目前，建築能耗模擬軟體在建築節能領域中發揮著越來越重要的作用。由於建築的物理特性複雜，熱溼過程的計算量巨大，只能採用計算機在短時間內完成複雜的運算。因此，在進行建築能耗分析計算時，能耗模擬軟體發揮著巨大作用。建築能耗模擬主要包括建築負荷和能耗的模擬，為後續的節能設計、節能評估、節能審計以及節能措施的制定提供參考; 通過不同工況的模擬，進行圍護結構、裝置、暖通空調系統、控制系統和控制策略等的優化，通過經濟性分析得出最佳方案; 裝置與系統各種執行狀況的預測，在內外擾動等複雜因素的作用下，系統中引數的變化很複雜。通過建築能耗模擬軟體，能比較方便地預測各種工況下的系統引數，為節能標準和規範的制定、實施提供輔助作用。
目前，建築能耗模擬軟體主要有DOE-2、EnergyPlus、Trnsys、PKPM-CHEC 和DeST 等。DOE-2 建築能耗模擬軟體採用模組結構，包括Load 模組、Economic 模組、Plant 模組和System 模組。在實際的過程中，建築室內熱環境、主機以及空調系統的執行情況是相關的，但DOE-2 方式彼此沒有反饋，導致計算結果失真。EnergyPlus 整合了DOE-2 和其他型別模擬軟體的優點，採用整合同步的負荷、系統和裝置的結構，在管理模組的監督下，彼此之間有反饋，計算結果準確。EnergyPlus作為建築能耗模擬引擎，能夠精確地處理較複雜的各類建築。在處理建築熱過程時考慮了多方面的因素。
因此，基於雲端計算的建築能耗模擬與優化平臺採用EnergyPlus 為能耗模擬引擎，通過軟體即服務( SAAS) 的方式，構建其輸入檔案( IDF 或IMF 檔案) ，對其標準輸出進行文件化、圖形化等處理，向用戶提供建築能耗模擬和優化服務。
1 平臺架構
建築能耗模擬與優化軟體平臺能夠向用戶提供專業級建築能耗模擬分析和優化服務，對使用者的專業性要求低，操作簡單，支援不同型別的能耗模擬輸入檔案，包括IDF 檔案、IMF 檔案、GBXML 檔案和自定義的建築相關引數。該平臺提供了國內常見建築形式的熱工引數模板，可以通過簡單圖形化的修改，完成建築能耗模擬相關引數的輸入，形成標準的IDF 檔案。同時，該平臺支援智慧的任務管理，能夠同時針對多個使用者的多個模擬任務進行模擬計算、優化和分析，並以資料和圖表的形式呈現專業建築能耗模擬分析報告。針對使用者提交的建築方案，模擬分析系統對新建建築和已有建築給出採用不同建築引數的對比分析報告。
1. 1 平臺體系架構
平臺體系架構如圖1 所示。通過IaaS 的基礎設施即服務為EnergyPlus 模擬計算引擎、資料庫服務、Web 服務，提供包括計算資源、網路資源、儲存資源等基礎設施保障。通過PaaS 平臺即服務提供模擬、優化應用服務、EnergyPlus 計算服務、資料庫服務、Web 應用服務，對前端客戶需要的功能進行支撐。通過SaaS 軟體即服務的方式，以Web、APP 等形式向用戶提供建築能耗的模擬服務，使用者可通過Web、APP 生成模擬和優化任務，檢視模擬和優化結果。
2 平臺邏輯架構
平臺邏輯架構如圖2 所示，主要包括輸入檔案處理、核心系統和輸出檔案處理。
輸入檔案處理主要針對不同形式的資料輸入，包括EnergyPlus 標準的IDF/IMF 檔案、Revit 匯出的綠建檔案GBXML、使用者自定義的引數檔案及相關的CAD 檔案。IDF/IMF 作為EnergyPlus 標準輸入檔案，通過驗證後可以直接作為平臺的輸入檔案; GBXML 檔案作為Revit 匯出檔案，需要後端的輸入檔案處理並進行轉換，使用者可對其引數進行調整，生成IDF 檔案作為輸入檔案; 使用者自定義檔案根據不同的輸入檔案模板，通過平臺軟體進行建築及其相關引數的自定義，最終生成IDF檔案。
平臺核心部分包括Web 服務，EnergyPlus、Trnsys 計算引擎、資料庫服務。Web 服務對使用者的Web 應用軟體、APP 軟體提供服務，實現包括模擬任務、使用者管理、優化管理、系統管理等業務邏輯; EnergyPlus、Trnsys 計算引擎完成能耗的.模擬計算，並輸出相關的模擬計算結果; 資料庫服務儲存與平臺相關的結構化資料，包括模擬任務資料、模擬產生的結果資料、文件結果資訊、輸入檔案資訊等。輸出檔案處理模組針對EnergyPlus、Trnsys 計算引擎輸出的標準結果檔案，按照使用者的需要，輸出不同格式、不同形式的能耗模擬分析報告。
2 平臺功能
使用者端的系統功能包括模擬任務管理、建築模板、氣候引數、優化設定和系統管理，平臺端功能包括任務執行管理、結果分析管理、建築模板管理、計算引擎管理、氣候檔案管理、優化設定和系統管理。
任務管理以IDF /IMF、GBXML 檔案為輸入檔案，結合平臺提供的建築模板，實現模擬分析任務的建立。任務的輸入檔案可以採用IDF、IMF、GBXML 等檔案，也可以採用建築模板進行簡單的修改。模擬分析結果報告以任務為單位進行管理。新建任務中，可以關聯所處的地理位置和相關氣候引數。
建築模板主要根據典型的建築設計和實施方案給出，包括用來進行模擬的主要引數，如建築的建築、結構、水電暖等基本資訊，以及建築構件、材料的資料。使用者可根據實際建築情況選擇引數，快速構建用來模擬的IDF /IMF 檔案。
氣候引數給出平臺所支撐的氣候資料，可根據所處的地理位置選擇，使用者也可以加入自定義的氣候引數，在建立新任務時通過地理位置自動獲取氣候引數檔案。在模擬中可以對建築方案進行優化對比，通過調整建築的朝向、窗牆比、相關材料、空調系統，給出建築優化的設計方案或節能改造方案。
3 平臺應用分析
建築能耗模擬與優化軟體平臺主要應用於新建建築設計、現有建築節能改造專案支撐、國家建築節能、綠建標準實施的支撐等方面。
( 1) 新建建築通過平臺能夠給出不同方案的能耗情況，可以給出更加細緻、精確的能耗分析報告。針對同種建築設計方案，可以通過調整窗牆比、玻璃所用材料、外圍護等優化設計。
( 2) 節能改造專案通過平臺模擬輸出的精確能耗分析，可以精準地瞭解節能改造建築的潛力，支撐節能專案改造決策。該平臺能夠提供直觀、科學、合理的節能潛力分析報告，增強節能改造專案的必要性和可行性。
( 3) 針對綠建標準的實施，可通過平臺對綠建標準中要求的專案進行模擬分析，支撐綠建標準的實施。同時該平臺提供當前不同型別建築的能耗模擬分析結果，為管理提供資料支撐。
4 結語
介紹了建築能耗模擬與優化軟體平臺設計，並在軟體平臺功能的基礎上，闡述了該軟體平臺主要應用於新建建築設計、現有建築節能改造專案支撐、國家建築節能、綠建標準實施的支撐等方面。