Các công cụ phân tích và mô phỏng năng lượng

 

DOE-2

DOE-2 là một phần mềm mô phỏng năng lượng cho building services được NASA, ASHREA và Bộ năng lượng Hoa Kỳ phát triển. DOE-2 được phát hành vào cuối những năm 1970. DOE-2 không phải là một phần mềm với giao diện thân thiện cho người sử dụng nên có thể coi DOE-2 là một nền tảng. DOE-2 được phát triển qua nhiều năm và có nhiều phiên bản khác nhau. 

Hiện nay, eQuest và DOE-2 là 2 cái tên được gắn liền với nhau. Trong đó, eQuest là một phần mềm với giao diện sử dụng thân thiện với người dùng, được xây dựng trên nền tảng DOE-2.

Là một phần mềm mô phỏng năng lượng, chức năng cơ bản của eQuest là dùng để:

Phân tích và mô phỏng các hệ thống sử dụng năng lượng trong các tòa nhà (HVAC, water plan, lighting…). 

Mô phỏng tính kinh tế và nghiên cứu vòng đời công trình. 

ENERGY-PLUS

Được USDOE (Bộ năng lượng Hoa Kỳ) bắt đầu phát triển từ 1996 và ra mắt vào năm 2001. Có thể xem Enegy Plus là một phần mềm tính toán và mô phỏng năng lượng toàn diện:

Phân tích và mô phỏng hoạt động của các hệ thống HVAC, Water Plan…dự tính tổng năng lượng tiêu thụ, mô phỏng chi phí và vòng đời dự án. 

Kiểm soát ánh sáng tự nhiên để tiết kiệm năng lượng. 

Dự đoán lượng khí thải CO2,NOx, CO… hệ thống thải ra môi trường. 

Tương tự với DOE-2, Energy Plus cũng không có giao diện sử dụng thân thiện và cũng được xem như một nền tảng bao gồm các phương pháp tính toán (ví dụ: phương pháp tính tải của energy plus là heat balance…) và các phương pháp mô phỏng… để các bên khác sử dụng và tạo nên phần mềm của riêng mình. Cấu trúc hoạt động của energy plus như sau:

Hiện nay, rất nhiều phần mềm mô phỏng năng lượng sử dụng mã nguồn của Energy Plus và một số tên tuổi lớn đáng kể tới như: DesignBuilder, OpenStudio, Autodesk Green Studio, Simergy… Một đặc điểm chung của tất cả các phần mềm này là cho phép xây dựng energy model dưới dạng 3D. Dĩ nhiên, mặc dù đều được xây dựng lên từ energy plus nhưng mỗi phần mềm đều có những điểm riêng biệt từ giao diện cho tới workflow và có thể có những tùy chỉnh và phát triển thêm những chức năng mà vốn dĩ energy plus không có.

IES VE

IES VE được hãng Integrated Environmental Solutions phát triển. IES VE hiện đang là phần mềm phân tích, mô phỏng năng lượng được sử dụng rất phổ biến trên thế giới. Ngoài những chức năng chính của một phần mềm phân tích và mô phỏng năng lượng, IES VE còn xây dựng thêm các module để thực hiện mô phỏng về thông gió tự nhiên, CFD…

TRACE & HAP

Cả Trane và Carrier đều là những hãng sản xuất thiết bị HVAC nổi tiếng, cả 2 hãng này đều tự xây dựng lên các phần mềm tính toán và mô phỏng năng lượng của riêng mình. 

Mặc dù cũng có khả năng sử dụng để tính toán và mô phỏng năng lượng, mô phỏng chi phí và vòng đời dự án. Nhưng chức năng chính của 2 phần mềm này đều là dùng để tính toán và thiết kế. Hiện tại thì 2 phần mềm này vẫn là phần mềm chính được các công ty tư vấn thiết kế sử dụng để tính toán và thiết kế hệ thống HVAC, cả 2 đều được UEDOE chứng nhận chất lượng.

Điểm mạnh của Trace và HAP: có thể sử dụng được nhiều loại phương pháp tính toán khác nhau. Cả 2 đều được các hãng bán thiết bị xây dựng lên phục vụ cho công việc thiết kế nên việc chọn và thiết kế hệ thống tương đối dễ dàng (có thể dễ dàng xây dựng nguyên lý của một hệ thống phức tạp).

Điểm yếu của 2 phần mềm này là chỉ hỗ trợ nhập thông tin của building bằng các con số chứ không thể trực tiếp dựng 3D energy model được nên việc nhập thông tin này tốn nhiều thời gian và không được chính xác. Thứ 2, cả Trace và HAP chủ yếu chỉ tập trung vào hệ thống HVAC nên không phải là một phần mềm mô phỏng năng lượng toàn diện.

Trên đây chỉ là một số phần mềm phân tích và mô phỏng năng lượng phổ biến nhất, ngoài ra còn có rất nhiều các nền tảng khác như Radian, TRNSYS, LCEM, VECM…