Designbuilder的应用

徐昊，武宏博，问俊杰，覃唐江

石河子大学水利建筑工程学院，新疆石河子 832003

摘要：DesignBuilder是一款针对建筑能耗动态模拟程序(EnergyPlus)开发的综合用户图形界面模拟软件。它可以应用在设计过程中的任何阶段，通过提供性能数据来优化设计和评估，甚至在设计初期整个设计还未确定时就可以开展。DesignBuilder适用于建筑师、暖通工程师、能源顾问公司和大学等研究机构。

摘要：DesignBuilder 图形 模拟软件

1. DesignBuilder的概念和主要用途

1.1 DesignBuilder概念：

它非常容易使用，通过它强大的功能，即使非专业用户也可以快速建模复杂的建筑。使用数据模板，您可以通过从下拉列表中选择，将一般建筑结构、建筑内部人员的活动和照明系统加载到您的模型中。相同类型的构建可以反复使用，也可以添加到模板中。这个功能可以与数据库连接，从而对建筑及其周围区域进行改变。在设计和评价过程的阶段，可以对每个建筑模型进行详细的设置。

DesignBuilder采用了最新的EnergyPlus的计算程序来计算建筑物的能耗模拟。计算结果可以有选择的以图形或者表格形式应用到其他程序中。EnergyPlus是美国能源部(DOE)开发的全新计算程序。它不仅吸收了DOE-2和BLAST的优点，并且具备很多新的功能。EnergyPlus被认为是用来替代DOE-2的新一代的建筑能耗分析软件，可以用来对建筑的采暖、制冷、照明、通风以及其它能流进行全能耗模拟分析和经济分析。^[1]

1.2 DesignBuilder用途：

1.从过热、能耗、视觉效果等方面对围护结构相关设置项目进行评价。
2.检查和优化自然光的使用，模拟照明控制系统，计算照明节能。
3.利用CFD模块计算建筑内外场的速度、温度和压力分布。
4.站点布局的可视化和阴影。
5.模拟建筑的自然通风。
6.暖通设计，包括采暖和制冷设备容量的计算。
7.为演示会议设计辅助工具。
8.建筑能耗模拟教学的应用。
9.DesignBuilder使用一个易于操作的OpenGL固体建模器。从而在三维空间中配置一个块体，通过绘制和剪切可以直观地制作出建筑模型。它可以在视觉上控制建筑部件的厚度、房间面积和体积。
10.CFD特征结合仿真模型，基于Energyplus输出数据定义CFD边界条件。
11.英国EPCS(3级和4级)采用SBEM方法计算。自然通风模拟。利用一对照明控制系统对照明节能进行模拟计算。遮阳可以通过百叶窗、悬挂遮阳、侧面遮阳、内部遮阳和窗帘设置来实现。所有模拟数据可以以一年、一个月、一天、一小时或更短的时间间隔显示。建筑能耗是指燃料或电力的消耗，室内温度、气象数据、传热和其他围护墙、屋顶和通风、供热和制冷负荷、二氧化碳的产生以及供热或制冷设备的能力，是指当地的气象数据。^[2]
12.CompactHVAC提供了一个简单的方法来执行一个常用的加热和冷却系统的细分析。可导入CAD数据或扫描图纸，可导入gbXMI格式的三维CAD模型。通过参数分析面板，可以在其作用范围内调整设计参数，分析其作用效果。
13.输出建筑设计的渲染和动画，包括阴影效果。
14.Designbuilder包括最新的ASHRAE世界气象数据和站点数据(4,429组数据)。EnergyPlus提供每小时免费的天气文件。

1. 2.designbuilder模块功能介绍

2.1 designbuilder V3模块功能介绍

1.Visualisation-OpenGL三维渲染和报告
2.Simulation--EnergyPlus动态热模拟
3.HVAC--详细的EnergyPlus HVAC模拟
4.CFD--风环境计算
5.Daylighting--采光计算和报告

2.2 designbuilder可视化模块功能介绍

通过DesignBuilder的可视化功能，可以花最少的时间得到鲜明的真实质感的图像。

2.3 designbuilder HVAC模块功能介绍

Designbuilder v3提供更专业、更灵活的方式访问EnergyPlus暖通模型，采用完整的ASHRAE90.1标准暖通系统类型，进行气体负荷和水路分析。

2.4 designbuilder日照分析模块功能介绍

采用国际公认的美国Radiance采光分析核心，绘制等照度线、计算平均采光系数等，通过Energyplus采光节能分析，可以缩短人工照明时间从而降低能源消耗，减少碳排放。采用Radiance渲染生成逼真的采光分析图，依据LEED EQ8.1,BREEAM HW1 and GreenStar IEQ4标准出具详细报告。

2.5 DesignBuilder CFD

建筑物模型中整合CFD的概念，它可以模拟建筑内外的空气流动和温度环境。

3.小结

DesignBuilder适合新人上手，并且界面十分简洁，给予新人也有较好的上手基础，即使是非专业用户也可将复杂的建筑物迅速进行模型化，并对其进行数据模拟，得到多方面的模拟数据需求，大大减缓了数据难测，难算等数学难题。

1] 张伟伟. (2012). ECOTECT与Designbuilder在能耗模拟方面的比较研究. (Doctoral dissertation, 南京大学).

2] 许倩语, 宋文武, 江竹, 魏立超, & 杨秀鑫. (2016). 基于designbuilder的外墙保温对办公建筑室内热环境的影响研究. 门窗(6), 11-12.