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DeST 3.0:A new-generation building performance simulation platform

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Building Simulation 2022年第11期15卷 1849-1868页

作者： Da Yan Xin Zhou Jingjing An Xuyuan Kang Fan Bu Youming Chen Yiqun Pan Yan Gao Qunli Zhang Hui Zhou Kuining Qiu Jing Liu Yan Liu Honglian Li Lei Zhang Hong Dong Lixin sun Song Pan Xiang Zhou Zhe Tian Wenjie Zhang Ruhong Wu hongsan sun Yu Huang Xiaohong Su Yongwei Zhang Rui Shen Diankun Chen Guangyuan Wei Yixing Chen Jinqing Peng Building Energy Research Center School of ArchitectureTsinghua UniversityBeijing 100084China School of Architecture Southeast UniversityNanjingJiangsu 210096China School of Environment and Energy Engineering Beijing University of Civil Engineering and ArchitectureBeijing 100044China College of Civil Engineering Hunan UniversityChangshaHunan 410082China School of Mechanical Engineering Tongji UniversityShanghai200092China Beijing Key Lab of Heating Gas SupplyVentilating and Air Conditioning EngineeringBeijing University of Civil Engineering and ArchitectureBeijing 100044China China State Construction Technology Center Beijing 101320China School of Architecture Harbin Institute of TechnologyHarbinHeilongjiang 150090China School of Architecture Xi'an University of Architecture and TechnologyXi'anShaanxi 710055China School of Architecture South China University of TechnologyGuangzhouGuangdong 510641China Institute of Building Environment and Energy China Academy of Building ResearchBeijing 100013China Beijing Key Laboratory of Green Built Environment and Energy Efficient Technology Beijing University of TechnologyBeijing 100124China Key Lab of Built Environment and Energy of Tianjin School of Environmental Science and EngineeringTianjin UniversityTianjin 300350China School of Energy and Power Engineering Nanjing University of Science and TechnologyNanjing 210094China School of Civil Engineering Guangzhou UniversityGuangzhou 510006China Faculty of Computing Harbin Institute of TechnologyHarbinHeilongjiang 150001China Beijing Glory PKPM Technology Co. Ltd.Beijing 100013China Beijing Tangent Software Co. LtdBeijing 100081China Shanghai Huadianyuan Information Technology Co. LtdShanghai200092China Luoyang Hongye Information Technology Co. Ltd.LuoyangHenan 471822China

Buildings contribute to almost 30%of total energy consumption worldwide.Developing building energy modeling programs is of great significance for lifecycle building performance assessment and optimization.Advances in novel building technologies,the requirements of high-performance computation,and the demands for multi-objective models have brought new challenges for building energy modeling software and platforms.To meet the increasing simulation demands,DeST 3.0,a new-generation building performance simulation platform,was developed and released.The structure of DeST 3.0 incorporates four simulation engines,including building analysis and simulation(BAS)engine,HVAC system engine,combined plant simulation(CPS)engine,and energy system(ES)engine,connected by air loop and water loop balancing iterations.DeST 3.0 offers numerous new simulation features,such as advanced simulation modules for building envelopes,occupant behavior and energy systems,cross-platform and compatible simulation kernel,FMI/FMU-based co-simulation functionalities,and high-performance parallel simulation architecture.DeST 3.0 has been thoroughly evaluated and validated using code verification,inter-program comparison,and case-study calibration.DeST 3.0 has been applied in various aspects throughout the building lifecycle,supporting building design,operation,retrofit analysis,code appliance,technology adaptability evaluation as well as research and education.The new generation building simulation platform DeST 3.0 provides an efficient tool and comprehensive simulation platform for lifecycle building performance analysis and optimization.

关键词： DeST building performance simulation building energy modeling

基于多联机运行监测大数据的住宅空调人行为模型参数提取及检验方法研究

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建筑科学 2022年第12期38卷 192-203页

作者：吴奕燕达周欣钱明杨晋远孙红三清华大学建筑学院建筑节能研究中心北京100084 东南大学建筑学院南京214135

近年来,随着城镇化进程不断发展与居民生活水平的逐步提升,我国住宅制冷能耗不断增加,实现住宅空调系统节能成为关键问题;而人员空调使用行为是影响住宅制冷能耗、造成能耗差异的重要原因之一。现有的空调人行为模型多基于入户调研数据... 详细信息

近年来,随着城镇化进程不断发展与居民生活水平的逐步提升,我国住宅制冷能耗不断增加,实现住宅空调系统节能成为关键问题;而人员空调使用行为是影响住宅制冷能耗、造成能耗差异的重要原因之一。现有的空调人行为模型多基于入户调研数据,该数据采集方法采集的户数偏少且难以覆盖户内全空间;随着数据监控与云端传输技术的成熟,其逐渐取代传统的数据采集方法,使得空调运行数据能够易于实现跨时间、跨空间的大量数据采集。然而目前基于空调运行数据进行空调人行为模型研究较少,而本研究即针对空调运行大数据,提出了1套适用于该类数据库的空调人行为模型参数提取与检验方法,并以夏热冬冷地区的多联机监测大数据为案例,实现了1200个空调人行为模型参数提取,同时进行了检验。研究结果表明该方法能够从多联机运行监测大数据中有效提取住宅空调行为的关键信息,此方法适用于各类空调监测数据库,具有重要的工程价值。

关键词：大数据空调行为随机模型

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太阳辐射的室内表面能量计算方法研究与开发

太阳能学报 2015年第12期36卷 3054-3059页

作者：孙红三吴如宏燕达清华大学建筑学院北京100084

针对建筑室内表面太阳辐射计算问题,研究其所涉及的建筑透过体系的太阳二次直接透射、建筑围护内表面太阳辐射能、室内平均照度的计算方法;提出并完成室内太阳辐射计算方法以及相应的软件开发。

关键词：建筑日影二次透射太阳辐射平均照度

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基于蚁群算法的LED分拣路径优化

机械工程学报 2012年第15期48卷 144-149页

作者：石炜孙梁董占民孙红三王建国内蒙古科技大学机械工程学院包头014010 北京中拓机械有限责任公司北京102208 清华大学物理系北京100084 清华大学建筑学院北京100084

提出基于蚁群算法对LED芯片分拣路径进行优化。对分拣工作芯片块间移动策略进行分析,降低盘片变形。在此基础上采用蚁群算法,建立分拣路径的全连接无向图并对分拣时间、分拣路径模型进行建模和优化。对蚂蚁数量、蚁群算法的时间复杂度... 详细信息

提出基于蚁群算法对LED芯片分拣路径进行优化。对分拣工作芯片块间移动策略进行分析,降低盘片变形。在此基础上采用蚁群算法,建立分拣路径的全连接无向图并对分拣时间、分拣路径模型进行建模和优化。对蚂蚁数量、蚁群算法的时间复杂度、信息素挥发因子等参数进行优化。试验表明,该方法与传统方法相比能够缩短分拣时间,提高效率,为LED芯片分拣路径规划提供了一种有效的方法。

关键词：蚁群算法时序策略优化

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基于统计方法的家用电器行为模型

建筑科学 2018年第10期34卷 91-102页

作者：晋远燕达孙红三清华大学北京100084

随着城镇化进程发展与居民生活水平提升,城镇住宅能耗总量提升。与此相关,家用电器能耗占比增加。实际上,不同住户之间,住宅实际用能差异很大,分析其原因,住户的行为差异是巨大的实际能耗差异的重要原因之一。用能总量提升的背景下,需... 详细信息

随着城镇化进程发展与居民生活水平提升,城镇住宅能耗总量提升。与此相关,家用电器能耗占比增加。实际上,不同住户之间,住宅实际用能差异很大,分析其原因,住户的行为差异是巨大的实际能耗差异的重要原因之一。用能总量提升的背景下,需求侧响应尤为重要,要求对小时间步长的负荷特性有更加深入的研究。因此住宅逐时功率负荷特性,尤其是家用电器的逐时负荷特性备受关注,要求模型具备三个方面的特性:住户用能模式随机性,模型可推广性与验证的完备性。本文提出一种基于单户家庭单个家用电器能耗数据的分析方法与家用电器行为模型的构建思路,通过模型构建,实现家用电器能耗与逐时负荷特性的再现。本文以电视机作为研究案例,开展数据分析与模型构建,同时将提出的模型,与马尔科夫模型效果进行对比,经过模型检验,验证了提出模型的准确性与可靠性。文章所提出模型,对于单户住宅乃至区域住宅的用能分析,具有工程实际应用的可推广性。

关键词：家用电器人行为统计随机模型

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基于DeST平台的联合仿真系统开发

建筑科学 2018年第10期34卷 2-8,31页

作者：孙红三燕达吴如宏清华大学建筑节能研究中心北京100084

随着建筑能耗模拟技术的广泛应用,越来越地需要多个具有不同功能与独立知识产权的软件工具来实现联合模拟计算,因此要求模拟软件平台应该具有标准外部扩展接口,以实现对多个外部模块的联合仿真。本文根据对功能模型接口(FMI)、联合仿真(... 详细信息

随着建筑能耗模拟技术的广泛应用,越来越地需要多个具有不同功能与独立知识产权的软件工具来实现联合模拟计算,因此要求模拟软件平台应该具有标准外部扩展接口,以实现对多个外部模块的联合仿真。本文根据对功能模型接口(FMI)、联合仿真(Co-Simulation)技术的研究,以及所具有的DeST建筑负荷软件开发基础,开展建筑负荷多模块联合仿真技术研究,建立了建筑负荷多模块联合仿真软件架构,开发完成了基于DeST软件的外部扩展功能接口、以及独立人行为(开关空调)功能模型单元(FMU),由此构建了建筑负荷多模块联合仿真系统,实现了建筑负荷与独立人行为功能模型单元的联合仿真;并通过建筑人行为空调开关操控算例,说明了多模块建筑负荷模拟平台的联合仿真方法与适用性。

关键词：建筑能耗模拟人行为功能模型接口FMI 联合仿真

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居住建筑用电数据分析与随机模型构建

建筑科学 2019年第12期35卷 1-11页

作者：康旭源燕达孙红三晋远清华大学建筑节能研究中心

近年来居住建筑能耗呈快速上升趋势,而居住建筑全年用电曲线体现出明显的季节性差异;同时由于不同住户行为模式的差异,用户的用电模式和用电水平存在一定的随机性。为了指导夏季和冬季用电高峰电力系统的容量设计与调节、应对蓄能系统... 详细信息

近年来居住建筑能耗呈快速上升趋势,而居住建筑全年用电曲线体现出明显的季节性差异;同时由于不同住户行为模式的差异,用户的用电模式和用电水平存在一定的随机性。为了指导夏季和冬季用电高峰电力系统的容量设计与调节、应对蓄能系统的全年容量设计与调节,需要提出一个可以反映用户全年用电特征和随机特性的模型。本文以江苏六市的用电数据为例,基于大数据的分析方法提出了一个模拟全年逐月用电数据的随机分布模型,采用K-means聚类算法和Calinski-Harabaz指标将用户按照用电水平和用电特征划分为16个子类,并针对每一个子类将用电特征参数进行分布拟合,得到了全样本的随机分布模型。根据随机分布模型可以随机生成符合样本特征的用户用电曲线,通过参数检验、模拟检验和交叉检验的方法验证的模型的可靠性,并探讨了模型的实践应用。

关键词：居住建筑用电量大数据随机分布模型

建筑能耗模拟软件的BIM数据接口开发与应用

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建筑科学 2013年第12期29卷 11-15,71页

作者：孙红三吴如宏燕达清华大学建筑学院北京100084

目前我国建筑行业的建筑专业、结构、空调、照明等行业辅助设计软件数据交换彼此间脱节,无法全面贯彻绿色建筑全过程设计、集成化和精细化设计与评价的理念。本文针对DeST软件的发展,开发了该软件的gbXML接口、完成了软件BIM能力的提升... 详细信息

目前我国建筑行业的建筑专业、结构、空调、照明等行业辅助设计软件数据交换彼此间脱节,无法全面贯彻绿色建筑全过程设计、集成化和精细化设计与评价的理念。本文针对DeST软件的发展,开发了该软件的gbXML接口、完成了软件BIM能力的提升。本文主要介绍了gbXML剖析、DeST软件结构及BIM数据信息的表达、gbXML接口描述与实现,同时给出了gbXML模型样例。

关键词： BIM技术建筑节能 gbXML DeST软件

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室内环境控制相关的人员动作描述方法

建筑科学 2015年第10期31卷 199-211页

作者：王闯燕达孙红三丰晓航江亿清华大学建筑节能研究中心北京100084

人是建筑系统的主动参与者和房间设备的使用者,通过开关窗户、开关窗帘、开关灯、开关空调等动作对房间设备和室内环境进行调节和控制。这些行为决定了房间设备的运行状态,也直接影响建筑室内环境和运行能耗。本文提出一种基于条件触发... 详细信息

人是建筑系统的主动参与者和房间设备的使用者,通过开关窗户、开关窗帘、开关灯、开关空调等动作对房间设备和室内环境进行调节和控制。这些行为决定了房间设备的运行状态,也直接影响建筑室内环境和运行能耗。本文提出一种基于条件触发和分段条件概率函数的室内人员动作描述方法,它能够全面反映人行为随机、环境反馈、事件相关、及不同动作之间关联等特征。以此模型为基础,容易与建筑能耗模拟软件实现集成,对人员动作、设备运行状态、室内环境等进行耦合模拟,从而定量刻画这些行为对建筑室内环境与运行能耗的影响。

关键词：人员动作条件触发分段条件概率室内环境人行为模拟