楊 遜，趙 靜

(信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都610021)

目前已有若干建筑節(jié)能設(shè)計(jì)軟件面世［3］，［4］，但由于各地執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，且多采用近似數(shù)學(xué)模擬模型，導(dǎo)致最終計(jì)算結(jié)果存在較大的差異。因此，根據(jù)我省實(shí)際執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)適合我省應(yīng)用的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)軟件是當(dāng)前我省建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的迫切需求。

本文探討了面向四川省執(zhí)行建筑節(jié)能新規(guī)范服務(wù)的AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)，基于VBA平臺開發(fā)了一個建筑節(jié)能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了包括建筑熱工節(jié)能設(shè)計(jì)的自動運(yùn)算等功能。實(shí)踐表明，該設(shè)計(jì)切實(shí)可行，系統(tǒng)實(shí)時性強(qiáng)、可重用、易擴(kuò)展，為當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)自動化探索了有益的新途徑。

1 建筑節(jié)能新規(guī)范與AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)

1.1 四川地區(qū)建筑節(jié)能新規(guī)范

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是建筑節(jié)能的基礎(chǔ)。它涉及夏季隔熱、冬季保溫以及過渡季節(jié)的除濕和自然通風(fēng)等因素。在夏熱冬冷地區(qū)建筑總平面布置時，要爭取良好朝向，應(yīng)主要采取南北朝向布局，這有利于夏季減少太陽輻射的熱，冬季增加太陽輻射的熱，從而減少采暖及空調(diào)負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能效果?？傮w而言，建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工物理控制指標(biāo)要符合《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(JGJ 134－2001)中的各項(xiàng)指標(biāo)要求［5］。

四川夏熱冬冷地區(qū)年日照率一般在50%以下［6］，冬季最低，僅為15% ～20%，普遍低于北方地區(qū)的城市(冬季日照率大多超過60%)。盆地氣候還有冬季多霧的特點(diǎn)，陰雨綿綿，空氣相對濕度高達(dá)80%以上，使得冬季陰冷潮濕。雖然春季氣溫回暖早，但不穩(wěn)定，常出現(xiàn)倒春寒天氣，秋季低溫來得早。特殊的陰冷氣候特征為四川地區(qū)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)提出了更高的要求。為此，四川省頒布了《四川省夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(J 10147－2002)以適應(yīng)四川地區(qū)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)需求。從當(dāng)前我國各區(qū)域的發(fā)展水平來看，四川省的城市基礎(chǔ)設(shè)施尚有很大發(fā)展空間，不像北京、上海、廣州、深圳等城市較發(fā)達(dá)地區(qū)的城市基本已經(jīng)定型，因此可在早中期階段就規(guī)劃建設(shè)綠色的城市。而且，四川能源資源稟賦決定了是以水電為主的能源結(jié)構(gòu)，向低碳和綠色轉(zhuǎn)型也具有一定的潛在優(yōu)勢。

1.2 AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)

作為建筑行業(yè)通用的主流繪圖設(shè)計(jì)軟件，AutoCAD是一個通用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和繪圖軟件包。由于建筑行業(yè)有自己的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，不同的設(shè)計(jì)單位也有自己的技術(shù)規(guī)格和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，每個工程師和繪圖員更有個性化的工作方式。因此AutoCAD無法滿足所有用戶的具體要求。但是通過其系統(tǒng)提供的開放式體系結(jié)構(gòu)、多種編程工具和接口，設(shè)計(jì)者可以對其進(jìn)行擴(kuò)充和修改，使之成為一個為不同行業(yè)、不同標(biāo)準(zhǔn)使用者量身定做的專業(yè)軟件。

VBA是 Visua1BasieforApplieation的縮寫，是基于ActiveX Automation(過去稱為OLE Automation)技術(shù)的Auto-CAD二次開發(fā)工具，它與AutoCAD主程序的通信簡單而高效，由于共享內(nèi)存空間，使它具有更快的執(zhí)行速度，且其語法結(jié)構(gòu)簡潔，便于用戶快速有效的開發(fā)出實(shí)用的應(yīng)用軟件，在業(yè)界獲得了廣泛的應(yīng)用［7］。AutoCAD VBA開發(fā)主要提供以下功能。

(1)強(qiáng)大的窗體創(chuàng)建能力，為應(yīng)用程序建立對話框及其他屏幕界面。

(2)自定義菜單和工具條。

(3)功能強(qiáng)大的模塊級宏指令。

(4)提供建立類模塊的功能，這對于大型軟件工程的開發(fā)非常有利，因?yàn)轭惸K可提供重用組件。

(5)具備完善的數(shù)據(jù)訪問和管理能力，通過DA0(數(shù)據(jù)訪問對象)可以對Access數(shù)據(jù)庫和其它數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)訪問和管理。

(6)使用SQL語句檢索數(shù)據(jù)，與RDO(遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)對象)結(jié)合起來，能夠建立客戶機(jī)/服務(wù)器級的通訊。

(7)能夠使用Win32API提供的系統(tǒng)函數(shù)，建立應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)之間的通訊。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)主要控制以下幾個方面的內(nèi)容:①室內(nèi)熱環(huán)境和建筑節(jié)能設(shè)計(jì)指標(biāo);②建筑和建筑熱工節(jié)能設(shè)計(jì)指標(biāo);③建筑物的節(jié)能綜合指標(biāo);④采暖、空調(diào)和通風(fēng)節(jié)能設(shè)計(jì)等。

目前的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在保證實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能目標(biāo)的前提下，具有一定的靈活性，主要提供了使用規(guī)定性指標(biāo)和性能性指標(biāo)兩條節(jié)能設(shè)計(jì)達(dá)標(biāo)的途徑。規(guī)定性指標(biāo)使設(shè)計(jì)人員擺脫了復(fù)雜高深的計(jì)算分析，節(jié)省了大量的時間，在保證工程設(shè)計(jì)的合理性和成功方面有重大作用。因此，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要遵循規(guī)定性指標(biāo)的設(shè)計(jì)原則，以建筑熱工節(jié)能設(shè)計(jì)屋面構(gòu)造實(shí)體層傳熱阻指標(biāo)為例，它主要的標(biāo)準(zhǔn)為:

成都地區(qū)公共建筑，要求屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)K＜0.7，實(shí)際工程屋面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可由各材料導(dǎo)熱系數(shù)及材料厚度，通過(材料層熱阻R=材料厚度/導(dǎo)熱系數(shù))這一簡單公式的最終加權(quán)值予以求出，再將求出值與要求值相對比即可知工程屋面節(jié)能設(shè)計(jì)是否符合要求。

2.2 數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)流程設(shè)計(jì)是CAD二次開發(fā)的基礎(chǔ)，以建筑熱工節(jié)能設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)流程為例，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程如圖1所示。

圖1 建筑熱工節(jié)能設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)流程

2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

根據(jù)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的要求，系統(tǒng)功能的開發(fā)包括:依據(jù)不同節(jié)能設(shè)計(jì)指標(biāo)開發(fā)出規(guī)范的數(shù)據(jù)庫(包括計(jì)算公式庫、指標(biāo)參數(shù)庫等)、計(jì)算模塊、輸入輸出模塊、質(zhì)量檢查模塊等。填充系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊

3 系統(tǒng)開發(fā)實(shí)現(xiàn)

筆者在對仁壽縣職業(yè)教育中心建設(shè)項(xiàng)目的研究中，運(yùn)用VBA平臺開發(fā)了一個“建筑節(jié)能設(shè)計(jì)智能計(jì)算”系統(tǒng)，取得了較好的效果。由于該項(xiàng)目為仁壽縣職業(yè)教育中心建設(shè)項(xiàng)目，屬“行政管理中心(電化電教實(shí)訓(xùn)辦公綜合樓)”子項(xiàng)，本建筑主要服務(wù)對象為參與電化電教的師生群體，如何在保證建筑使用功能的情況下，加強(qiáng)節(jié)能設(shè)計(jì)，同時為參與教學(xué)活動的師生們提供優(yōu)良的教學(xué)環(huán)境。

3.1 輸入輸出模塊開發(fā)

數(shù)據(jù)的輸入輸出是系統(tǒng)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，它包括菜單和工具條的定制，以及最終計(jì)算結(jié)果的制表輸出。該模塊開發(fā)的關(guān)鍵代碼如下:

'創(chuàng)建新的菜單項(xiàng)

Dim SingleMenu As Object

Set SingleMenu=

newMenu.AddSubMenu(newMenu.Count+1，"建筑熱工節(jié)能計(jì)算")'添加到新菜單

……

Dim SubMenuItem As Object

Dim SubMacro As String

SubMacro=Chr(3)＆ Chr(3)＆ "(vl－vbarun" ＆ Chr(34)＆"Start HdmBz"＆Chr(34)＆")"＆Chr(13)

Set SubMenuItem=

SingleMenu.AddMenuItem(SingleMenu.Count+1，"梁、柱熱工節(jié)能計(jì)算"，SubMacro)'創(chuàng)建新的子菜單

……

新菜單定制如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)菜單定制

3.2 系統(tǒng)計(jì)算模塊開發(fā)

計(jì)算模塊是本系統(tǒng)開發(fā)的關(guān)鍵，以建筑熱工節(jié)能的計(jì)算為例，按圖1所示的數(shù)據(jù)流程，重點(diǎn)在于各項(xiàng)節(jié)能指標(biāo)的運(yùn)算。如地面保溫隔熱設(shè)計(jì)技術(shù)措施及設(shè)計(jì)地面總傳熱阻的計(jì)算，成都地區(qū)公共建筑，要求地面總傳熱阻＞1.2，實(shí)際工程中地面總傳熱阻，同樣可由各材料導(dǎo)熱系數(shù)及材料厚度，通過(材料層熱阻R=材料厚度/導(dǎo)熱系數(shù))這一簡單公式的最終加權(quán)值予以求出，再將求出值與要求值相對比即可知工程地面節(jié)能設(shè)計(jì)是否符合要求。

該功能開發(fā)的關(guān)鍵代碼如下:

Dim p(0 To 49)As Double'定義相關(guān)數(shù)組;

……

Dim myl As Object'定義引用對象變量;

Set P(1)=PS－FL5+9A+FL6

'根據(jù)公式運(yùn)算

圖4 數(shù)據(jù)讀入界面

……

Set myl=ThisDrawing.ModelSpace.AddLightWeightPolyline(p)'自動生成CAD表單

……

計(jì)算結(jié)果及自動生成CAD表單如圖5所示。

……

圖5 計(jì)算模塊開發(fā)結(jié)果

項(xiàng)目設(shè)計(jì)成果如圖6所示。

圖6 項(xiàng)目設(shè)計(jì)成果(節(jié)能設(shè)計(jì)說明書)

4 結(jié)論與展望

本文探討了面向我省建筑節(jié)能新規(guī)范服務(wù)的AutoCAD二次開發(fā)技術(shù)，并實(shí)際開發(fā)了一個建筑節(jié)能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了包括建筑熱工節(jié)能設(shè)計(jì)的自動運(yùn)算等功能。實(shí)踐表明，該系統(tǒng)提高了設(shè)計(jì)效率，計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定可靠。對當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)自動化探索了有益的新途徑。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是一項(xiàng)任重而道遠(yuǎn)的工作，今后的研究將重點(diǎn)著眼于以下兩個方面:

(1)四川省地域遼闊，可以因地制宜的發(fā)展太陽能、風(fēng)能等多種能源形式的節(jié)能設(shè)計(jì)。

(2)四川地區(qū)新型建筑維護(hù)材料的使用與推廣。

［1］http://news.sina.com.cn/c/sd/2010－03－17/135219882892 6.shtml［OL］

［2］徐峰，張國強(qiáng)，解明鏡.以建筑節(jié)能為目標(biāo)的集成化設(shè)計(jì)方法與流程［J］.建筑學(xué)報(bào)，2009(11):55－57

［3］姚曄，連之偉，劉世清，等.建筑節(jié)能設(shè)計(jì)及評估的軟件開發(fā)［J］.計(jì)算機(jī)工程，2003，10(17):24－25

［4］張鵬，張磊勇，霍俊偉，等.用VB開發(fā)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)軟件［J］.邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009(10):17－19

［5］JGJ 134－2001夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］

［6］JGJ 26－95民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(采暖居住建筑部分)［S］

［7］老大中，趙占強(qiáng).AutoCAD2000ARX二次開發(fā)實(shí)例精粹［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2001