暖通空調軟件技術管理論文範文

1、前言

暖通空調軟件可以按用途分爲輔助繪圖（CAD）軟件、設計計算軟件和模擬分析軟件，按其與Internet的關係可以分爲離線應用軟件和Internet在線應用軟件，這些軟件共同構成了暖通空調領域一個重要的發展方向，本文就這些軟件本身及其發展作一個簡要的回顧。

自1946年第一臺電子計算機誕生以來，科學技術發生了一場深刻的革命，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，同時計算機軟件技術也在的不斷髮展和完善，計算機及其軟件的可靠性和應用性越來越高，它們已成爲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、暖通空調設備生產等方面得到了廣泛的應用。

暖通空調軟件最早應用於暖通空調設計和製造領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取得了很大的成就，暖通空調設計專家系統軟件已經用於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）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執行工況和能耗情況進行模擬，從而據此選擇最優的設計方案。

不難發現，暖通空調軟件經歷了一個從簡單到複雜、從粗糙到精細、從面向過程無友好程序介面到面向對象介面友好、從離線到網絡的發展過程，隨着計算機軟件技術和網絡技術的不斷髮展，暖通空調的軟件也更加完善，更好地爲暖通空調工程師服務。我們應該跟上時代的步伐，及時地充分利用計算機軟件技術，使暖通空調技術的發展不斷推向前進。

2、暖通空調軟件技術

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，就我國的情況來說，暖通空調輔助設計軟件的發展大致經歷了三個階段：起步、發展、成熟。

1）起步階段（20世紀70年代左右）

各大學和研究單位研製開發一些符合國情的暖通空調程序軟件庫，但多爲局部性的，覆蓋面不寬，水平也有限。

2）發展階段（20世紀80年代左右）

國家出資研製開發《建築工程設計軟件包》（BDP），作爲國家“六五”科技攻關項目，該軟件於1986年5月透過國家（部級）鑑定，被譽爲當時具有國際水平的優秀軟件，並在此後的數年裏，在國內得到了較爲廣泛的應用。與此同時，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，並得到日益廣泛的應用。1995年3月，我國第一個在Windows環境下開發的暖通空調設計計算軟件EasyHVAC（同濟大學）投放市場，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，上海華電源資訊技術有限公司和上海現代建築設計集團共同開發的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，該軟件透過了上海市建設和管理委員會的鑑定，專家一致認爲該軟件部分功能填補了國內同類計算軟件的空白，總體設計達到國內領先水平，該軟件具有如下區別於其它軟件的新的功能和特點：

1）內嵌215個城市和地區的氣象資料，並具有城市擴充功能，能夠計算各個城市和地區的全年逐時室外幹球和溼球溫度、太陽輻射強度。

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，用戶可根據需要自由選擇。

3）能夠對冬季空調熱負荷進行逐時計算，並且可以將冬季的人員、照明和設備得熱產生的負荷從空調熱負荷中扣除。

4）強大的樓層組管理功能，支援多個標準層。

5）獨特的工作時間表設定和指派功能，支援不同日期具有不同的上班模式，以及不同時間的不同上班模式，無縫處理間歇執行空調系統。

6）應用動態焓溼圖（HDY溼空氣分析大師）能自動對一次迴風系統自動進行冬季和夏季工況，HDY溼空氣分析大師能夠分析和計算各種空調系統和工況。

7）利用東方空調網的暖通空調設備數據中心，得到各個廠家的最新空調設備資料，用於空調設備的選擇。

8）可以輸出14種檔案類型：封面、建築概況、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、空調負荷逐時數據、空調工況分析結果、樓層組管理檔案、迴風系統劃分檔案、新風系統劃分檔案、設備選擇結果。

暖通空調輔助設計軟件的應用範圍不限於暖通空調工程的設計，它還用於暖通空調新產品的開發。暖通空調設計專家系統也取得了較大的成果，它能給出特定建築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，並評判它們的優劣，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單、靜態的問題，但是暖通空調系統是一個隨建築類型和室外氣象條件動態變化的複雜系統，暖通空調工程在設計時要考慮節能和環保，在執行時也要考慮節能和環保，因爲在暖通空調執行期中大部分時間中其負荷條件是不同於設計條件的。採取一定的技術和管理措施使暖通空調系統的執行適應負荷動態變化，儘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，必須對暖通空調系統的全年動態能耗進行模擬分析，從而準確地制定相關的'優化方案。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，能夠對已經建成的和將要建造的大樓暖通空調系統的執行進行全年負荷動態分析、能量消耗模擬和技術經濟分析，設計人員可以由此判斷空調設計的優劣，並提出空調系統的最佳控制和管理辦法。

美國和英國等發達國家在20世紀70年代就開發出了暖通空調能耗分析軟件，例如美國能源部開發的DOE軟件，英國的ESP-r軟件，並在美國和歐洲得到了廣泛的應用。2001年，作爲DOE軟件和BLAST軟件的升級版本，美國能源部又開發了EnergyPlus軟件，該軟件集中了美國政府在建築環境與設備領域的投資所產生的世界上最先進的科研成果，有10來個美國大學和公司參與了該項目的研究，最終由美國加州伯克利大學LawrenceBerkeley國家實驗室（LBNL）發行。建築能量模擬已經在美國和發達國家中普及，預計在未來2-5年內，將在中國推廣和普及，相關的建築節能標準正在加緊制定，從而爲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發的DEST軟件（基於AutoCAD）和上海華電源資訊技術有限公司與上海現代建築設計集團共同開發的HDY-SMAD空調負荷計算及分析軟件（直接基於Windows，V2.0以上版本可進行能耗分析），後者具有以下的主要功能和特點：

1）採用諧波反應法計算牆體得熱，採用熱平衡法計算房間負荷，能夠計算全年8760h的逐時負荷。

2）同時對建築物和空調系統設備進行模擬分析，設備執行結果可反饋到空調系統中進行負荷的反饋計算。

3）對空調負荷的強大的統計和分析功能，彌補了國內同類軟件的空白。

4）基於Internet的網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（CFD）軟件

空調系統設計的效果與室內氣流組織密切相關。好的氣流組織方式能夠使空調房間的溫度、溼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後施工之前，預測空調系統的氣流組織狀況就很重要。在以往的研究中，只能用模型實驗的方法研究幾種典型送回風方式的氣流組織狀況，獲得一些簡化的計算公式，並將它們套用到類似的設計中去，但是，它們的精度和使用範圍都不能令人滿意，尤其當遇到一些特殊難題，如高大空間的氣流組織、車間有害氣體濃度場分佈、室內不同障礙物情況下的氣流流動規律等等便無法解決。正是在這種情況下，基於計算流體力學（ComputationalFluidDynamics）的空調系統氣流模擬軟件發展起來了。

氣流模擬軟件的發展經歷了以下幾個階段：

1）從簡單的單個送風口氣流狀態，到多風口相互影響下的室內氣流組織；

2）從二維到三維；

3）從穩態到動態；

4）從層流到紊流；

5）從簡單的邊界條件和初始條件到複雜的邊界條件和初始條件；

6）從單純的數值計算，到圖文並茂的計算和前後處理一體化軟件。

比較著名的氣流模擬軟件有SIMPER、PHOENICS等等，另外很多商業計算機公司，如IBM，也開發了與建築配套的空調系統氣流模擬軟件。由於氣流模擬的計算複雜，以前大多在工作站或大型計算機上開發，隨着微型計算機速度的提高，現在已經有了微機上的氣流模擬軟件。

氣流模擬計算方法以計算機爲運算工具，其最大優點是成本低，實踐表明，計算機運算的成本要比相應的模型實驗低許多倍，隨着被研究的物理對象越來越大和越來越複雜，這個優點將更顯著；其次是速度塊，用計算機運算，設計人員可以在很短的時間內設計對比許多不同方案，從中優選出最佳設計，而相應的模型實驗則需很長時間；第三是具有較強的模擬真實條件的能力，它的計算空間不受限制，無須縮小几何比例，而模型實驗就難以辦到。不過數值計算結果的可靠性主要依賴於數學模型和計算方法的正確程度，故不如實驗方法那麼直觀可靠，因而必要時還須將兩種方法結合使用。

2.4基於Internet的空調系統遠程監控軟件

隨着Internet技術的飛速發展，人們透過Internet對世界各地的空調系統進行遠程監控已經成爲現實。杭州華電華源環境工程有限公司和上海華電源資訊技術有限公司共同開發的冰蓄冷空調遠程監測系統已經實現了對冰蓄冷空調工程現場的全自動監測，具有以下的功能：

1）管理人員透過Internet能夠在任何地方透過密碼登入後對各地的冰蓄冷現場控制系統實施遠程監測；

2）各地的冰蓄冷現場控制系統能夠及時地向管理人員發送執行數據；

3）管理人員能夠透過瀏覽器對各地工程的反饋資訊，進行統計整理和比較，並進行故障診斷。

我們相信，在不久的將來，基於Internet的常規空調系統遠程監控和故障診斷將成爲必然的發展趨勢。

2.5基於Internet的暖通空調電子設備手冊

暖通空調專業是一個設備應用專業，設備的正確選用和佈置是工程設計最關鍵的環節。由於目前設計人員主要是透過設備手冊和設備樣本來獲取設備的資訊，這樣獲取的數據難以及時更新，查閱起來也不太方便，因此，上海華電源資訊技術有限公司提出了開發基於Internet暖通空調電子設備手冊的設想。

基於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明，用戶可以查閱）外，而且具有以下常規設備手冊所不具有的功能和特點：

1）提供各類設備專門的選型程序，根據用戶提交的設計參數，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心的數據，利於用戶對這些設備進一步的比較和分析。對於某些設備，並提供一些必要的計算和分析功能，簡化用戶的選型。

2）能夠直接根據用戶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環境下實現，又能在Internet上實現。

4）制定了暖通空調所有設備的標準數據庫格式，統一了各生產廠家提供給設計人員的樣本的格式，利於設計人員進行分析和比較。

5）各生產廠家可以隨時在網上對其產品數據和圖形進行更新，從而保證設計人員所得到的產品資料永遠是最新的。

目前，該暖通空調電子設備手冊已經有Internet、Windows和AutoCAD三個版本的軟件產品，Internet版本的產品可以在東方空調網上的數據中心執行。

2.6專業Internet網站的涌現

互聯網已經成爲暖通空調專業資訊交流的一個重要渠道，因此至今已經涌現出了一大批的暖通空調專業和企業網站。目前，各大設備生產廠家均有自己的企業網站。國內比較著名的暖通空調專業網站有東方空調網暖通空調資訊網中國空調製冷網等，其中東方空調網除提供資訊服務外，還提供設計資詢和各種暖通空調專業軟件的開發和外包服務，及附加技術服務。可以預見，隨着人們對互聯網絡認識的深入，暖通空調專業網站將成爲人們日常生活中不可缺少的一部分，暖通空調專業也將隨着Internet的發展而進入一個嶄新的發展階段。

3、總結

隨着計算機軟件技術的不斷髮展，新的暖通空調軟件也不斷涌現，滿足用戶需求、介面友好的暖通空調軟件將在暖通空調設計和製造領域得到越來越廣泛的應用，從而推動暖通空調技術走向一個新的臺階。總之，暖通空調軟件技術促進了暖通空調專業技術的發展，暖通空調設計和製造技術呼喚新的暖通空調軟件，可以預見，在不久的將來，基於虛擬現實技術的集CAD、能耗分析、CFD和網絡技術於一體的暖通空調軟件將是一個新的亮點。