摘要：建筑環(huán)境設(shè)計模擬工具包DeST是基于功能的模擬軟件，用于對建筑、方案、系統(tǒng)及水力計算進(jìn)行模擬，以校核設(shè)計，保證設(shè)計的可靠性。介紹了DeST的結(jié)構(gòu)、用戶界面，并結(jié)合工程實(shí)例說明了DeST的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：建筑環(huán)境模擬 模擬軟件 DeST
1、開發(fā)DeST的目的近30年來，建筑和空調(diào)系統(tǒng)的模擬被廣泛地應(yīng)用在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，出現(xiàn)了很多的模擬模型、模擬方法以及模擬應(yīng)用工具。
模擬技術(shù)已經(jīng)相對成熟，但在實(shí)際設(shè)計中，采用模擬技術(shù)輔助分析的仍然很少，大多數(shù)設(shè)計仍然僅考慮最不利工況，而沒有考慮全年的運(yùn)行過程，這導(dǎo)致了諸如設(shè)備選擇不合理、過渡季無法滿足要求等問題。最近，國內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)和設(shè)計公司開始投入越來越多的力量以縮小模擬和設(shè)計之間的應(yīng)用鴻溝。例如在國際能源組織（IEA）最近結(jié)束的研究子項(xiàng)ANNEX 30[1] Bring simulation into application中，設(shè)計過程中的模擬技術(shù)應(yīng)用研究是其最主要的章節(jié)。雖然，采用模擬分析的手段可以提高設(shè)計的可靠性，但只有在明確了設(shè)計和模擬之間的關(guān)系之后，才能制造出在實(shí)際設(shè)計過程中能夠被有效利用的模擬分析工具。而現(xiàn)有國外幾種主流的模擬分析工具由于在開發(fā)時沒有充分考慮設(shè)計過程的階段性、延續(xù)性等特點(diǎn)，只能用于學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域。
設(shè)計過程是一個階段化的過程，包括初步設(shè)計、方案設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計以及后設(shè)計階段[2].這是一個復(fù)雜的、不斷反饋的過程，目前是否存在一個模擬分析工具能夠服務(wù)于整個過程呢？
目前的模擬工具可以劃分成兩大類：一類是基于功能的，以DOE[3]為主要代表；另一類是基于模聲的，以TRNSYS[4]，HVACSIM+[5]，MATLAB為代表?；诠δ艿哪M工具從滿足某種功能要求（如計算建筑全年能耗）出發(fā)來設(shè)計模擬系統(tǒng)；基于模塊的模擬工具注重于構(gòu)建系統(tǒng)的靈活性，其特點(diǎn)是采用通用的模塊接口和統(tǒng)一的非線性求解核心。
當(dāng)所有的條件都已知時，使用模塊化的模擬系統(tǒng)可以很方便地建立起整個系統(tǒng)的框架并進(jìn)行模擬計算，這使得它們非常適用于研究領(lǐng)域，通過模擬計算去了解在系統(tǒng)的各個部件確定后系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。但在設(shè)計過程中，尤其是在設(shè)計的初步階段，設(shè)計人員無法掌握所有的信息，某些數(shù)據(jù)是模擬的輸出而不是輸入。例如，在方案設(shè)計階段，當(dāng)設(shè)計人員試圖比較不同的系統(tǒng)形式時，因?yàn)榭照{(diào)機(jī)組的選擇應(yīng)該在方案確定之后進(jìn)行，他無法了解空調(diào)機(jī)組的具體信息。為了使模塊化的模擬程序能夠運(yùn)行，使用者不得不采用"缺省"的部件，選擇某種"缺省的空調(diào)機(jī)組"來構(gòu)建模擬系統(tǒng)。計算機(jī)模擬軟件一個很重要的特性是輸出嚴(yán)重地依賴于輸入。因此，模擬由諸多"缺省"的部件組成的系統(tǒng)，其結(jié)果對實(shí)際的設(shè)計不具備指導(dǎo)意義，當(dāng)其"缺省"的是后續(xù)設(shè)計的目標(biāo)時，這樣的模擬計算無助于設(shè)計人員進(jìn)行決策。因此，模塊化的模擬工具雖然適用于學(xué)術(shù)研究，但并不適用于工程設(shè)計。
與模塊工具相比，基于功能的模擬工具靈活性較低，但是更接近于設(shè)計人員思路，因此較容易被采用。為了把握全年的運(yùn)行特性，設(shè)計人員通常用其來計算建筑物全年的能耗要求。作為其代表的DOE由建筑模擬、系統(tǒng)模擬和機(jī)組模擬三大部分組成。但其中各模塊之間的關(guān)聯(lián)存在著缺陷。例如，“在空調(diào)系統(tǒng)的模擬中，假設(shè)送風(fēng)溫度是已知的。這樣的處理對于簡單的運(yùn)行方式（例如已經(jīng)確定每一個時刻的送風(fēng)溫度）是有效的，但對于較復(fù)雜的系統(tǒng)則無法工作，需要采用前一時刻的數(shù)據(jù)，或者建筑物的模擬必須進(jìn)行兩次（對于最熱控制模式和最冷控制模式）”.這意味著設(shè)計人員在方案分析階段，進(jìn)行方案比較時，不得不回到概念性階段，再次進(jìn)行建筑模擬計算。建筑模擬和系統(tǒng)模擬之間的聯(lián)系無法體現(xiàn)出設(shè)計過程中兩兩個階段之間的關(guān)聯(lián)。而采用房間負(fù)荷作為各個階段之間的聯(lián)系導(dǎo)致建筑模擬、系統(tǒng)模擬和機(jī)組模擬等各模塊過度緊密地耦合在一起，這使得DOE被限制在建筑物全年能耗分析，而不能勝任設(shè)備選擇以及管網(wǎng)系統(tǒng)校驗(yàn)等工作。
由此可見，上述兩種模擬分析工具都存在著某些缺點(diǎn)而無法有效地應(yīng)用在設(shè)計過程中。因此，制作一個適用于設(shè)計的模擬分析工具，必須充分考慮設(shè)計過程的階段性；處理好各個設(shè)計階段中的已知、未知關(guān)系；設(shè)計過程應(yīng)考慮全年的運(yùn)行狀態(tài)，因此必須采用另一種運(yùn)行方式來替代實(shí)際的小步長控制方式模擬。
作為ANNEX30的一個參加者，清華大學(xué)提出了“分階段設(shè)計，分階段模擬”的思路，在充分考慮上述3個要素的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了建筑環(huán)境控制系統(tǒng)模擬分析工具包（DeST），并應(yīng)用在若干實(shí)際工程中。DeST是基于功能的模擬軟件，對應(yīng)設(shè)計的不同階段，提供相應(yīng)的功能性模塊。其任務(wù)是在設(shè)計的整個過程中，通過建筑模擬、方案模擬、系統(tǒng)模擬、水力模擬等手段對設(shè)計進(jìn)行校核，并根據(jù)模擬數(shù)據(jù)結(jié)果對設(shè)計進(jìn)行驗(yàn)證，從而保證設(shè)計的可靠性。
2、DeST的結(jié)構(gòu)DeST在設(shè)計時充分考慮了“設(shè)計的階段性”這一特點(diǎn)。相應(yīng)于設(shè)計的不同階段，DeST由不同的功能性模塊組成，并根據(jù)階段之間的聯(lián)系在模塊之間建立其相應(yīng)的關(guān)聯(lián)。
DeST所需要的氣象數(shù)據(jù)由Medpha產(chǎn)生，其基礎(chǔ)是20年的實(shí)測數(shù)據(jù)和隨機(jī)氣象數(shù)學(xué)模型。目前Medpha可以生成各格式的、193個中國城市的逐時氣象參數(shù)。計算機(jī)輔助建筑描述程序CABD是一個基于ACAD平臺的建筑描述界面，設(shè)計人員通過它描述建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)（幾何尺寸，熱特性參數(shù)）以及各種內(nèi)擾的變化情況。在進(jìn)行詳細(xì)的建筑模擬時，需要輸入各種經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（例如熱量在空間內(nèi)的分布等），這通過經(jīng)驗(yàn)系數(shù)維護(hù)程序ECM完成。CABD是DeST的主控界面，它把用戶繪制的建筑物的相關(guān)數(shù)據(jù)自動傳輸給建筑分析模擬模塊BAS.BAS的任務(wù)對建筑物進(jìn)行詳細(xì)的逐時模擬，其數(shù)學(xué)模型是增強(qiáng)的狀態(tài)空間法[6，7].BAS是一個精確的多空間建筑模擬程序，它負(fù)責(zé)計算逐時的房間基礎(chǔ)室溫[8]（RBT，在沒有任何空調(diào)系統(tǒng)影響下的房間溫度）。逐時的基礎(chǔ)室溫反映了房間在被動熱擾影響的下的熱特性。在初步設(shè)計階段，建筑師可以通過基礎(chǔ)室溫來比較各種因素的影響，如圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料、朝向、建筑物的形狀等等。當(dāng)建筑設(shè)計確定之后，方案模擬程序Scheme[8]可用來計算建筑物在各種空調(diào)方案（分區(qū)，系統(tǒng)類型，運(yùn)行方式）下的熱特性，在方案設(shè)計階段，設(shè)計者可以通過模擬結(jié)果對不同的空調(diào)系統(tǒng)方案進(jìn)行比較取舍。在方案確定之后，方案模擬程序計算出對機(jī)組或者末端的詳細(xì)要求，通過逐時系統(tǒng)要求的送回風(fēng)參數(shù)以及風(fēng)量，空調(diào)機(jī)組選擇程序ACSel對選擇的設(shè)備進(jìn)行全工況滿足要求，另一方面可以檢驗(yàn)各設(shè)備在全年工況下是否能完全滿足需求，另一方面得到對冷熱源的水溫、水量要求。當(dāng)對冷熱源的需求明確后，類似的方法可以用于冷熱源的需求明確后，類似的方法可以用于冷熱源的優(yōu)化選擇，通過冷熱源優(yōu)化程序CPO對用戶選擇的冷凍機(jī)類型、臺數(shù)和運(yùn)行方式進(jìn)行校核，保證機(jī)組在整個運(yùn)行周期內(nèi)保持的能效比。通過方案模擬得到全年逐時要求的風(fēng)量后（對于變風(fēng)量系統(tǒng)），再通過送風(fēng)管網(wǎng)可及性分析DNA計算出風(fēng)機(jī)全年的工況點(diǎn)，從而可以根據(jù)其全運(yùn)行要求選擇風(fēng)機(jī)，使其大部時間工作在高效率區(qū)間內(nèi)。同時，通過可及性分析也可計算出各末端要求的壓差，以此通過NLA對變風(fēng)量末端進(jìn)行噪聲分析。類似的策略可以用于水管分析，通過PNA來實(shí)現(xiàn)。
通過這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計人員在每一個階段都能利用相應(yīng)的模擬模塊來計算不同設(shè)計中系統(tǒng)的性能（滿意度、能耗要求），并通過比較確定較佳的方案。同時，本階段模擬的一部分結(jié)果也是下一階段設(shè)計的輸入（對下一階段的需求。）作為一個服務(wù)于設(shè)計者的工具，DeST根據(jù)設(shè)計者的要求進(jìn)行繁復(fù)的計算，而設(shè)計得通過分析模擬結(jié)果對設(shè)計進(jìn)行比較取舍。
3、對已知和未知條件的處理設(shè)計過程包含各種不同的設(shè)計階段，每個階段的已知和未知條件不同，隨著設(shè)計的展開，各階段的已知和未知條件也隨時之相互轉(zhuǎn)化，前一階段的未知因素通過設(shè)計成為本階段的已知條件。
例如，在初步設(shè)計階段，內(nèi)外擾是已知條件，在這些擾運(yùn)作用下建筑物的熱特性是未知的；而到了方案設(shè)計階段，建筑物的熱特性成為已知因素，設(shè)計者需要在詳細(xì)的建筑物熱特性的基礎(chǔ)上對空調(diào)方案進(jìn)行比較、取舍，并為進(jìn)一步的設(shè)備選擇提供依據(jù)。建筑物的熱特性是初步設(shè)計和方案設(shè)計之間的重要橋梁，通過設(shè)計分析，它從前一階段的未知條件變?yōu)楹笠浑A段的已知條件。
在每一個設(shè)計階段，DeST采用詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型來表述已知的部分，而"理想化"的部件來表述未知的部分。假設(shè)“理想化”的部件能滿足任何的要求（冷熱量、水量等）。這樣的處理與設(shè)計過程相當(dāng)吻合，并且避免了“缺省的部件”對模擬結(jié)果的不利影響。因?yàn)橛行┪粗牟糠滞堑较乱浑A段才能解決，無論采用何種的“缺省部件”都不能保證與下一階段最終選擇的部件一致。采用“理想化”模型具有兩個優(yōu)點(diǎn)：
基于“理想化”模型的模擬結(jié)果具有可比性，因?yàn)樗鼈儾捎昧讼嗤妮斎牒图僭O(shè)。
可以得到對下一階段的需求?！袄硐牖蹦K的輸出便是對實(shí)際設(shè)備的要求，而“缺省設(shè)備”則無法為下階段選擇提供有益的信息。
已知 建筑物的熱特性（基礎(chǔ)室溫、各種熱擾對房間溫度的響應(yīng)）
未知 送風(fēng)管道系統(tǒng)空調(diào)機(jī)組的詳細(xì)信息控制手段
①計算每一個房間所要求的送風(fēng)狀態(tài)區(qū)域（SSRk）；
②由于在任一時刻，系統(tǒng)只能存在一個統(tǒng)一的送風(fēng)狀態(tài)，因此需要求出所有房間送風(fēng)狀態(tài)區(qū)域的交集（公共的送風(fēng)狀態(tài)區(qū)間，CSSR）；
③以公共的送風(fēng)狀態(tài)區(qū)域內(nèi)的任何一點(diǎn)作為送風(fēng)參數(shù)，都能使分區(qū)內(nèi)所有的房間滿足其設(shè)定值要求，而不同的送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)對應(yīng)的空氣處理能耗是不同的，在此通過某種優(yōu)化算法計算出公共送風(fēng)狀態(tài)區(qū)域中的點(diǎn)，同時確定產(chǎn)生此送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的相應(yīng)的空氣處理過程：
④在確定的送風(fēng)狀態(tài)之后，依據(jù)能耗最小的原則，可以確定系統(tǒng)的送風(fēng)量及風(fēng)機(jī)盤管或者末端再熱熱器投入的冷熱量。
⑤計算出各個房間的溫濕度。
根據(jù)計算出來的逐時的各個房間的溫濕度，統(tǒng)計全年內(nèi)各房間滿足設(shè)定值要求的小時數(shù)或者比率，并以此來比較不同空調(diào)方案的性能。如果不同的方案都能滿足各房間要求，則通過各方案要求能耗值來進(jìn)行比較。
在此階段，空氣處理室被發(fā)作一個“理想化”的設(shè)備，假設(shè)它能夠產(chǎn)生要求的任意送風(fēng)溫濕度。在進(jìn)行方案模擬時，只需要確定空氣處理室的類型，而不需要確定各組成的詳細(xì)參數(shù)。當(dāng)方案確定后，對整個空氣處理室的要求隨之確定。根據(jù)逐時要求的各段空氣處理過程線，在詳細(xì)設(shè)計階段可以對機(jī)組的各個組成部件進(jìn)行詳細(xì)的校核。
同樣的假設(shè)也被用在送風(fēng)管網(wǎng)分析上。在方案分析階段，假設(shè)送風(fēng)管網(wǎng)可以提供任意要求的送風(fēng)量。當(dāng)方案設(shè)計完成后，也得到了要求的逐時風(fēng)量分布數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)正是進(jìn)行風(fēng)機(jī)和管網(wǎng)的詳細(xì)校核所需要的。
4、控制和逆向計算過程通?？刂贫际且孕〔介L進(jìn)行的，但在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時，需要考慮建筑物和系統(tǒng)全年的運(yùn)行情況。
如何將這兩種不同類型的過程結(jié)合在一起呢？實(shí)際上，設(shè)計可以劃分成兩個層次：空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計和控制設(shè)計。DeST注重于解決前一層次的問題。無論選擇何種系統(tǒng)，采用何種設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)計的目的是要產(chǎn)生一個完全可控的、能夠滿足用戶要求的系統(tǒng)。DeST對系統(tǒng)進(jìn)行模擬時，以1h為時間步長進(jìn)行長時間（全年）的計算。為了避免不同控制器特性的影響，沒有采用小步長的控制方法，而用逆向的計算過程。例如，在詳細(xì)設(shè)計階段，當(dāng)對變風(fēng)量系統(tǒng)的送風(fēng)管網(wǎng)進(jìn)行分析時，設(shè)計者的任務(wù)是校驗(yàn)管網(wǎng)能否滿足各個時刻的風(fēng)量分布要求，并選擇適當(dāng)?shù)娘L(fēng)機(jī)。
關(guān)鍵詞：建筑環(huán)境模擬 模擬軟件 DeST
1、開發(fā)DeST的目的近30年來，建筑和空調(diào)系統(tǒng)的模擬被廣泛地應(yīng)用在學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域，出現(xiàn)了很多的模擬模型、模擬方法以及模擬應(yīng)用工具。
模擬技術(shù)已經(jīng)相對成熟，但在實(shí)際設(shè)計中，采用模擬技術(shù)輔助分析的仍然很少，大多數(shù)設(shè)計仍然僅考慮最不利工況，而沒有考慮全年的運(yùn)行過程，這導(dǎo)致了諸如設(shè)備選擇不合理、過渡季無法滿足要求等問題。最近，國內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)和設(shè)計公司開始投入越來越多的力量以縮小模擬和設(shè)計之間的應(yīng)用鴻溝。例如在國際能源組織（IEA）最近結(jié)束的研究子項(xiàng)ANNEX 30[1] Bring simulation into application中，設(shè)計過程中的模擬技術(shù)應(yīng)用研究是其最主要的章節(jié)。雖然，采用模擬分析的手段可以提高設(shè)計的可靠性，但只有在明確了設(shè)計和模擬之間的關(guān)系之后，才能制造出在實(shí)際設(shè)計過程中能夠被有效利用的模擬分析工具。而現(xiàn)有國外幾種主流的模擬分析工具由于在開發(fā)時沒有充分考慮設(shè)計過程的階段性、延續(xù)性等特點(diǎn)，只能用于學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域。
設(shè)計過程是一個階段化的過程，包括初步設(shè)計、方案設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計以及后設(shè)計階段[2].這是一個復(fù)雜的、不斷反饋的過程，目前是否存在一個模擬分析工具能夠服務(wù)于整個過程呢？
目前的模擬工具可以劃分成兩大類：一類是基于功能的，以DOE[3]為主要代表；另一類是基于模聲的，以TRNSYS[4]，HVACSIM+[5]，MATLAB為代表?；诠δ艿哪M工具從滿足某種功能要求（如計算建筑全年能耗）出發(fā)來設(shè)計模擬系統(tǒng)；基于模塊的模擬工具注重于構(gòu)建系統(tǒng)的靈活性，其特點(diǎn)是采用通用的模塊接口和統(tǒng)一的非線性求解核心。
當(dāng)所有的條件都已知時，使用模塊化的模擬系統(tǒng)可以很方便地建立起整個系統(tǒng)的框架并進(jìn)行模擬計算，這使得它們非常適用于研究領(lǐng)域，通過模擬計算去了解在系統(tǒng)的各個部件確定后系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。但在設(shè)計過程中，尤其是在設(shè)計的初步階段，設(shè)計人員無法掌握所有的信息，某些數(shù)據(jù)是模擬的輸出而不是輸入。例如，在方案設(shè)計階段，當(dāng)設(shè)計人員試圖比較不同的系統(tǒng)形式時，因?yàn)榭照{(diào)機(jī)組的選擇應(yīng)該在方案確定之后進(jìn)行，他無法了解空調(diào)機(jī)組的具體信息。為了使模塊化的模擬程序能夠運(yùn)行，使用者不得不采用"缺省"的部件，選擇某種"缺省的空調(diào)機(jī)組"來構(gòu)建模擬系統(tǒng)。計算機(jī)模擬軟件一個很重要的特性是輸出嚴(yán)重地依賴于輸入。因此，模擬由諸多"缺省"的部件組成的系統(tǒng)，其結(jié)果對實(shí)際的設(shè)計不具備指導(dǎo)意義，當(dāng)其"缺省"的是后續(xù)設(shè)計的目標(biāo)時，這樣的模擬計算無助于設(shè)計人員進(jìn)行決策。因此，模塊化的模擬工具雖然適用于學(xué)術(shù)研究，但并不適用于工程設(shè)計。
與模塊工具相比，基于功能的模擬工具靈活性較低，但是更接近于設(shè)計人員思路，因此較容易被采用。為了把握全年的運(yùn)行特性，設(shè)計人員通常用其來計算建筑物全年的能耗要求。作為其代表的DOE由建筑模擬、系統(tǒng)模擬和機(jī)組模擬三大部分組成。但其中各模塊之間的關(guān)聯(lián)存在著缺陷。例如，“在空調(diào)系統(tǒng)的模擬中，假設(shè)送風(fēng)溫度是已知的。這樣的處理對于簡單的運(yùn)行方式（例如已經(jīng)確定每一個時刻的送風(fēng)溫度）是有效的，但對于較復(fù)雜的系統(tǒng)則無法工作，需要采用前一時刻的數(shù)據(jù)，或者建筑物的模擬必須進(jìn)行兩次（對于最熱控制模式和最冷控制模式）”.這意味著設(shè)計人員在方案分析階段，進(jìn)行方案比較時，不得不回到概念性階段，再次進(jìn)行建筑模擬計算。建筑模擬和系統(tǒng)模擬之間的聯(lián)系無法體現(xiàn)出設(shè)計過程中兩兩個階段之間的關(guān)聯(lián)。而采用房間負(fù)荷作為各個階段之間的聯(lián)系導(dǎo)致建筑模擬、系統(tǒng)模擬和機(jī)組模擬等各模塊過度緊密地耦合在一起，這使得DOE被限制在建筑物全年能耗分析，而不能勝任設(shè)備選擇以及管網(wǎng)系統(tǒng)校驗(yàn)等工作。
由此可見，上述兩種模擬分析工具都存在著某些缺點(diǎn)而無法有效地應(yīng)用在設(shè)計過程中。因此，制作一個適用于設(shè)計的模擬分析工具，必須充分考慮設(shè)計過程的階段性；處理好各個設(shè)計階段中的已知、未知關(guān)系；設(shè)計過程應(yīng)考慮全年的運(yùn)行狀態(tài)，因此必須采用另一種運(yùn)行方式來替代實(shí)際的小步長控制方式模擬。
作為ANNEX30的一個參加者，清華大學(xué)提出了“分階段設(shè)計，分階段模擬”的思路，在充分考慮上述3個要素的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了建筑環(huán)境控制系統(tǒng)模擬分析工具包（DeST），并應(yīng)用在若干實(shí)際工程中。DeST是基于功能的模擬軟件，對應(yīng)設(shè)計的不同階段，提供相應(yīng)的功能性模塊。其任務(wù)是在設(shè)計的整個過程中，通過建筑模擬、方案模擬、系統(tǒng)模擬、水力模擬等手段對設(shè)計進(jìn)行校核，并根據(jù)模擬數(shù)據(jù)結(jié)果對設(shè)計進(jìn)行驗(yàn)證，從而保證設(shè)計的可靠性。
2、DeST的結(jié)構(gòu)DeST在設(shè)計時充分考慮了“設(shè)計的階段性”這一特點(diǎn)。相應(yīng)于設(shè)計的不同階段，DeST由不同的功能性模塊組成，并根據(jù)階段之間的聯(lián)系在模塊之間建立其相應(yīng)的關(guān)聯(lián)。
DeST所需要的氣象數(shù)據(jù)由Medpha產(chǎn)生，其基礎(chǔ)是20年的實(shí)測數(shù)據(jù)和隨機(jī)氣象數(shù)學(xué)模型。目前Medpha可以生成各格式的、193個中國城市的逐時氣象參數(shù)。計算機(jī)輔助建筑描述程序CABD是一個基于ACAD平臺的建筑描述界面，設(shè)計人員通過它描述建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)（幾何尺寸，熱特性參數(shù)）以及各種內(nèi)擾的變化情況。在進(jìn)行詳細(xì)的建筑模擬時，需要輸入各種經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（例如熱量在空間內(nèi)的分布等），這通過經(jīng)驗(yàn)系數(shù)維護(hù)程序ECM完成。CABD是DeST的主控界面，它把用戶繪制的建筑物的相關(guān)數(shù)據(jù)自動傳輸給建筑分析模擬模塊BAS.BAS的任務(wù)對建筑物進(jìn)行詳細(xì)的逐時模擬，其數(shù)學(xué)模型是增強(qiáng)的狀態(tài)空間法[6，7].BAS是一個精確的多空間建筑模擬程序，它負(fù)責(zé)計算逐時的房間基礎(chǔ)室溫[8]（RBT，在沒有任何空調(diào)系統(tǒng)影響下的房間溫度）。逐時的基礎(chǔ)室溫反映了房間在被動熱擾影響的下的熱特性。在初步設(shè)計階段，建筑師可以通過基礎(chǔ)室溫來比較各種因素的影響，如圍護(hù)結(jié)構(gòu)的材料、朝向、建筑物的形狀等等。當(dāng)建筑設(shè)計確定之后，方案模擬程序Scheme[8]可用來計算建筑物在各種空調(diào)方案（分區(qū)，系統(tǒng)類型，運(yùn)行方式）下的熱特性，在方案設(shè)計階段，設(shè)計者可以通過模擬結(jié)果對不同的空調(diào)系統(tǒng)方案進(jìn)行比較取舍。在方案確定之后，方案模擬程序計算出對機(jī)組或者末端的詳細(xì)要求，通過逐時系統(tǒng)要求的送回風(fēng)參數(shù)以及風(fēng)量，空調(diào)機(jī)組選擇程序ACSel對選擇的設(shè)備進(jìn)行全工況滿足要求，另一方面可以檢驗(yàn)各設(shè)備在全年工況下是否能完全滿足需求，另一方面得到對冷熱源的水溫、水量要求。當(dāng)對冷熱源的需求明確后，類似的方法可以用于冷熱源的需求明確后，類似的方法可以用于冷熱源的優(yōu)化選擇，通過冷熱源優(yōu)化程序CPO對用戶選擇的冷凍機(jī)類型、臺數(shù)和運(yùn)行方式進(jìn)行校核，保證機(jī)組在整個運(yùn)行周期內(nèi)保持的能效比。通過方案模擬得到全年逐時要求的風(fēng)量后（對于變風(fēng)量系統(tǒng)），再通過送風(fēng)管網(wǎng)可及性分析DNA計算出風(fēng)機(jī)全年的工況點(diǎn)，從而可以根據(jù)其全運(yùn)行要求選擇風(fēng)機(jī)，使其大部時間工作在高效率區(qū)間內(nèi)。同時，通過可及性分析也可計算出各末端要求的壓差，以此通過NLA對變風(fēng)量末端進(jìn)行噪聲分析。類似的策略可以用于水管分析，通過PNA來實(shí)現(xiàn)。
通過這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計人員在每一個階段都能利用相應(yīng)的模擬模塊來計算不同設(shè)計中系統(tǒng)的性能（滿意度、能耗要求），并通過比較確定較佳的方案。同時，本階段模擬的一部分結(jié)果也是下一階段設(shè)計的輸入（對下一階段的需求。）作為一個服務(wù)于設(shè)計者的工具，DeST根據(jù)設(shè)計者的要求進(jìn)行繁復(fù)的計算，而設(shè)計得通過分析模擬結(jié)果對設(shè)計進(jìn)行比較取舍。
3、對已知和未知條件的處理設(shè)計過程包含各種不同的設(shè)計階段，每個階段的已知和未知條件不同，隨著設(shè)計的展開，各階段的已知和未知條件也隨時之相互轉(zhuǎn)化，前一階段的未知因素通過設(shè)計成為本階段的已知條件。
例如，在初步設(shè)計階段，內(nèi)外擾是已知條件，在這些擾運(yùn)作用下建筑物的熱特性是未知的；而到了方案設(shè)計階段，建筑物的熱特性成為已知因素，設(shè)計者需要在詳細(xì)的建筑物熱特性的基礎(chǔ)上對空調(diào)方案進(jìn)行比較、取舍，并為進(jìn)一步的設(shè)備選擇提供依據(jù)。建筑物的熱特性是初步設(shè)計和方案設(shè)計之間的重要橋梁，通過設(shè)計分析，它從前一階段的未知條件變?yōu)楹笠浑A段的已知條件。
在每一個設(shè)計階段，DeST采用詳細(xì)的數(shù)學(xué)模型來表述已知的部分，而"理想化"的部件來表述未知的部分。假設(shè)“理想化”的部件能滿足任何的要求（冷熱量、水量等）。這樣的處理與設(shè)計過程相當(dāng)吻合，并且避免了“缺省的部件”對模擬結(jié)果的不利影響。因?yàn)橛行┪粗牟糠滞堑较乱浑A段才能解決，無論采用何種的“缺省部件”都不能保證與下一階段最終選擇的部件一致。采用“理想化”模型具有兩個優(yōu)點(diǎn)：
基于“理想化”模型的模擬結(jié)果具有可比性，因?yàn)樗鼈儾捎昧讼嗤妮斎牒图僭O(shè)。
可以得到對下一階段的需求?！袄硐牖蹦K的輸出便是對實(shí)際設(shè)備的要求，而“缺省設(shè)備”則無法為下階段選擇提供有益的信息。
已知 建筑物的熱特性（基礎(chǔ)室溫、各種熱擾對房間溫度的響應(yīng)）
未知 送風(fēng)管道系統(tǒng)空調(diào)機(jī)組的詳細(xì)信息控制手段
①計算每一個房間所要求的送風(fēng)狀態(tài)區(qū)域（SSRk）；
②由于在任一時刻，系統(tǒng)只能存在一個統(tǒng)一的送風(fēng)狀態(tài)，因此需要求出所有房間送風(fēng)狀態(tài)區(qū)域的交集（公共的送風(fēng)狀態(tài)區(qū)間，CSSR）；
③以公共的送風(fēng)狀態(tài)區(qū)域內(nèi)的任何一點(diǎn)作為送風(fēng)參數(shù)，都能使分區(qū)內(nèi)所有的房間滿足其設(shè)定值要求，而不同的送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)對應(yīng)的空氣處理能耗是不同的，在此通過某種優(yōu)化算法計算出公共送風(fēng)狀態(tài)區(qū)域中的點(diǎn)，同時確定產(chǎn)生此送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的相應(yīng)的空氣處理過程：
④在確定的送風(fēng)狀態(tài)之后，依據(jù)能耗最小的原則，可以確定系統(tǒng)的送風(fēng)量及風(fēng)機(jī)盤管或者末端再熱熱器投入的冷熱量。
⑤計算出各個房間的溫濕度。
根據(jù)計算出來的逐時的各個房間的溫濕度，統(tǒng)計全年內(nèi)各房間滿足設(shè)定值要求的小時數(shù)或者比率，并以此來比較不同空調(diào)方案的性能。如果不同的方案都能滿足各房間要求，則通過各方案要求能耗值來進(jìn)行比較。
在此階段，空氣處理室被發(fā)作一個“理想化”的設(shè)備，假設(shè)它能夠產(chǎn)生要求的任意送風(fēng)溫濕度。在進(jìn)行方案模擬時，只需要確定空氣處理室的類型，而不需要確定各組成的詳細(xì)參數(shù)。當(dāng)方案確定后，對整個空氣處理室的要求隨之確定。根據(jù)逐時要求的各段空氣處理過程線，在詳細(xì)設(shè)計階段可以對機(jī)組的各個組成部件進(jìn)行詳細(xì)的校核。
同樣的假設(shè)也被用在送風(fēng)管網(wǎng)分析上。在方案分析階段，假設(shè)送風(fēng)管網(wǎng)可以提供任意要求的送風(fēng)量。當(dāng)方案設(shè)計完成后，也得到了要求的逐時風(fēng)量分布數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)正是進(jìn)行風(fēng)機(jī)和管網(wǎng)的詳細(xì)校核所需要的。
4、控制和逆向計算過程通?？刂贫际且孕〔介L進(jìn)行的，但在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時，需要考慮建筑物和系統(tǒng)全年的運(yùn)行情況。
如何將這兩種不同類型的過程結(jié)合在一起呢？實(shí)際上，設(shè)計可以劃分成兩個層次：空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計和控制設(shè)計。DeST注重于解決前一層次的問題。無論選擇何種系統(tǒng)，采用何種設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)計的目的是要產(chǎn)生一個完全可控的、能夠滿足用戶要求的系統(tǒng)。DeST對系統(tǒng)進(jìn)行模擬時，以1h為時間步長進(jìn)行長時間（全年）的計算。為了避免不同控制器特性的影響，沒有采用小步長的控制方法，而用逆向的計算過程。例如，在詳細(xì)設(shè)計階段，當(dāng)對變風(fēng)量系統(tǒng)的送風(fēng)管網(wǎng)進(jìn)行分析時，設(shè)計者的任務(wù)是校驗(yàn)管網(wǎng)能否滿足各個時刻的風(fēng)量分布要求，并選擇適當(dāng)?shù)娘L(fēng)機(jī)。