简介
潘毅群（教授、博导）
Tel: 021-69584741 Email: yiqunpan@tongji.edu.cn
地址：上海市嘉定区曹安公路4800号机械与能源工程学院暖通空调与燃气研究所，A437室
课题组网页：http://bsim.tongji.edu.cn/
1992年毕业于同济大学机械学院供热、供燃气、通风与空调工程专业，获学士学位；
1997年毕业于同济大学机械学院供热、供燃气、通风与空调工程专业，硕博连读，获工学博士学位
研究方向：建筑模拟与仿真、绿色建筑技术、室内环境品质
专著：
潘毅群，楼宇设备管理，中国建筑工业出版社，2003
张寅平、潘毅群、王馨，建筑环境与设备工程专业(高等学校专业英语系列教材)，中国建筑工业出版社，2005
龙惟定等，建筑节能技术，中国建筑工业出版社，2009，参与编写
潘毅群等，实用建筑能耗模拟手册，中国建筑工业出版社，2013
潘毅群等，ESCO与建筑节能改造---节能量核验方法与案例研究，中国建筑工业出版社，2013
关于理论基础
暖通空调在线：建筑能耗模拟是上世纪大约60年代发展起来的一门借助计算机应用开发的学科，请您给网友介绍一下这门学科的理论基础。
潘毅群教授：建筑能耗模拟的发展开始于20世纪60年代中期，有一些学者采用动态模拟方法分析建筑围护结构的传热特性并计算动态负荷。初期的研究重点是传热的基础理论和负荷计算方法，例如一些简化的动态传热算法，如度日法和温频法等。在这个阶段，建筑模拟的主要目的是改进围护结构的传热特性。20世纪70年代的全球石油危机之后，建筑能耗模拟愈来愈受到重视，同时随着计算机技术的飞速发展，使得大量复杂的计算成为可能。因此在全世界出现了一些建筑能耗模拟软件，包括美国的BLAST、DOE-2，欧洲的ESP-r，日本的HASP和中国的DeST等。20世纪70年代中期，在美国形成了两个著名的建筑模拟程序，BLAST和DOE。欧洲也于20世纪70年代开始研究模拟分析的方法，产生的具有代表性的软件是ESP-r。70年代末期，一些模块化的空调系统模拟软件也逐渐被开发出来，如美国开发的TRNSYS和HVACSIM+。同时，亚洲各个国家也开发出了一些建筑模拟软件，包括日本的HASP和中国的DeST。20世纪90年代初，化石能源的大量消耗和氟利昂制冷剂的泄漏造成大气臭氧层的破坏，全球变暖现象加剧，健康舒适但能耗较低的绿色建筑成为全世界范围建筑的发展重点。绿色建筑的发展使得建筑模拟成为必须。这段时间，建筑模拟软件不断的完善，并出现一些功能更为强大的软件，例如EnergyPlus，建筑模拟的研究重点也逐步从模拟建模（modeling）向应用模拟方法转移，即将现有的建筑能耗模拟软件应用于实际的工程和项目，改善和提高建筑系统的能效和性能。
关于应用
暖通空调在线：建筑能耗模拟近些年在应用方面有哪些进展？面对的建筑类型及应用方向如何？为什么要进行模拟？具体的方法和技术主要有哪些内容？对于目前绿色建筑的大发展，建筑能耗模拟有哪些重要的用武之地？
潘毅群教授：目前在全世界范围建筑能耗模拟得到非常大的发展，相关的研究与应用在建筑设计、建筑调适（commissioning）、既有建筑节能改造、优化控制、故障诊断、模拟用的天气参数、人员行为模型、联合仿真、硬件在环模拟等方面展开。例如，在建筑设计方面，基于建筑信息模型（BIM）的集成化设计是建筑设计的发展方向，建筑能耗模拟将成为被集成的一个功能，真正起到辅助和优化建筑设计的作用。在建筑调适和既有建筑改造方面，建筑能耗模拟的应用主要在于建筑能源系统的基准线模型（baseline model）的建立，基准线模型可以用于建筑能源系统的能效评价、故障判断和优化基准，也可以用于既有建筑节能改造的节能量核验的基准。基准线模型的建立所采用的主要方法有经验（黑箱）方法和校验模拟（calibrated simulation）方法。能耗模拟用天气参数包括典型年（TMY）天气参数、实时气象参数和未来天气参数，各有其用途。室内人员行为是建筑能耗模拟中的主要不确定因素之一，其模型的开发是目前的研究热点之一。联合仿真和硬件在环模拟（hardware in loop simulation）是将建筑能耗模拟的功能进行拓展的方法，目前得到越来越多的关注，成为国际上的研究热点之一。
建筑能耗模拟可以用于两类建筑：新建建筑和既有建筑。对于新建建筑，通过建筑能耗的模拟与分析对设计方案进行比较和优化，使其符合相关的标准和规范，进行经济性分析等；对于既有建筑，通过建筑能耗的模拟和分析计算基准能耗和节能改造方案的能耗的节省和费用的节省等。美国绿色建筑标准LEED（Leadership in Energy and Environmental Design）Credit EA1——优化能耗性能中定义了三种评估建筑能耗性能的方法，建筑能耗模拟就是其中之一。而《国际测量与验证协议》（International performance measurement and verification protocol, IPMVP、和ASHRAE标准委员会编写的M&V Guidelines: Measurement and Verification for Federal Energy Projects中都详细规定和叙述了四种对于节能改造方案的节能量进行测试与认证的方法，其中方法D为通过模拟部分或整个设备系统的能耗水平来确定节能量。因此对于绿色建筑设计和建筑节能改造来说，建筑能耗模拟都是非常重要的支持工具。
在民用建筑能耗中，采暖空调能耗和照明能耗通常是占比例最大的，也是节能潜力最大的两个部分。建筑能耗不仅取决于其围护结构、照明系统和空调系统各自的性能，更取决于其整体的性能。一幢大型的商业建筑，其各个系统和设备之间以及其环境之间的复杂和动态的相互影响需要进行模拟才能得以分析。
建筑能耗模拟方法可以分为两大类：正演模拟方法（经典方法）和逆向模拟方法（数据驱动方法）。正演模拟方法应用于新建建筑，从建筑系统和部件的物理描述开始，例如，建筑几何尺寸、地理位置、围护结构传热特性、设备类型和运行时间表、空调系统类型、建筑运行时间表、冷热源设备等，逐步搭建模型。建筑的逐时、峰值和平均能耗就可以用建立的模型进行预测和模拟。正演模拟方法的模型由四个主要模块构成：负荷模块（Loads）、系统模块（Systems）、设备模块（Plants）和经济模块（Economics）——LSPE。这四个模块相互联系形成一个建筑系统模型。负荷计算方法主要有三种：热平衡法（heat balance method）、加权系数法（weighting factor method）和热网络法（thermal network method）；系统部件与设备模型多采用回归模型。逆向模拟方法应用于既有建筑，采用既有建筑的实测（历史）能耗数据来建立模型，主要包括经验（黑箱）法、校验模拟法和灰箱法等方法。经验（黑箱）法是采用回归方法建立实测能耗与各项影响因子（如天气参数、人员密度等）之间的关系式，包括单变量、多变量、人工神经网络等。校验模拟法采用正演模拟法建立模型，再调整模型的各项输入参数，使得模拟能耗与实测能耗的差在规定的范围之内。
在绿色建筑的规划、设计、认证与投入运行的过程中，建筑能耗模拟都是必不可少的重要技术。在全世界和我国的绿色建筑迅速发展和既有建筑改造大力推进的形势下，建筑能耗模拟已经成为建筑设计、评价、分析的重要工具之一。
关于建筑模拟技术发展
暖通空调在线：建筑能耗模拟技术通过几十年来的发展，已经有了广泛拓展。对于整个建筑设计的生命周期内，建筑模拟技术如何影响每一部分的工作？
潘毅群教授：经过多年的发展，建筑模拟已经在建筑环境和能源领域得到越来越广泛的应用，贯穿于建筑的整个寿命周期，包括建筑的设计、建造、运行、维护和管理。具体的应用有：
(1)、建筑冷/热负荷的计算，用于空调设备的选型；
(2)、在设计新建筑或者改造既有建筑时，对建筑进行能耗分析，以优化设计或节能改造方案；
(3)、建筑能耗管理和控制模式的设计与制订，保证室内环境的舒适度，并挖掘节能潜力；
(4)、与各种标准规范相结合，帮助设计人员设计出符合国家或当地标准的建筑；
(5)、建筑进行经济性分析，使设计人员对各种设计方案从能耗与费用两方面进行比较。
关于建筑模拟计算软件工具应用情况
暖通空调在线：目前我国普遍使用的建筑模拟计算软件有哪些？国际行业上的情况又如何？
潘毅群教授：目前我国普遍使用的建筑能耗模拟软件主要有DOE-2、EnergyPlus、DeST、TRNSYS、ESP-r等。其中DOE-2为目前世界上应用的最多的建筑能耗模拟软件，有133个不同的用户界面采用它作为计算引擎，如VisualDOE、eQUEST、DOE2In等。eQUEST是在DOE2.2版本上开发的免费软件，其友好的可视化输入和输出功能使得其成为世界范围及我国目前应用最多的建筑能耗模拟软件。EnergyPlus采用了更为准确的热平衡法，并加入了很多新的功能，采用可配置的系统结构，目前在国际上和我国得到越来越多的应用。然而由于其建模过程较为复杂，对于建模人员的专业知识要求较高，计算速度相对较慢，因此仍主要用于科研。DeST是我国清华大学自主研发的建筑能耗模拟软件，采用热平衡法，具有图形化的输入和输出界面，在我国有比较多的应用。TRNSYS采用模块化的软件结构，具有很好的可扩展性和可编程性，允许用户修改或者编写新的模型组件并添加到程序库中去，在我国的设计咨询公司、大学和研究机构也有一定的应用。ESP-r采用热网络法进行负荷模拟，计算更为准确，但是速度较慢，与前四种软件相比，其在我国的应用较少。其他的专业分析软件如CFD软件，在我国应用较多的有Fluent、STAR-CD、Airpak等，照明分析软件有Ecotect、IES(VE)、Radiance等，声环境模拟软件有Cadna/A、SoundPLAN等。这些软件在我国的绿色建筑分析与认证项目中得到广泛的应用。
以上所提到的软件在国际上的应用情况与我国类似，DOE-2/eQUEST的应用最广，TRNSYS其次，EnergyPlus和ESP-r的应用较多在科研上。
关于教学心得
暖通空调在线：我们了解到最近您新出版了有关建筑能耗模拟的专著，请介绍一下这本书的情况。另外，这本书是您多年教学实践的一个总结，请您就建筑能耗模拟教学方面谈些心得，在全国建筑环境与能源应用工程专业教学中，建筑能耗模拟教学目前是一个什么样的状况。
潘毅群教授：是的，我与我的学生们（多数已经毕业）一起用了一年半的时间筹划和编写的《实用建筑能耗模拟手册》已于今年十月份由中国建筑工业出版社出版。这本书可以说是我多年在建筑能耗模拟领域的教学与研究工作的总结。这本手册全面地介绍了建筑能耗模拟的应用、相关标准、研究进展、基本原理、能耗模拟软件和专业分析软件、建筑能耗模拟方法（基本方法、LEED认证能耗模拟方法、校验模拟方法、联合模拟方法、区域建筑负荷与能耗模拟方法），并给出了二十六个案例，涵盖不同建筑类型、空调系统形式、新建建筑模拟、既有建筑校验模拟、LEED认证模拟等。每个案例都给出了详细输入参数、建模方法和步骤、结果分析。本书可为从事绿色建筑设计与咨询、节能服务、合同制能源管理和低碳规划的专业人员，暖通空调系统的设计人员，暖通专业的在校本科生和研究生，以及对建筑能耗模拟感兴趣的相关人员提供方法指导和技术支持。
我从2003年开始为研究生开设建筑能耗模拟讲座，学生表现出非常浓厚的兴趣。2008年开始为同济大学中德工程学院建筑设施智能技术专业（现更名为"建筑电气与智能化"）的本科生开设建筑能耗模拟课程，采用全英文讲授，为专业选修课，至今已有60多名学生选修了这门课程。目前"建筑能耗模拟"已作为选修课纳入同济大学建筑能源与应用工程专业的培养计划中。
