑設(shè)備工程師可能要考察不同的空調(diào)系統(tǒng)、不同的冷熱源系統(tǒng)的能耗，那么就要進(jìn)行其他幾部分的計(jì)算，并輸出相應(yīng)結(jié)果。
4 關(guān)于氣象數(shù)據(jù)
用DOE進(jìn)行建筑能耗模擬，一個(gè)基本前提是具備所在地區(qū)的全年氣象數(shù)據(jù)。DOE需要的逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)依次包括⑴濕球溫度，⑵干球溫度，⑶大氣壓，⑷云量，⑸降雪量，⑹降雨量，⑺風(fēng)向，⑻含濕量，⑼室外空氣密度，⑽室外空氣焓，⑾太陽(yáng)總射強(qiáng)度，⑿太陽(yáng)直射強(qiáng)度，⒀云類，⒁風(fēng)速。另外還需要12個(gè)月的地面溫度數(shù)據(jù)。實(shí)際上以上參數(shù)并不完全獨(dú)立，有的可根據(jù)其它參數(shù)計(jì)算。并且，DOE不一定使用以上全部數(shù)據(jù)，如果原始資料有輻射數(shù)據(jù)，則DOE不使用云量、云態(tài)、降雨和降雪數(shù)據(jù)；只有在原始資料缺少輻射數(shù)據(jù)的情況下，DOE才根據(jù)這些數(shù)據(jù)估計(jì)輻射。DOE采用的時(shí)間是地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，對(duì)中國(guó)而言就是北京時(shí)間。
由于種種原因，我國(guó)缺乏足夠的全年逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)，因此在編制建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，只能依靠美國(guó)的研究機(jī)構(gòu)提供典型年數(shù)據(jù)（TMY2）。遺憾的是，作者發(fā)現(xiàn)[9]，美國(guó)提供的TMY2數(shù)據(jù)在溫度方面比較準(zhǔn)確，但輻射方面代表性差。其原因可能是原始資料的缺陷或者是氣象資料開發(fā)者對(duì)中國(guó)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制不嚴(yán)。因此，在采用美國(guó)提供的TMY2數(shù)據(jù)時(shí)，必須謹(jǐn)慎，特別是在對(duì)輻射負(fù)荷所占比例較大的建筑進(jìn)行模擬時(shí)。
經(jīng)過20多年的發(fā)展完善檢驗(yàn)，DOE本身的準(zhǔn)確可靠性是得到認(rèn)可的，但是，建筑能耗模擬只能在當(dāng)?shù)貧庀髼l件下進(jìn)行。由于美國(guó)提供的TMY2數(shù)據(jù)的缺陷，給各地有關(guān)機(jī)構(gòu)提出了一個(gè)迫切的任務(wù)，就是自主開發(fā)氣象數(shù)據(jù)庫(kù)，這是建筑節(jié)能的基礎(chǔ)工作。
5結(jié)束語(yǔ)
本文介紹了大型建筑能耗模擬軟件DOE的發(fā)展，基本結(jié)構(gòu)和語(yǔ)法，給出了一個(gè)實(shí)例的簡(jiǎn)單模擬結(jié)果。DOE功能強(qiáng)大，可以作為我國(guó)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的可靠而有力的工具。但DOE所需要的基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)需要改進(jìn)或自主開發(fā)。另外DOE還有一個(gè)缺點(diǎn)是界面不是很友好，進(jìn)行建筑描述輸入時(shí)比較麻煩，錯(cuò)誤檢查比較困難，有條件的單位可以通過購(gòu)買可視化版本或者自行開發(fā)來(lái)解決這一問題。
建筑節(jié)能必須從建筑方案規(guī)劃、建筑設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開始。不同的建筑造型、不同的建筑材料、不同的建筑設(shè)備系統(tǒng)可以組合成很多方案，要從眾多方案中選出最節(jié)能的方案，必須對(duì)每個(gè)方案的能耗進(jìn)行估計(jì)，這就是建筑能耗模擬技術(shù)。一類模擬技術(shù)采用靜態(tài)簡(jiǎn)化方法，如度-日數(shù)法和BIN方法。但是建筑物的傳熱過程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，建筑物的得熱和失熱是隨時(shí)隨地隨著室外氣候條件的變化而變化的，采用靜態(tài)方法會(huì)引起較大誤差。建筑能耗不僅僅依賴于維護(hù)結(jié)構(gòu)和HVAC系統(tǒng)、照明系統(tǒng)的單獨(dú)的性能，并且依賴于它們的總體性能。大型建筑非常復(fù)雜，建筑與環(huán)境、系統(tǒng)以及機(jī)房存在動(dòng)態(tài)作用，這些都需要建立模型，進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬和分析。因此動(dòng)態(tài)計(jì)算建筑的采暖和空調(diào)能耗以及分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)和采暖空調(diào)設(shè)備對(duì)采暖和空調(diào)能耗的影響，是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的必要工作之一。當(dāng)然，動(dòng)態(tài)的能耗模擬必須以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)。
目前國(guó)內(nèi)外比較流行的能耗模擬軟件是DOE，在具體工程和建筑節(jié)能規(guī)范編制中都有應(yīng)用
1DOE的發(fā)展
建筑能耗模擬領(lǐng)域的基礎(chǔ)性進(jìn)展幾乎都得到美國(guó)政府的支助。這些支助來(lái)自美國(guó)郵政部（POD），能源部（DOE），以及國(guó)防部（DOD）。這些支助的成果就是兩大公用軟件——DOE-2和BLAST
意識(shí)到能耗計(jì)算的準(zhǔn)確性要求，ASHRAE于1965年成立了能耗委員會(huì)，該委員會(huì)于1969年更名為能量需求任務(wù)組（TGER）。TGER研究了當(dāng)時(shí)其它團(tuán)體的計(jì)算機(jī)程序，這些程序都是專用的，因此TGER認(rèn)為有必要開發(fā)公用的計(jì)算程序。
1973年石油危機(jī)使在建筑能耗分析程序方面的興趣高漲。TGER認(rèn)為，全年逐時(shí)能耗計(jì)算需要包含動(dòng)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)計(jì)算，需要一種開發(fā)逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)的方法，需要機(jī)房設(shè)備滿負(fù)荷及部分負(fù)荷下性能的數(shù)學(xué)表達(dá)，需要計(jì)算系統(tǒng)周期壽命費(fèi)用的方法。TGER不寫任何代碼，只把工作重點(diǎn)放在開發(fā)計(jì)算的邏輯步驟和算法上。
第一個(gè)公用程序是General American Transportation Corporation為POD開發(fā)的，并且采用了權(quán)系數(shù)法。美國(guó)航空航天局對(duì)該程序進(jìn)行了改進(jìn)并改名為NECAP。1976年，勞倫斯伯利里實(shí)驗(yàn)室（LBL），Los Almas科學(xué)實(shí)驗(yàn)室（LASL）和Argon國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ANL），在加州能量管理委員會(huì)（CEC）和ERDA的支助下，聯(lián)合CCB及其它顧問公司對(duì)NECAP進(jìn)行了升級(jí)。他們加入了Total Energy Plant 模擬程序，幾個(gè)HVAC系統(tǒng)，并引入了建筑設(shè)描述語(yǔ)言（BDL）。升級(jí)版本被更名為CAL-ERDA。CEC在從LBL得到最終產(chǎn)品后，把它作為官方能耗程序，并更名為CAL/CON。同時(shí)，ERDA更名，程序也更名為DOE1.3。LBL在美國(guó)能源部DOE支助下，很快發(fā)布了DOE1.4，并很快在DOE2.0中修改了程序中中央機(jī)房部分。DOE后來(lái)的改進(jìn)包括加入各種HVAC系統(tǒng)以及日光分析。DOE的維護(hù)和補(bǔ)充一直由勞倫斯伯利里實(shí)驗(yàn)室（LBL）負(fù)責(zé)，目前版本是2.1E。
DOE應(yīng)用極為廣泛。Windows操作系統(tǒng)流行以后，美國(guó)一些公司為DOE開發(fā)了Windows版本（http://www.eley.com）,當(dāng)然這些版本已經(jīng)商業(yè)化了。
1995年，DOE開始了一項(xiàng)新的計(jì)劃，就是開發(fā)EnergyPlus。EnergyPlus融合了BLAST和DOE2的優(yōu)點(diǎn)。
2 DOE的結(jié)構(gòu)及建筑描述語(yǔ)言（BDL）
2.1 DOE的結(jié)構(gòu)
DOE采用LSPE結(jié)構(gòu)，即包括負(fù)荷計(jì)算模塊、空氣系統(tǒng)模塊、機(jī)房模塊、經(jīng)濟(jì)分析模塊。
負(fù)荷模塊利用建筑描述信息以及氣象數(shù)據(jù)計(jì)算建筑全年逐時(shí)冷熱負(fù)荷。冷熱負(fù)荷，包括顯熱和潛熱，與室外氣溫、濕度、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射、人員班次、燈光、設(shè)備、滲透、建筑結(jié)構(gòu)的傳熱延遲以及遮陽(yáng)等因素有關(guān)。負(fù)荷計(jì)算采用了權(quán)系數(shù)法。
空氣系統(tǒng)模塊利用負(fù)荷模塊的結(jié)果以及用戶輸入的系統(tǒng)描述信息，確定需要系統(tǒng)移去或加入的熱量。該模塊考慮了新風(fēng)需求、系統(tǒng)設(shè)備控制策略、送回風(fēng)機(jī)功率以及系統(tǒng)運(yùn)行特性。
機(jī)房模塊利用系統(tǒng)模塊結(jié)果以及用戶輸入的設(shè)備信息，計(jì)算建筑及能量系統(tǒng)的燃料耗量和耗電量。該模塊考慮了部分負(fù)荷性能。
經(jīng)濟(jì)模塊進(jìn)行壽命周期分析。輸入數(shù)據(jù)通常包括建筑及設(shè)備成本、維護(hù)費(fèi)用、利率等。
2.2 建筑描述語(yǔ)言（BDL）
以上4個(gè)模塊順序執(zhí)行，后面模塊要利用前面模塊的結(jié)果。當(dāng)然，每次不一定要運(yùn)行4個(gè)模塊，這取決于模擬目標(biāo)，如果只考慮建筑冷熱負(fù)荷，則可以只運(yùn)行第1個(gè)模塊。相應(yīng)于以上4個(gè)模塊，DOE有LDL、SDL、PDL以及EDL程序，當(dāng)然還有1個(gè)總控程序BDLCTL。用DOE進(jìn)行建筑能耗模擬時(shí)，除了氣象數(shù)據(jù)保存在單獨(dú)的文件外，所有的信息，包括地理位置、建筑描述、材料特性，運(yùn)行班次、設(shè)備性能等都組織在1個(gè)文件名后綴為inp的文件里。所有的指令、輸入信息都用建筑描述語(yǔ)言BDL描寫。如果完整進(jìn)行1次模擬，指令可按圖2組織，每個(gè)模塊中填入相應(yīng)的指令。
BDL指令格式為：
U-name = Command
Keyword = Value
………
Keyword = Value ..
其中U-name是用戶指定的名稱，Command是指令類型，它也決定了下面的數(shù)據(jù)輸入，“..”是指令結(jié)束符，是必需的。比如，如果定義1個(gè)房間的4面墻，其東南西北墻的U-name可以分別指為wall-e、wall-s、wall-w、wall-n，而Command就是WALL，對(duì)應(yīng)于WALL，有X、Y、WIDTH、AZ等定義坐標(biāo)、寬度以及方位角的關(guān)鍵詞。描述其他信息的指令類似。在LDL、SDL、PDL以及EDL模塊中，各自有非常豐富BDL指令類型，恕不在此一一介紹。除了輸入模擬需要信息的指令外，每個(gè)模塊的計(jì)算結(jié)果可以按用戶要求通過相應(yīng)的指令輸出。
3 DOE應(yīng)用
除美國(guó)外，DOE在40多個(gè)國(guó)家都得到采用。我國(guó)最近在編制《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)》時(shí)采用了DOE[8]，一些地方節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)也采用了DOE。作者對(duì)重慶某合資汽車空調(diào)器公司的行政辦公樓進(jìn)行了冷熱負(fù)荷模擬。
3.1 建筑概況
該建筑包括接待室、董事室、經(jīng)理室、后勤辦公、財(cái)務(wù)辦公、會(huì)議室、資料室、文印室，廚房、食堂、儲(chǔ)藏室等。設(shè)置空調(diào)的房間包括所有辦公室、接待室、會(huì)議室和食堂。整個(gè)建筑共2層，層高3.9米，總面積1560m2，其中空調(diào)面積1266m2。
外墻體：材料為白色瓷磚、水泥沙漿、磚、石灰水泥沙漿；厚度分別為0.01、0.02、0.24、0.02米。其中瓷磚導(dǎo)熱系數(shù)2.91W/m.K，水泥沙漿0.93W/m.K，磚0.87 W/m.K，石灰水泥沙漿0.87 W/m.K。
內(nèi)墻體：材料為水泥沙漿、磚12、石灰水泥沙漿。厚度為0.02、0.12、0.02米。
樓板：材料為水泥沙漿、鋼筋混凝土、石灰水泥沙漿。其鋼筋混凝土導(dǎo)熱系數(shù)1.74W/m2.K
外玻璃窗：?jiǎn)螌硬Ａт摯啊?BR> 屋頂：材料為水泥板、空氣層、防水層、水泥沙漿、水泥爐渣、空心樓板；厚度為0.03、 0.18、0.01、0.02、0.07、0.12米。
地面：混凝土。
3.2 運(yùn)行班次及參數(shù)設(shè)定
制冷運(yùn)行期5月~9月。供熱運(yùn)行期為1、2、3、11及12月。每周運(yùn)行5天，周一~周五。每天運(yùn)行時(shí)間為：辦公室和接待室8-18點(diǎn)；食堂中午12-13點(diǎn)；會(huì)議室使用時(shí)間不確定性大，本文設(shè)為每周一的9-12點(diǎn)。
室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為：冬季20℃，夏季24℃。
人員負(fù)荷：顯熱69 W/人，潛熱65W/人。
燈光負(fù)荷：接待室60W/m2，辦公室40 W/m2，會(huì)議室40 W/m2，食堂20 W/m2。
設(shè)備負(fù)荷：接待室10 W/m2，辦公室25 W/m2，會(huì)議室10 W/m2，食堂25 W/m2。
人員密度：接待室0.13人/ m2，辦公室0.2人/ m2，會(huì)議室0.33人/ m2，食堂0.67人/ m2。
3.3 冷熱量計(jì)算結(jié)果
DOE的結(jié)果非常豐富，4個(gè)模塊都可以有相應(yīng)的結(jié)果輸出，用戶可以根據(jù)需要設(shè)定輸出的內(nèi)容?？梢詫?duì)每面墻、窗列出逐時(shí)負(fù)荷以研究建筑的負(fù)荷組成，研究窗墻比對(duì)能耗的影響?？梢粤谐?、房間建筑的逐時(shí)負(fù)荷，以研究建筑的冷熱負(fù)荷分布情況。如果不對(duì)細(xì)節(jié)感興趣，只需要建筑的季節(jié)或全年冷熱耗量，則可以按月給出結(jié)果。建筑師可能只需要考察不同的建筑形式、不同的建筑材料對(duì)能耗水平的影響，那么完成負(fù)荷計(jì)算就夠了。而建筑設(shè)備工程師可能要考察不同的空調(diào)系統(tǒng)、不同的冷熱源系統(tǒng)的能耗，那么就要進(jìn)行其他幾部分的計(jì)算，并輸出相應(yīng)結(jié)果。
4 關(guān)于氣象數(shù)據(jù)
用DOE進(jìn)行建筑能耗模擬，一個(gè)基本前提是具備所在地區(qū)的全年氣象數(shù)據(jù)。DOE需要的逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)依次包括⑴濕球溫度，⑵干球溫度，⑶大氣壓，⑷云量，⑸降雪量，⑹降雨量，⑺風(fēng)向，⑻含濕量，⑼室外空氣密度，⑽室外空氣焓，⑾太陽(yáng)總射強(qiáng)度，⑿太陽(yáng)直射強(qiáng)度，⒀云類，⒁風(fēng)速。另外還需要12個(gè)月的地面溫度數(shù)據(jù)。實(shí)際上以上參數(shù)并不完全獨(dú)立，有的可根據(jù)其它參數(shù)計(jì)算。并且，DOE不一定使用以上全部數(shù)據(jù)，如果原始資料有輻射數(shù)據(jù)，則DOE不使用云量、云態(tài)、降雨和降雪數(shù)據(jù)；只有在原始資料缺少輻射數(shù)據(jù)的情況下，DOE才根據(jù)這些數(shù)據(jù)估計(jì)輻射。DOE采用的時(shí)間是地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，對(duì)中國(guó)而言就是北京時(shí)間。
由于種種原因，我國(guó)缺乏足夠的全年逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)，因此在編制建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，只能依靠美國(guó)的研究機(jī)構(gòu)提供典型年數(shù)據(jù)（TMY2）。遺憾的是，作者發(fā)現(xiàn)[9]，美國(guó)提供的TMY2數(shù)據(jù)在溫度方面比較準(zhǔn)確，但輻射方面代表性差。其原因可能是原始資料的缺陷或者是氣象資料開發(fā)者對(duì)中國(guó)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制不嚴(yán)。因此，在采用美國(guó)提供的TMY2數(shù)據(jù)時(shí)，必須謹(jǐn)慎，特別是在對(duì)輻射負(fù)荷所占比例較大的建筑進(jìn)行模擬時(shí)。
經(jīng)過20多年的發(fā)展完善檢驗(yàn)，DOE本身的準(zhǔn)確可靠性是得到認(rèn)可的，但是，建筑能耗模擬只能在當(dāng)?shù)貧庀髼l件下進(jìn)行。由于美國(guó)提供的TMY2數(shù)據(jù)的缺陷，給各地有關(guān)機(jī)構(gòu)提出了一個(gè)迫切的任務(wù)，就是自主開發(fā)氣象數(shù)據(jù)庫(kù)，這是建筑節(jié)能的基礎(chǔ)工作。
5結(jié)束語(yǔ)
本文介紹了大型建筑能耗模擬軟件DOE的發(fā)展，基本結(jié)構(gòu)和語(yǔ)法，給出了一個(gè)實(shí)例的簡(jiǎn)單模擬結(jié)果。DOE功能強(qiáng)大，可以作為我國(guó)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的可靠而有力的工具。但DOE所需要的基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)需要改進(jìn)或自主開發(fā)。另外DOE還有一個(gè)缺點(diǎn)是界面不是很友好，進(jìn)行建筑描述輸入時(shí)比較麻煩，錯(cuò)誤檢查比較困難，有條件的單位可以通過購(gòu)買可視化版本或者自行開發(fā)來(lái)解決這一問題。