BIM在建筑能耗模拟方面的应用

摘 要：对建筑进行必要的能耗模拟分析是实现建筑节能设计和优化设计的重要手段之一。然而目前传统能耗模拟存在着许多不足。运用BIM技术所创建的建筑信息模型（BIM模型）包含了建筑能耗分析的所需要的数据信息，这些数据是能耗模拟分析的基础及有力依靠。运用BIM技术进行建筑节能设计是未来建筑节能设计的发展方向。

关键词：BIM技术；能耗模拟；建筑信息模型；建筑节能

1 概述

随着中国经济的高速发展，人们的生活水平也越来越高，对室内环境的要求也越来越高。暖通空调是改善室内环境舒适度的最有效的手段。因此，随着人们对室内舒适度的要求越来越高和人均居住面积也在不断的增大，供暖空调系统的应用也越来越广泛。目前，我国越来越注重建筑的节能，而供暖空调系统的能耗在我国建筑能耗中所占的比例很大。供暖空调系统能耗大的原因是多方面的，其中，有一个原因是因为在进行建筑设计时，所确定的建筑负荷偏大。供暖空调系统的选取是根据建筑负荷确定的。建筑负荷偏大，因而所选用的供暖空调设备偏大，能耗自然也就偏高。因此，对建筑进行能耗模拟是非常有必要的。

2 传统能耗模拟分析存在的缺陷

然而传统的建筑能耗模拟存在着以下几点缺陷：（1）没有在建筑方案设计阶段进行建筑能耗模拟分析；（2）模拟分析工具选取不适合；（3）能耗模拟结果与实际不符。然而，笔者认为没有在方案设计阶段进行建筑能耗模拟是造成建筑能耗偏大的主要原因。传统的建筑能耗模拟分析大都是在施工图阶段进行，而在这一阶段进行，就无法很好的体现建筑能耗模拟的优越性。而且，在施工图阶段进行能耗模拟，如若设计方案出现问题，对方案进行修改是非常麻烦的。目前，无法在方案设计阶段进行能耗模拟分析的原因之一是因为常用的能耗模拟分析软件并不适用于方案设计阶段。而BIM技术的出现则有效解决了上述问题。

3 基于BIM技术的能耗模拟流程

运用BIM技术对建筑项目进行能耗分析只是BIM技术应用于建筑全生命周期一小部分而已。在方案设计阶段，运用BIM技术所创建的建筑模型包括了建筑的全部信息。由于不同BIM软件之间的互通性，设计人员可以在任何阶段以gbXML格式或DXF格式文件提取这些信息并予以应用。这样设计人员就可以在方案设计阶段对建筑进行更为全面的性能分析，例如：建筑逐时负荷、建筑采光分析、自然通风分析等。这就在一定程度上，提高了建筑节能设计的效率，减少了不必要的返工。因此，探析BIM技术在建筑设计方案阶段的应用流程是非常有必要的。只有对它有了足够的认识和理解，才能灵活运用于设计阶段，才能更好的发挥其在建筑节能设计方面的优势，在一定程度上才能促进我国建筑节能的发展。

4 基于BIM技术的能耗模拟流程分析

文章以两个方案的对比来说明BIM技术在方案设计阶段的优势。文章所选取的地点为北京，其中方案二中的围护结构传热系数符合《公共建筑节能设计标准》中对寒冷地区（北京属于寒冷地区）所要求的限值。表1中的传热系数单位为W/（m2？K）。所采用的BIM软件为BIM建模软件Revit Architecture，能耗模拟分析软件为Ecotect Analysis。

4.1 模型的建立

本例用软件Revit Architecture所建立建筑模型（图1）。此建筑层高为3.5m，一共为6层，东西长为39.41m，南北长为15.83m，总建筑面积为6862.46m2，体形系数为0.2，南面窗墙比0.3，东（西）北面窗墙比0.3，人员密度0.1人/m2，照明负荷9W/m2，设备负荷8W/m2。

4.2 数据传递

软件Revit Architecture与软件Ecotect Analysis之间是以gbXML格式或DXF文件进行数据信息交换的。然而这一过程是单向的，即Revit Architecture的模型信息可以导入Ecotect Analysis模拟分析，反之则只能以DXF格式文件到Revit Architecture中进行参考。Ecotect中导入gbXML格式文件主要用于建筑热环境、光环境、声环境等的分析。而DXF格式文件则只能进行光环境分析、阴影遮挡分析以及可视度分析。文章是以gbXML格式文件进行数据转换的。

4.3 结果分析

从图2中都可以看出，无论是方案一还是方案二，冬季能耗都高于夏季能耗，这说明这两个方案的围护结构的保温性能高于隔热性能。从图2、图3和图4中也可以看出，方案二的负荷、能耗明显少于方案一，所以方案二比方案一节能。

5 结束语

随着我国建筑能耗问题的日益严重，建筑节能设计变得越来越重要。而BIM技术是未来建筑节能设计的发展方向。文章列举了两种方案，在BIM平台下对这两种方案在能耗上进行了比较。在此过程中体现了BIM技术的优势，即在方案设计阶段，设计人员利用BIM技术创建BIM模型，将其直接导入能耗分析软件中，就可以方便快速的得到能耗分析结果。这有助于提高设计人员的设计质量，也有助于提高建筑的各项效能，从而在源头上控制建筑能耗，为建筑节能设计打下基础。文章也体现了BIM技术在信息交换和共享等方面的优势，这一优势也提高了设计人员的工作效率，避免了不要的返工。

然而目前，BIM建模软件与BIM能量分析软件间的数据传递之间仍然存在许多问题。但是笔者相信，在不久的将来，综合利用BIM技术进行建筑节能设计的技术会越来越完善，也会越来越成熟。

参考文献

[1]曾旭东，赵昂.基于BIM技术的建筑节能设计应用研究[J].重庆大学学报（自然科学版），2006，28（2）：33-35.

[2]曾旭东，谭洁.基于参数化智能技术的建筑信息模型[J].重庆大学学报（自然科学版），2006，26（6）：107-110.