信息技术在建筑能耗评估方面的应用

 

                     信息技术在建筑能耗评估方面的应用

                                     Ivy

摘要：

对于住宅和商业等建筑，如何在设计的初期利用BIM（建筑信息模型），对不同的设计方案进行整个建筑物的能源消耗模拟计算。如何从建筑物的全生命周期来考虑建造成本和能耗成本。

背景：

任何一个建筑在设计的时候要考虑很多因素，如建筑周边的环境、地貌等，建筑物本身的结构、设备系统，对声、光、热、水、暖、电的要求，以及国家和地方的相关法规规范，因此建筑体系的专业性和复杂性，对前期的设计提出了各种挑战，如果存在设计上的不足之处，在建筑投入使用后想改变几乎是不可能的。

我们仅以建筑物的热环境的设计为例，设计院或开发商的设计师是如何考虑的？首先、获得决定建筑能量性能（能量的产生与消耗）的各种因素，如气候、人、围护结构、材料、构造、采光、建筑体型，通风等等，单以材料的蓄热系数S为例，通过如下计算方式，得到其中一个参数的值S。 ，各子参数说明如下

Aq——表面热流的振幅，°C;　　

Aθ——表面温度波的振幅，°C;　　

c——材料的比热，W·h/(kg·K);　　

ρo——材料的干密度，kg/m3;　　

Z——热作用的周期，h。

如果将各种子参数累加起来，有超过百种的参数影响能效指标。同时，对能量性能的影响也不能用几种节能保温材料的性能简单累加实现的，他是一套相互作用的综合体系，由此我们看到建筑的能量算法复杂，计算量大，关系复杂。

于是，能效计算通常安排在设计的最终阶段，由专业人士将大量的专业数据、手工输入到能量（能耗）模拟软件中，进行建模，能量分析与模拟，但此时建筑设计方案已经很难改变了。最终能量分析就成为一种象征性的姿态，对于建筑师来说是可望而不可及。

解决方案

在设计初期可以使用BIM工具软件，形成建筑物的BIM，国际上常用软件为Revit, BENTLEY,GRAPHISOFT ARCHICAD, 3D ContentCentral. 从BIM格式的文件中提取建筑模型进行节能设计、能量分析与模拟。如自动计算建筑物的体形系数和窗墙比等参数，直接读取建筑师在建筑设计中的各种门、窗、墙、屋面、柱、房间等设计参数，这样就可以最大程度的减轻建筑师手工输入数据的工作量，并可在方案、扩初和施工图等不同设计阶段逐步深化节能设计。

由此通过BIM与能量分析模拟软件的结合应用，可以在设计的不同阶段进行直观、定量的能耗分析，减少了手工输入参数，二次建模的工作，复杂的计算公式和输入条件，如气候数据，也由分析软件承担。

接下来看一个示例：

1、 我们选择一个办公楼的BIM模型

2、 将BIM中的HVAC（Heating, Ventilation and Air Conditioning,供热通风与空调工程）设备的热工参数补充完整.

3、 进行能量模拟分析,计算能耗成本(每年的费用及全生命周期的能耗费用), 建筑物的用电峰值,及全生命周期的用电量,二氧化碳排放量等,这些数据可以层层分解到每个细节.,如下图

 

由此,可以对设计方案进行定性与定量的模拟分析计算，使得面向节能的生态建筑设计成为可能。通过能耗分析的层层分解，发现能耗改进重点，提出有针对性的优化方案；

相关概念介绍：

绿色建筑（Green Building)，是指在建筑全生命周期内，提高建筑物所使用资源（能量、水、土地及材料）的效率，同时减低建筑对人体健康与环境的影响，从更好的选址、设计、建设、操作、维修、及拆除，这一整个完整的建筑生命周期。可持续发展/可持续性是绿色建筑的一个特征。

 

ＢＩＭ即”建筑信息模型”（Building Information Modeling），运用ＢＩＭ技术，建筑师作设计的过程，就是建造一个真实建筑的过程。可以依据BIM对整体建筑物（群）的建造计划进行模拟，对结构和设备进行管理（采购、安装、后期运维，型号、参数、使用说明），进行各种能源、水、材料消耗的测算，真正实现了全生命周期的建造、销售、出租、运营管理，并可对经济指标进行前期测算，如建造成本、运行成本，出租测算，物业运行成本。

 

                                                      Email: itgreenbim@gmail.com