暖通空調軟件技術(shù)管理論文范文
1、前言
暖通空調軟件可以按用途分為輔助繪圖（CAD）軟件、設計計算軟件和模擬分析軟件，按其與Internet的關(guān)系可以分為離線(xiàn)應用軟件和Internet在線(xiàn)應用軟件，這些軟件共同構成了暖通空調領(lǐng)域一個(gè)重要的發(fā)展方向，本文就這些軟件本身及其發(fā)展作一個(gè)簡(jiǎn)要的回顧。
自1946年第一臺電子計算機誕生以來(lái)，科學(xué)技術(shù)發(fā)生了一場(chǎng)深刻的革命，計算機不僅有驚人的運算速度和很高的計算精度，還具有記憶、判斷等功能，同時(shí)計算機軟件技術(shù)也在的不斷發(fā)展和完善，計算機及其軟件的可靠性和應用性越來(lái)越高，它們已成為人們工作和生活中不可或缺的工具。暖通空調軟件在暖通空調系統設計、暖通空調設備生產(chǎn)等方面得到了廣泛的應用。
暖通空調軟件最早應用于暖通空調設計和制造領(lǐng)域的計算機輔助設計，目前，暖通空調CAD和設計計算軟件已經(jīng)取得了很大的成就，暖通空調設計專(zhuān)家系統軟件已經(jīng)用于暖通空調系統的設計和決策，能耗分析軟件、氣流模擬CFD（計算流體力學(xué)）軟件的應用使設計人員在大樓建成之前就能對暖通空調系統的運行工況和能耗情況進(jìn)行模擬，從而據此選擇最優(yōu)的設計方案。
不難發(fā)現，暖通空調軟件經(jīng)歷了一個(gè)從簡(jiǎn)單到復雜、從粗糙到精細、從面向過(guò)程無(wú)友好程序界面到面向對象界面友好、從離線(xiàn)到網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展過(guò)程，隨著(zhù)計算機軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的不斷發(fā)展，暖通空調的軟件也更加完善，更好地為暖通空調工程師服務(wù)。我們應該跟上時(shí)代的步伐，及時(shí)地充分利用計算機軟件技術(shù)，使暖通空調技術(shù)的發(fā)展不斷推向前進(jìn)。
2、暖通空調軟件技術(shù)
2.1暖通空調輔助設計軟件
暖通空調輔助設計軟件包括輔助繪圖（CAD）軟件和設計計算軟件，就我國的情況來(lái)說(shuō)，暖通空調輔助設計軟件的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：起步、發(fā)展、成熟。
1）起步階段（20世紀70年代左右）
各大學(xué)和研究單位研制開(kāi)發(fā)一些符合國情的暖通空調程序軟件庫，但多為局部性的，覆蓋面不寬，水平也有限。
2）發(fā)展階段（20世紀80年代左右）
國家出資研制開(kāi)發(fā)《建筑工程設計軟件包》（BDP），作為國家“六五”科技攻關(guān)項目，該軟件于1986年5月通過(guò)國家（部級）鑒定，被譽(yù)為當時(shí)具有國際水平的優(yōu)秀軟件，并在此后的數年里，在國內得到了較為廣泛的應用。與此同時(shí)，也有一些CAD軟件出現。
3）成熟階段（20世紀90年代）
Windows的出現，以及AutoCAD的推廣應用，各種空調CAD軟件涌現，并得到日益廣泛的應用。1995年3月，我國第一個(gè)在Windows環(huán)境下開(kāi)發(fā)的暖通空調設計計算軟件EasyHVAC（同濟大學(xué)）投放市場(chǎng)，它一出現即受到設計人員的青睞，1998年，該軟件又推出了輔助繪圖版本EasyHVACCAD.我國的空調輔助設計軟件正日益走向成熟和完善，2001年7月，上海華電源信息技術(shù)有限公司和上�，F代建筑設計集團共同開(kāi)發(fā)的HDY-SMAD空調負荷計算及分析軟件將暖通空調設計計算軟件推向了新的高潮，該軟件通過(guò)了上海市建設和管理委員會(huì )的鑒定，專(zhuān)家一致認為該軟件部分功能填補了國內同類(lèi)計算軟件的空白，總體設計達到國內領(lǐng)先水平，該軟件具有如下區別于其它軟件的新的功能和特點(diǎn)：
1）內嵌215個(gè)城市和地區的氣象資料，并具有城市擴充功能，能夠計算各個(gè)城市和地區的全年逐時(shí)室外干球和濕球溫度、太陽(yáng)輻射強度。
2）在不同的設計階段，由粗到細提供6種不同的空調負荷計算方法，用戶(hù)可根據需要自由選擇。
3）能夠對冬季空調熱負荷進(jìn)行逐時(shí)計算，并且可以將冬季的人員、照明和設備得熱產(chǎn)生的負荷從空調熱負荷中扣除。
4）強大的樓層組管理功能，支持多個(gè)標準層。
5）獨特的工作時(shí)間表設定和指派功能，支持不同日期具有不同的上班模式，以及不同時(shí)間的不同上班模式，無(wú)縫處理間歇運行空調系統。
6）應用動(dòng)態(tài)焓濕圖（HDY濕空氣分析大師）能自動(dòng)對一次回風(fēng)系統自動(dòng)進(jìn)行冬季和夏季工況，HDY濕空氣分析大師能夠分析和計算各種空調系統和工況。
7）利用東方空調網(wǎng)的暖通空調設備數據中心，得到各個(gè)廠(chǎng)家的最新空調設備資料，用于空調設備的選擇。
8）可以輸出14種文件類(lèi)型：封面、建筑概況、室外氣象資料、室內設計參數、圍護結構參數、空調負荷計算方法及公式、空調負荷詳細計算參數、空調負荷統計數據、空調負荷逐時(shí)數據、空調工況分析結果、樓層組管理文件、回風(fēng)系統劃分文件、新風(fēng)系統劃分文件、設備選擇結果。
暖通空調輔助設計軟件的應用范圍不限于暖通空調工程的設計，它還用于暖通空調新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。暖通空調設計專(zhuān)家系統也取得了較大的成果，它能給出特定建筑物的暖通空調系統和暖通空調設備的各種可能的設計方案，并評判它們的優(yōu)劣，從而可以得到最好的設計方案。
2.2暖通空調能耗分析軟件
暖通空調輔助計算軟件解決了輔助繪圖和設計計算等較簡(jiǎn)單、靜態(tài)的問(wèn)題，但是暖通空調系統是一個(gè)隨建筑類(lèi)型和室外氣象條件動(dòng)態(tài)變化的復雜系統，暖通空調工程在設計時(shí)要考慮節能和環(huán)保，在運行時(shí)也要考慮節能和環(huán)保，因為在暖通空調運行期中大部分時(shí)間中其負荷條件是不同于設計條件的。采取一定的技術(shù)和管理措施使暖通空調系統的運行適應負荷動(dòng)態(tài)變化，盡量避免不必要的能耗，這是暖通空調節能的重要方面，要做到這一點(diǎn)，必須對暖通空調系統的全年動(dòng)態(tài)能耗進(jìn)行模擬分析，從而準確地制定相關(guān)的'優(yōu)化方案。因此暖通空調能耗分析軟件也就應運而生了。
暖通空調能耗分析軟件，能夠對已經(jīng)建成的和將要建造的大樓暖通空調系統的運行進(jìn)行全年負荷動(dòng)態(tài)分析、能量消耗模擬和技術(shù)經(jīng)濟分析，設計人員可以由此判斷空調設計的優(yōu)劣，并提出空調系統的最佳控制和管理辦法。
美國和英國等發(fā)達國家在20世紀70年代就開(kāi)發(fā)出了暖通空調能耗分析軟件，例如美國能源部開(kāi)發(fā)的DOE軟件，英國的ESP-r軟件，并在美國和歐洲得到了廣泛的應用。2001年，作為DOE軟件和BLAST軟件的升級版本，美國能源部又開(kāi)發(fā)了EnergyPlus軟件，該軟件集中了美國政府在建筑環(huán)境與設備領(lǐng)域的投資所產(chǎn)生的世界上最先進(jìn)的科研成果，有10來(lái)個(gè)美國大學(xué)和公司參與了該項目的研究，最終由美國加州伯克利大學(xué)LawrenceBerkeley國家實(shí)驗室（LBNL）發(fā)行。建筑能量模擬已經(jīng)在美國和發(fā)達國家中普及，預計在未來(lái)2-5年內，將在中國推廣和普及，相關(guān)的建筑節能標準正在加緊制定，從而為能量模擬軟件的推廣做好了政策上的準備。目前國內的能耗分析軟件有清華同方股份有限公司開(kāi)發(fā)的DEST軟件（基于A(yíng)utoCAD）和上海華電源信息技術(shù)有限公司與上�，F代建筑設計集團共同開(kāi)發(fā)的HDY-SMAD空調負荷計算及分析軟件（直接基于Windows，V2.0以上版本可進(jìn)行能耗分析），后者具有以下的主要功能和特點(diǎn)：
1）采用諧波反應法計算墻體得熱，采用熱平衡法計算房間負荷，能夠計算全年8760h的逐時(shí)負荷。
2）同時(shí)對建筑物和空調系統設備進(jìn)行模擬分析，設備運行結果可反饋到空調系統中進(jìn)行負荷的反饋計算。
3）對空調負荷的強大的統計和分析功能，彌補了國內同類(lèi)軟件的空白。
4）基于Internet的網(wǎng)上空調設備選擇功能。
5）中英文兩種輸出方式。
2.3氣流模擬計算流體力學(xué)（CFD）軟件
空調系統設計的效果與室內氣流組織密切相關(guān)。好的氣流組織方式能夠使空調房間的溫度、濕度和速度很容易地符合設計要求，反之，差的氣流組織方式可能根本就達不到設計要求。因此，在空調系統設計完成之后施工之前，預測空調系統的氣流組織狀況就很重要。在以往的研究中，只能用模型實(shí)驗的方法研究幾種典型送回風(fēng)方式的氣流組織狀況，獲得一些簡(jiǎn)化的計算公式，并將它們套用到類(lèi)似的設計中去，但是，它們的精度和使用范圍都不能令人滿(mǎn)意，尤其當遇到一些特殊難題，如高大空間的氣流組織、車(chē)間有害氣體濃度場(chǎng)分布、室內不同障礙物情況下的氣流流動(dòng)規律等等便無(wú)法解決。正是在這種情況下，基于計算流體力學(xué)（ComputationalFluidDynamics）的空調系統氣流模擬軟件發(fā)展起來(lái)了。
氣流模擬軟件的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：
1）從簡(jiǎn)單的單個(gè)送風(fēng)口氣流狀態(tài)，到多風(fēng)口相互影響下的室內氣流組織；
2）從二維到三維；
3）從穩態(tài)到動(dòng)態(tài)；
4）從層流到紊流；
5）從簡(jiǎn)單的邊界條件和初始條件到復雜的邊界條件和初始條件；
6）從單純的數值計算，到圖文并茂的計算和前后處理一體化軟件。
比較著(zhù)名的氣流模擬軟件有SIMPER、PHOENICS等等，另外很多商業(yè)計算機公司，如IBM，也開(kāi)發(fā)了與建筑配套的空調系統氣流模擬軟件。由于氣流模擬的計算復雜，以前大多在工作站或大型計算機上開(kāi)發(fā)，隨著(zhù)微型計算機速度的提高，現在已經(jīng)有了微機上的氣流模擬軟件。
氣流模擬計算方法以計算機為運算工具，其最大優(yōu)點(diǎn)是成本低，實(shí)踐表明，計算機運算的成本要比相應的模型實(shí)驗低許多倍，隨著(zhù)被研究的物理對象越來(lái)越大和越來(lái)越復雜，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)將更顯著(zhù)；其次是速度塊，用計算機運算，設計人員可以在很短的時(shí)間內設計對比許多不同方案，從中優(yōu)選出最佳設計，而相應的模型實(shí)驗則需很長(cháng)時(shí)間；第三是具有較強的模擬真實(shí)條件的能力，它的計算空間不受限制，無(wú)須縮小幾何比例，而模型實(shí)驗就難以辦到。不過(guò)數值計算結果的可靠性主要依賴(lài)于數學(xué)模型和計算方法的正確程度，故不如實(shí)驗方法那么直觀(guān)可靠，因而必要時(shí)還須將兩種方法結合使用。
2.4基于Internet的空調系統遠程監控軟件
隨著(zhù)Internet技術(shù)的飛速發(fā)展，人們通過(guò)Internet對世界各地的空調系統進(jìn)行遠程監控已經(jīng)成為現實(shí)。杭州華電華源環(huán)境工程有限公司和上海華電源信息技術(shù)有限公司共同開(kāi)發(fā)的冰蓄冷空調遠程監測系統已經(jīng)實(shí)現了對冰蓄冷空調工程現場(chǎng)的全自動(dòng)監測，具有以下的功能：
1）管理人員通過(guò)Internet能夠在任何地方通過(guò)密碼登錄后對各地的冰蓄冷現場(chǎng)控制系統實(shí)施遠程監測；
2）各地的冰蓄冷現場(chǎng)控制系統能夠及時(shí)地向管理人員發(fā)送運行數據；
3）管理人員能夠通過(guò)瀏覽器對各地工程的反饋信息，進(jìn)行統計整理和比較，并進(jìn)行故障診斷。
我們相信，在不久的將來(lái)，基于Internet的常規空調系統遠程監控和故障診斷將成為必然的發(fā)展趨勢。
2.5基于Internet的暖通空調電子設備手冊
暖通空調專(zhuān)業(yè)是一個(gè)設備應用專(zhuān)業(yè)，設備的正確選用和布置是工程設計最關(guān)鍵的環(huán)節。由于目前設計人員主要是通過(guò)設備手冊和設備樣本來(lái)獲取設備的信息，這樣獲取的數據難以及時(shí)更新，查閱起來(lái)也不太方便，因此，上海華電源信息技術(shù)有限公司提出了開(kāi)發(fā)基于Internet暖通空調電子設備手冊的設想。
基于Internet暖通空調電子設備手冊，除具有常規設備手冊的基本功能（具有設備的使用和安裝說(shuō)明，用戶(hù)可以查閱）外，而且具有以下常規設備手冊所不具有的功能和特點(diǎn)：
1）提供各類(lèi)設備專(zhuān)門(mén)的選型程序，根據用戶(hù)提交的設計參數，可以迅速從設備庫中檢索到符合條件的一組設備，顯示各自的設計人員關(guān)心的數據，利于用戶(hù)對這些設備進(jìn)一步的比較和分析。對于某些設備，并提供一些必要的計算和分析功能，簡(jiǎn)化用戶(hù)的選型。
2）能夠直接根據用戶(hù)選定的設備生成或調用相應的CAD圖形（三視圖）。
3）上述功能既能在常規的操作系統和CAD環(huán)境下實(shí)現，又能在Internet上實(shí)現。
4）制定了暖通空調所有設備的標準數據庫格式，統一了各生產(chǎn)廠(chǎng)家提供給設計人員的樣本的格式，利于設計人員進(jìn)行分析和比較。
5）各生產(chǎn)廠(chǎng)家可以隨時(shí)在網(wǎng)上對其產(chǎn)品數據和圖形進(jìn)行更新，從而保證設計人員所得到的產(chǎn)品資料永遠是最新的。
目前，該暖通空調電子設備手冊已經(jīng)有Internet、Windows和AutoCAD三個(gè)版本的軟件產(chǎn)品，Internet版本的產(chǎn)品可以在東方空調網(wǎng)上的數據中心運行。
2.6專(zhuān)業(yè)Internet網(wǎng)站的涌現
互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為暖通空調專(zhuān)業(yè)信息交流的一個(gè)重要渠道，因此至今已經(jīng)涌現出了一大批的暖通空調專(zhuān)業(yè)和企業(yè)網(wǎng)站。目前，各大設備生產(chǎn)廠(chǎng)家均有自己的企業(yè)網(wǎng)站。國內比較著(zhù)名的暖通空調專(zhuān)業(yè)網(wǎng)站有東方空調網(wǎng)暖通空調信息網(wǎng)中國空調制冷網(wǎng)等，其中東方空調網(wǎng)除提供信息服務(wù)外，還提供設計資詢(xún)和各種暖通空調專(zhuān)業(yè)軟件的開(kāi)發(fā)和外包服務(wù)，及附加技術(shù)服務(wù)�？梢灶A見(jiàn)，隨著(zhù)人們對互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )認識的深入，暖通空調專(zhuān)業(yè)網(wǎng)站將成為人們日常生活中不可缺少的一部分，暖通空調專(zhuān)業(yè)也將隨著(zhù)Internet的發(fā)展而進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展階段。
3、總結
隨著(zhù)計算機軟件技術(shù)的不斷發(fā)展，新的暖通空調軟件也不斷涌現，滿(mǎn)足用戶(hù)需求、界面友好的暖通空調軟件將在暖通空調設計和制造領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應用，從而推動(dòng)暖通空調技術(shù)走向一個(gè)新的臺階�？傊�，暖通空調軟件技術(shù)促進(jìn)了暖通空調專(zhuān)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，暖通空調設計和制造技術(shù)呼喚新的暖通空調軟件，可以預見(jiàn)，在不久的將來(lái)，基于虛擬現實(shí)技術(shù)的集CAD、能耗分析、CFD和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)于一體的暖通空調軟件將是一個(gè)新的亮點(diǎn)。
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