建筑节能评估系统软件开发研究

邵国强 王健 孔靓 大庆师范学院 计算机科学与信息技术学院

我国已经具备了建筑节能设计规范与标准，但是缺乏建筑节能评估工具与方法，这些标准与规范在执行的力度与范围上存在很大的差异。建筑节能评估系统软件为建筑在设计、检测、管理以及监理方面提供了重要的辅助作用，能够有效的评估出建筑是否达到了节能的标准，从而使建筑节能工作实现规范化的管理。

1 建筑节能评估分析的现状

1.1 建筑能耗分析

建筑能耗受室内空气品质、采暖空调设施、建筑热工性能、当地气候环境、建筑使用管理以及建筑热环境标准等方面的影响。对此分析主要包括空气与水分配系统的模拟分析、建筑物能耗实地测量、建筑物地理位置与气象数据分析、动态过程符合计算方法的研究、计算方法的矫正以及对分析空调系统周期成本经济程序的研究等。

1.2 建筑节能标准中存在的不足

制定建筑节能标准，对我国建筑节能工作的开展起到很大的促进作用，但是其本身仍然存在很大的不足，在执行的力度与范围存在极大的差别。

1.2.1 节能标准的制定与设计不够统一

标准制定过程规范了设计过程，而设计过程再现了标准的制定过程。二者采用的工具与方法是一致的。但是在现阶段，标准的设计与制定过程相互独立，设计过程知识对标准中提出的指标进行简单的执行，而且运用的工具方法也不一致，不再是标准制定过程的再现与应用。

1.2.2 节能指标的可操作性不高

我国现阶段的建筑节能设计标准只是提供了以建筑耗冷量、耗热量为主的综合指标以及围护结构热工性能为主的辅助指标，这些指标在实际应用的过程中较为抽象。进行设计与评价时缺乏对建筑耗能分析的工具，不能确定建筑物高冷量与耗热量，仅仅是围护结构热工性能的参数较为直观，但是这些参数不能用来判断建筑是否达到了节能的标准。

1.2.3 无法实现标准的灵活性

我国现阶段的节能标准通常允许具备一定的灵活性，设计人员在设计的过程中可以不按照某些规定来进行，当某些地方难以达到标准要求时，必须在其他方面进行补偿，而且必须根据节能指标重新计算，不能使建筑的总耗能大于设计标准中耗能量。由于计算过程太过复杂，计算方法太过专业，在设计过程中难以确定节能的经济效益，难以实现标准的灵活性。

1.3 建筑节能评估系统分析软件

我国现阶段的节能评估系统分析软件的开发较为落后，虽然对暖通空调CAD系统做出了大量的研究，但是对于分析评估系统却只进行了简单比较，没有综合分析建筑耗能，与我国建筑节能工作实施的深度与范围难以适应。国外对这方面的研究较为成熟，有专业的分析建筑能耗的软件，能够分析建筑设计的全过程，对建筑节能工作的实施具有非常大的促进作用，对节能建筑的监督、设计与管理提供了有力的理论依据，对于我国建筑节能相关软件的开发具有很大的参考价值。

2 建筑节能评估系统软件的模型

2.1 建筑节能评估系统软件功能

2.1.1 对新建或者改建的建筑设计方案进行节能评估，对于不能达到节能标准的建筑应当提出有效的改进措施；

2.1.2 结合建筑的设计需求，使其设计标准符合节能的要求，并且标注出需要修改的地方，使设计工作者能够更好的进行设计；

2.1.3 满足动态设计与分析。运用此软件进行设计的过程中，能够评估设计过程，得出有效的节能效果，使工作人员得到有用的参考，使建筑设计能够满足节能的标准。

2.1.4 对于缺乏标准制定的区域，此软件能够制定标准，分析建筑的能耗，并且结合节能的要求来确定该区域建筑节能指标，使建筑设计、节能评价以及制定标准相统一。

2.2 软件内核

该建筑节能评估软件的内核结构如下图1所示:

图1

2.2.1 输入输出

输入输入界面是软件的基础所在，其性能的良好决定了软件是否能够得到大力的普及与认同。

2.2.2 工程数据库

根据数据交换的特征，主要包括动态与静态两种数据库。动态数据库是在评估与设计中动态形成的，能够有效连接软件的各个模块；而静态数据库包括设计标准、规范、围护结构结果热物性参数库、工程设计档案库、气象资料库、知识库、空调设计库与常规设计知识库等。

2.2.3 建筑耗能分析

建筑能耗分析要与其他功能相连接的信息交流借口。

2.2.4 智能分析

人工智能分析主要包括神经网络与专家系统两个方面，能够解决建筑节能标准中存在的不足。其可以使设计更加动态化，对设计参数做出正确的判断，使节能评估更加综合全面。

2.2.5 节能设计

节能设计不但要达到建筑的节能标准，还应当具备建筑的各项功能，对每一个环节都应当进行有效的节能分析，从而使用户选出最恰当的节能方式。

2.2.6 节能评估

根据节能设计标准的要求，能够自动提供一个标准节能设计，其与原来的设计方案具有相同功能，并且建筑环境与面积、用户种类、设计计划以及气候资料都相同。结合有效的计算方法，对原有设计与标准节能设计的能耗分析，如果原有设计的能耗低于或等于标准节能设计，那么原有设计就属于节能设计方案。如果哦原有设计高于标准节能设计的能耗，则应当找出能够的具体方面，并且给出相应的改进策略。

2.2.7 主控模块

通过主控模块能够对节能系统进行调控，能够更加方便的使用其他模块，从而提高节能设计与评估的工作效率。

3 建筑节能评估软件的实现

3.1 基本思想

智能化与集成化能够帮助技能评估系统软件解决标准中存在的不足，使其基本功能得到有效的实现。在开发软件的过程中应当时刻注重这两点内容。

3.1.1 智能化

目前人工智能技术取得了飞速的发展，这种技术在建筑节能评估方面的应用也越来越广泛。人工智能具体应用方式主要包括以下两种:其一是以连接为根本的神经网络；其二是以符号为根本的专家系统。前者具有非常强大的学习能力，而后者则具备人脑的思维能力。人工智能在此软件中建立的专家系统包括设计经验、思维活动以及设计经验等知识体系，并且与能够进行知识自学的神经网络相结合，这样就能够使建筑节能评估系统软件真正实现智能化。

3.1.2 集成化

将以往功能分散的软件结合在一起，并且运用通用的数据转换工具与结构，使这些能够信息互通，有效避免了人工进行数据的转换，这样才能有效的利用各项资源，使分析设计的任务得以完善。此软件主要以Visual C++6.0为主要工具，将CLIPS、DSeT、Microsoft Acecss、MATLAB集合在一起。

3.2 建筑功能实现

3.2.1 运用Visual C++6.0能够实现软件的主控功能，并且拥有在线帮助的服务功能。

3.2.2 结合开放数据库的连接（ODBC），达成Access数据库与程序的动态连接。

3.2.3 运用动态连接方式（DLL）达成CLIPS与Visual C++6.0的结合，建立有效的专家系统。

3.2.4 通过Access数据库达成能耗分析与主控界面的连接。

3.2.5 通过引擎驱动达成MATLAB和主控界面的连接。

4 结束语

建筑节能标准在现阶段中存在的不足制约了建筑节能工作的普及，本文通过人工智能与集成技术来解决这些问题，结合研究结果可以看出这方面的探索具有非常重大的意义。文中所讲述的建筑节能评估系统软件，会成为建筑在设计、检测以及管理过程中的一个十分重要的工具，能够使建筑节能工作实现标准化。在未来的探索过程中应当付出更大的努力，这样才能够使文中所提出的目标得到更好的完善与进步。

[1]孟红.浅谈民用建筑节能评估的实践及其作用[J]. 浙江建筑,2016,33(08):47-49.

[2]由嘉.应用于公共建筑节能评估的建筑能耗预测方法研究[D].天津大学,2017.

[3]陈昱廷.建筑节能评估体系关键技术研究[D].华中科技大学,2017.