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BIM案例:BIM怎么做能耗分析?以重庆某居住洋房为例

发布于:2020-12-04
首页/BIM专题
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本项目建设地点位于重庆虎溪河畔,缙云脚下,占地1800余亩,总建筑面积为327158平米,开发总量为150余万方,容积率仅1.93,绿地率为31.23%。建成后居住人口近5万多人,是目前重庆大学城最大的纯居住项目。本研究选取该住宅群D9栋洋房为实例进行能耗模拟分析,D9#楼消防高度33m,地下车库层和负一层,地上十一层,属于二类高层住宅。该项目设计的所有围护结构中外墙采用200mm厚B5.0蒸压加气混凝土砌块;屋顶采用保温屋面20cm厚钢筋混凝土,20mm1:2水泥砂浆;外窗采用普通6mm玻璃双层玻璃,中间13mm空气层。该工程设计构造的传热系数与《重庆居建节能设计标准》要求的限制相比,如表6.1所示。

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从表中可以看出,同设计标准要求的传热系数相比,屋面和外墙都低于标准最高限值,符合节能标准的要求。而外窗则不满足节能设计标准的要求,因此做能耗模拟分析以确定该建筑的能耗是否达标。为了做出更有效的节能方案设计,进行假设构造Ⅲ的模拟,即外墙、屋面和外窗的传热系数均小于标准限值的设计。

3D建筑信息模型的建立

应用BIM技术的首要工作是运用相关的BIM信息化建筑设计软件根据建设项目相关物理、几何信息建立3D建筑信息模型。3D模型的建立是BIM在应用过程中实现其功能的首要条件,包含了项目建设过程中的一切数字信息,可以任意输出材质、门窗、建筑结构等与项目相关的明细表,为建设项目提供了一个BIM信息平台。各专业设计师在设计阶段可以运用不同的BIM设计软件分别建立相关的模型,然后经过结合调整后成为实际项目的虚拟模型,模型在建设项目的后续阶段还可以继续应用。

模型的创建与信息输入

在本案例中首先运用BIM核心建模软件Achitecture建立三维建筑信息模型,然后综合利用BIM技术相关专业软件,读取模型信息,进行各种检查和分析,最终得到我们想要的完善的三维信息模型。这是我们进行基于BIM技术的工程项目能耗模拟分析的基础。用Revit Architecture建立住宅建筑的建筑模型如图6.1:

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图 6.1 3D 建筑信息模型建立

Revit数据转换

本研究选取建筑项目标准层的洋房做能耗模拟,该洋房为四室一厅一厨两卫。

①如第五章原理所示,将RevitArchitecture中的建筑模型按空间划分的原则,创建“房间”构件,共划分了8个“房间”,其中3个卧室,2个厕所,1个客厅,一个厨房。如图6.2所示:

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图 6.2 创建房间

②BIM能够实现项目全生命周期内所有相关信息的无损传递。从RevitArchitecture软件中导出gbXML格式为文件后载入EcotectAnalysis软件中进行能耗模拟分析。如图6.3所示,文件载入后根据划分的“房间”名称不同,每种颜色的线条都代表了之前所划分的一个“房间”,如紫色线条所围护的区域表示客厅,土黄色线条围护的区域代表主卧:

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③对各个“房间”进行区域管理,一般室内设计条件包括衣着量、相对湿度、风速与室内照度等内容。设定室内人员数量为3人,其他参数按重庆市环境使用默认值。热环境属性设定主卧的空调系统类型为混合模式系统,即当室内温度低于18度时开启制暖系统,高于26度时开启制冷系统;空调的工作时间设定为工作日启动时间是晚上18点,关闭时间为上午8点,而周末则全天开启。两个次卧、客厅、书房的设定与主卧相同。厨房、卫生间的设定为自然通风模式。如图6.4所示:

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图 6.4 区域管理设定

建筑能耗模拟分析结果的输出与解读

(1)由于项目所在地位于重庆沙坪坝大学城,项目入住日期为2013年8月,故其地理环境载入重庆沙坪坝当地的天气数据并设定能耗模拟日期为8月。如图6.5:

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图 6.5 实际建筑地理环境设置

(2)在热环境计算下拉列表中选择逐月能耗选项,计算该套房的能耗。将情况Ⅰ到Ⅲ依次计算逐月能耗分析,如图6.6~图6.8

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图 6.6 设计构造逐月采暖能耗

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图 6.7 标准构造逐月采暖能耗

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图 6.8 假设构造逐月采暖能耗

结果分析与解读

在上图的逐月采暖能耗分析中,红色区域代表冬季采暖消耗的能量,蓝色区域代表夏季制冷所消耗的能量,如图6.6可以看出,冬季采暖消耗的能耗远高于夏季制冷消耗的能耗,说明设计构造的围护结构保温性能高于隔热性能。应用Excel图表分析模拟结果,如图6.9~6.10所示

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图 6.9 全年总能耗

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图 6.10 三种构造情况下每月能耗对比

从图6.10所示可以看出,设计构造Ⅰ与节能标准限值相差不大;但是如果将外窗的传热系数减小到标准值,全年总能耗就比设计构造小了很多。而设计构造Ⅰ在冬季的能耗都要大于标准构造Ⅱ,在夏季能耗要小于Ⅱ。假设构造Ⅲ全年都低于标准限值,满足节能设计要求。建议工程设计方案改变外窗的类型,使得建筑的能耗满足节能标准的要求。

本文作者:首灵丽(重庆大学)

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