基于BIM模型小高层办公楼建筑节能应用探究

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1、基于BIM模型小高层办公楼建筑节能应用探究摘要：以武汉地区某小高层办公楼为例，基于BIM技术建立了相应的3D-BIM信息模型，通过信息转换，将该模型导入BIM子系统Ecotect绿色建筑应用软件中，得到相应建筑节能分析模型。考虑小高层办公楼基的最佳朝向、太阳遮挡、采暖，以及建筑通风与舒适度等影响因素，对该建筑物的空调系统进行了能耗分析。研究结果表明：基于:BIM的节能分析，对建筑节能信息分析直观明细，可为建筑结构的建筑节能规划设计提供科学依据。关键词：建筑节能；典型办公楼；BIM模型；Ecotect能耗分析1引言近

2、来我国一年建成的房屋建筑面积，比所有发达国家一年建成的房屋建筑面积的总和还要多，既有城乡建筑中99%为高耗能建筑，新建成的房屋95%以上还是高能耗建筑。由于空调的快速发展，夏季高峰用电问题愈益严重。根据清华大学建筑节能研究中心编的《中国建筑节能发展研究报告2011》，我国城镇建筑冬季采暖是我国建筑能耗的最主要构成部分，也是我国建筑节能工作的重点［1］。目前建筑节能的推广还远远达不到发展的要求，大多数建筑都是参考已有的生态建筑设计的案例和技术手法，而没有对它的方案和工程进行分析与计算，以检验设计的效果是否节能、是否经

3、济、是否绿色等。传统的2D软件，只能由专业人士通过手工输入的方式将建筑设计的相关数据输入到专业软件中，才能进行能量分析。大量的专业数据、繁琐的输入工作使得能量分析与模拟对于建筑师来说是可望而不可及的。能效计算通常安排在设计的最终阶段，由专业人士进行操作和分析、模拟，但此时建筑设计方案已经很难改变。随着数字化、信息化和智能化技术的发展，以BIM技术为核心的多种建筑3DCAD软件日趋完善和成熟，为绿色建筑设计中能量分析的自动化、智能化提供了基础和平台［2,3］。本文以武汉地区一栋典型办公楼建筑为例，研究了该建筑基于BI

4、M的建筑太阳能利用和空调系统能耗分析。2建筑节能研究的背景随着经济的快速发展，能源消耗量与日剧增，全球能源短缺的状况日益突显，能源问题已经成为了关乎国家发展战略的关键问题。与此同时，建筑耗能占总能耗的比例不断增加，建筑节能成为了国家节约能源战略的重要环节。由于不同建筑的建筑设计方案在能耗方面会有巨大的差别，因此需要在建筑方案阶段就对建筑进行能耗模拟，判断建筑是否满足节能要求。然而，传统的能耗分析软件对建筑进行节能分析并不是容易的事情：传统能耗分析软件需要大量的专业数据，输入繁琐，专业性强，建筑师很难花大量精力研究能

5、耗模拟软件并完成每种方案的能耗分析工作。另一方面，在传统的设计方法中，建筑专业和设备专业是脱节的，设备工程师需要在输入建筑数据后使用能耗分析软件进行能耗分析，而分析结果并不能直接反映到建筑模型中，导致能耗分析通常安排在设计的最终阶段，不能起到及时为建筑师提供方案设计依据的作用。随着数字化、信息化和智能化技术的发展，以BIM技术为核心的多种建筑3D软件日趋完善和成熟。邱相武等人研究了基于BIM的建筑节能设计软件开发[4],曾旭东等对BIM技术在建筑节能中的应用研究[5],为建筑节能设计的自动化、智能化提供了基础和平台

6、，使方案设计阶段的建筑节能更快捷方便，准确。由于建筑朝向、围护结构性能、自然通风状况、建筑体形系数、窗墙面积比等都是影响建筑能耗的重要因素。而基于BIM技术的建筑节能设计可以通过建筑师的建筑信息模型来获取建筑朝向，构件几何尺寸、建筑材料、功能分区等建筑信息，因此可以用来进行建筑节能分析计算，使建筑全年能耗满足规定性指标或性能化指标要求。如果建筑不满足节能标准，可以将对模型的修改建议反馈给建筑师，而建筑师根据反馈意见修改建筑模型，如此反复，直到建筑满足节能标准要求为止。因此基于BIM技术的建筑节能还可以解决建筑设计和

7、节能设计过程中数据转换的问题，提高工作效率；对建筑的太阳能利用、舒适度和空调系统的能耗进行分析，为建筑的规划设计节能设计提供可靠的科学依据。3BIM技术节能应用研究3.1工程背景本文是以位于武汉地区的一栋10层的典型办公楼为背景，总建筑面积12260m2,屋面高度为39.6m,主体结构形式为钢筋混凝土框架结构。通过建立该办公楼的BIM模型，并将其导入到绿色节能分析软件进行模拟分析，研究了该办公楼的太阳能被动利用，以及其空调系统的能耗情况。3.2BIM建模依据该楼的建筑图纸建立BIM信息模型，为了进行绿色设计与节能分

8、析的研究，所建立的BIM模型具有该楼的所有真实信息，不仅包括几何形状描述的视觉信息（材质、构造、尺寸等），还包含大量的非几何信息如材料的强度、性能、传热系数、构件的造价、采购信息等。3.3Revit与Ecotect模型间的数据交换作为BIM的应用软件，Ecotect除了能够对建筑物的热环境、光环境、声环境、风环境、日照、经济性及环境影响等进行模拟；在方案设计