BIM技術(shù)下的建筑節(jié)能論文

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1建筑節(jié)能設(shè)計(jì)評(píng)估的現(xiàn)狀與思考

1.1建筑節(jié)能評(píng)估體系的發(fā)展現(xiàn)狀全世界對(duì)建筑節(jié)能的關(guān)注到目前已有30余年，我國(guó)從20世紀(jì)80年代起也開(kāi)始試行了相關(guān)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)于建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的評(píng)估起步較晚，目前，主流的建筑節(jié)能評(píng)價(jià)體系主要為國(guó)外建立，如20世紀(jì)90年代初英國(guó)提出的“建筑研究中心環(huán)境評(píng)估法”(BREEAM)、美國(guó)的“能源與環(huán)境設(shè)計(jì)先導(dǎo)”(LEED)、加拿大等國(guó)的“綠色建筑桃戰(zhàn)2000”(GBC2000)等，這些評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以可持續(xù)發(fā)展原則為指導(dǎo)，具有清晰的組織體系，并兼顧定性和定量?jī)煞矫娣治觯艿綇V泛的認(rèn)可。我國(guó)建筑節(jié)能評(píng)估發(fā)展晚于國(guó)外，不及國(guó)外成熟，國(guó)內(nèi)建筑節(jié)能及綠色建筑評(píng)價(jià)主要采用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)，但隨著近年來(lái)建筑節(jié)能和綠色建筑的快速發(fā)展，國(guó)家也陸續(xù)了《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》、《節(jié)能建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)建筑節(jié)能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑節(jié)能工作起到了較大的推動(dòng)作用。

1.2對(duì)當(dāng)前主要評(píng)估體系的思考盡管目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)比較成熟，但通過(guò)分析上述主要的建筑節(jié)能或綠色建筑評(píng)估體系，可以發(fā)現(xiàn)這些評(píng)估體系主要采用后評(píng)估方式，即一般在建筑投入使用1年后進(jìn)行，但眾所周知的是，影響建筑節(jié)能的關(guān)鍵在于規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)前期的場(chǎng)地選擇、規(guī)劃布局、節(jié)能措施、材料選擇、設(shè)備選型等對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的最終效果起著重要作用。后評(píng)估方式的滯后性，使設(shè)計(jì)者失去了在前期進(jìn)行彌補(bǔ)和優(yōu)化的最佳時(shí)機(jī)。而目前在建筑設(shè)計(jì)階段的能耗模擬分析也往往在施工圖完成后進(jìn)行，一旦在模擬計(jì)算中達(dá)到預(yù)期的節(jié)能目標(biāo)，則基本上沒(méi)有再進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的動(dòng)力。如何使建筑節(jié)能設(shè)計(jì)評(píng)估更方便及時(shí)地反饋給設(shè)計(jì)人員，以便最大程度地為改進(jìn)設(shè)計(jì)而服務(wù)，是值得思考的問(wèn)題。

2bim技術(shù)在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)評(píng)估中的應(yīng)用

2.1BIM技術(shù)應(yīng)用于節(jié)能評(píng)估的階段及目標(biāo)通過(guò)上述對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)評(píng)估的現(xiàn)狀分析與思考，筆者認(rèn)為應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)評(píng)估應(yīng)區(qū)別于其他相關(guān)評(píng)價(jià)方式，主要在建筑前期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段進(jìn)行，即以預(yù)評(píng)估的方式出現(xiàn)。其目標(biāo)應(yīng)不僅僅局限于對(duì)某建筑的節(jié)能效果作出評(píng)判，而更應(yīng)著眼于為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的進(jìn)一步優(yōu)化完善提供準(zhǔn)確的參考。雖然當(dāng)前在建筑設(shè)計(jì)階段應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行能耗模擬分析計(jì)算已是普遍的評(píng)價(jià)方式，但相比成熟的后評(píng)估體系，這樣的評(píng)價(jià)往往不夠全面，重定量分析而輕定性分析，綜合性和系統(tǒng)性有所欠缺，且由于技術(shù)上的局限，通常能耗分析軟件專業(yè)性很強(qiáng)，需要專門的技術(shù)人員來(lái)完成，造成了建筑設(shè)計(jì)與能耗分析、建筑專業(yè)與設(shè)備專業(yè)一定程度的脫節(jié)，不利于各專業(yè)的協(xié)調(diào)工作和效率提升。BIM技術(shù)的出現(xiàn)使得建筑設(shè)計(jì)與節(jié)能設(shè)計(jì)可以結(jié)合得更加緊密，使建筑師能更加直觀地對(duì)所設(shè)計(jì)的建筑進(jìn)行節(jié)能評(píng)價(jià)，促進(jìn)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化完善。

2.2BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能預(yù)評(píng)估的可行性

2.1BIM可提供足夠詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息建筑節(jié)能設(shè)計(jì)及評(píng)估需要大量的數(shù)據(jù)信息，而傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件建立起來(lái)的建筑模型所含信息有限，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行建筑節(jié)能的評(píng)估，需要專業(yè)人員輸入大量的數(shù)據(jù)，既費(fèi)人力，耗時(shí)也較多，這就容易造成建筑能耗分析往往成為建筑設(shè)計(jì)后的附加工作，難以對(duì)前期的建筑設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響，即使根據(jù)分析結(jié)果來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，也是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的過(guò)程，效率不高。而B(niǎo)IM提供了設(shè)計(jì)信息極其完整的設(shè)計(jì)模型，只要模型達(dá)到必要的詳細(xì)度和可信度，就能在前期設(shè)計(jì)階段完成能耗分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的預(yù)評(píng)估。

2.2BIM可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的可交互操作盡管能耗分析軟件數(shù)量眾多，但這類軟件通常需要不同的接口，采用不同的數(shù)據(jù)形式，彼此之間兼容性較差，往往需要重新建模并輸入大量的專業(yè)數(shù)據(jù)，造成建筑節(jié)能各項(xiàng)評(píng)價(jià)之間比較孤立，綜合性較差。BIM技術(shù)可有效地解決這樣的問(wèn)題，由于其支持IFC(IndustryFoundationClass)標(biāo)準(zhǔn)和GreenBuildingXML(gbXML)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，使得建筑信息模型和大量第三方分析應(yīng)用軟件之間有了良好的接口，可以將建筑信息模型中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒治鲕浖瑥亩鴮?shí)現(xiàn)單一數(shù)據(jù)平臺(tái)上各個(gè)工種的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)集中，解決了建筑設(shè)計(jì)和節(jié)能過(guò)程中數(shù)據(jù)流被割裂、重復(fù)輸入、數(shù)據(jù)流失、出現(xiàn)信息歧義和不一致的問(wèn)題，提高了評(píng)估的效率和準(zhǔn)確性。

2.3BIM可對(duì)建筑全生命周期進(jìn)行精確控制BIM的應(yīng)用不僅局限于設(shè)計(jì)階段，而是貫穿于整個(gè)工程項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到施工、再到運(yùn)營(yíng)管理、直至拆除的全生命周期，因此能夠更精確地控制工程的各個(gè)環(huán)節(jié)，保證工程質(zhì)量。BIM精確的建模及碰撞檢查技術(shù)可以使各專業(yè)設(shè)計(jì)相互矛盾沖突之處在設(shè)計(jì)階段就得以被發(fā)現(xiàn)，避免在施工階段頻繁出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更，造成延誤工期乃至返工的情況。模型里詳細(xì)的材料、構(gòu)造、工程量、造價(jià)、生產(chǎn)廠家等信息使施工過(guò)程更加精確地被控制，有助于提高施工效率，而這些信息也使得項(xiàng)目建成后的運(yùn)營(yíng)管理更加方便，做到可視化管理。可以說(shuō)，一個(gè)準(zhǔn)確、詳細(xì)的BIM模型可以真正達(dá)到“所見(jiàn)即所得”的程度，為預(yù)評(píng)估提供了最接近實(shí)際的對(duì)象，使預(yù)評(píng)估真正具有實(shí)際意義。

2.3BIM技術(shù)應(yīng)用于節(jié)能預(yù)評(píng)估的方法

2.3.1建立評(píng)估體系建筑節(jié)能設(shè)計(jì)預(yù)評(píng)估的關(guān)鍵首先在于如何建立完善的評(píng)價(jià)體系以全面準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)建筑建成后的能耗情況，就評(píng)估的內(nèi)容而言，預(yù)評(píng)估與目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用的建筑節(jié)能或綠色建筑評(píng)價(jià)體系并無(wú)本質(zhì)差別，但由于預(yù)評(píng)估在項(xiàng)目前期進(jìn)行，其評(píng)估內(nèi)容主要針對(duì)設(shè)計(jì)階段。參考GB/T50668-2011《節(jié)能建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T50378-2006《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》等國(guó)內(nèi)評(píng)價(jià)體系，其內(nèi)容主要包括建筑規(guī)劃、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、暖通空調(diào)系統(tǒng)、給水排水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、室內(nèi)環(huán)境等方面

2.3.2建立建筑三維信息模型建立信息準(zhǔn)確詳盡的建筑信息模型是進(jìn)行預(yù)評(píng)估的基礎(chǔ)，模型包含的有效信息越豐富，預(yù)評(píng)估的準(zhǔn)確度與詳細(xì)程度也就越高。目前比較成熟的三維建筑設(shè)計(jì)軟件有Autodesk公司的Revit、Graphisoft公司的ArchiCAD、Bentley公司的MicroStationTriforma等，盡管其各自特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)不盡相同，但它們都是以BIM技術(shù)為核心的參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，建筑師運(yùn)用此類軟件建立起一個(gè)包含足夠多預(yù)評(píng)估所需信息的建筑信息模型，如建筑的場(chǎng)地信息、周邊建筑、道路、建筑材料、構(gòu)造、物理性能以及設(shè)備等各專業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)，為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)預(yù)評(píng)估各項(xiàng)指標(biāo)分析提供數(shù)據(jù)信息支持。

2.3.3數(shù)據(jù)信息分析及評(píng)估在建筑信息模型完整建立的基礎(chǔ)上，將模型信息導(dǎo)入性能化分析模擬軟件，如Ecotect、GreenBuildingStudio、EnergyPlus、DOE-2、IES等，可對(duì)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)、設(shè)備系統(tǒng)、室內(nèi)環(huán)境等方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、計(jì)算、分析。在此模擬分析基礎(chǔ)上，結(jié)合預(yù)評(píng)估的內(nèi)容體系進(jìn)行評(píng)價(jià)，并及時(shí)反饋給各專業(yè)，進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。

3結(jié)語(yǔ)

建筑節(jié)能評(píng)估是一項(xiàng)重要的工作，科學(xué)準(zhǔn)確的評(píng)估可為設(shè)計(jì)方案最優(yōu)化提供指導(dǎo)，而B(niǎo)IM技術(shù)的快速發(fā)展為這一工作提供了有力的技術(shù)支持。本文提出BIM應(yīng)用于建筑節(jié)能設(shè)計(jì)評(píng)估的最佳階段為前期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，其目的在于使評(píng)估更好地為設(shè)計(jì)服務(wù)，促使設(shè)計(jì)方案達(dá)到最優(yōu)化。為更好地應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行預(yù)評(píng)估工作，筆者認(rèn)為應(yīng)大力加強(qiáng)我國(guó)BIM相關(guān)設(shè)計(jì)軟件及系統(tǒng)的自主研發(fā)，如整合三維建模軟件與性能化分析軟件的節(jié)能評(píng)估系統(tǒng)等，使其更適合于我國(guó)的節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)，更好地為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)工作服務(wù)。

作者：侯博李蒙姜利勇葛貴武單位：后勤工程學(xué)院國(guó)防建筑規(guī)劃與環(huán)境工程系