基于BIM技术建筑节能综合分析及应用研究

（广东省第二建筑工程有限公司

璟广东汕头515031）

对在建筑过程阶段的声系统分析、气流组织分析、日摘要：借助三维信息模型BIM的综合应用，环境噪声分析、风环境分析、

最大限度地节约资源、照分析和能耗分析等，模拟所处区域环境对建筑物的环境影响，在建筑的全生命期内，保护环境和减少污染，

提供健康、适用和高效的使用空间。

关键词：BIM；建筑信息模型；绿色节能分析；仿真模拟中图分类号：TU201.5文献标志码：A文章编号：1671-4563（2018）06-055-04

WangJianzhong，LiJinshui，LinJing

Ltd.（GuangdongNo.2ConstructionEngineeringCo.，

Shantou515031，China）

WiththecomprehensiveapplicationofBIM3Dinformationmodel，intheprocessofconstructionstagesoundsystemenvironmentanalysis，noiseanalysis，airflowanalysis，windenvironmentanalysis，sunshineanalysisandenergyconsumptionanalysis，simulationoftheregionalenvironmentontheenvironmentalimpactofthebuildings，intheconstructionofthewholelifecycle，tomaximizeresourceconservation，protecttheenvironmentandreducepollution，providehealthy，suitableandefficientuseofspace.buildinginformationmodel（BIM）；greenenergysavinganalysis；simulationsimulation0引言

，绿色建筑践行了生态“绿水青山就是金山银山”

等实现BIM技术在项目运行机制”及“维护运行机制”

舒适施工过程综合分析应用。绿色建筑要求的节能、和高效均可通过BIM技术进行仿真模拟与分析。

目前包括Revit在内的绝大多数BIM相关软件都具备将其模型数据导出为各种分析软件专用的

GBXML格式。BIM的实施能将建筑各项物理信息分析从设计后期显著提前，有助建筑师在方案、概念设计阶段用绿色建筑相关的决策。咱2暂文明的理念。绿色建筑除了具备传统建筑的功能要求

最大限度地节约资外，还需要在建筑的全生命期内，适用和高效的使源、保护环境和减少污染，提供健康、用空间。

广东以色列理工学院北校区建设项目设计定位目标为国家三星级绿色建筑，是粤东地区首个绿色建筑三星设计标识项目，对绿色施工、节能节水、屋面绿弱电智能系统都化、校园的消防设施、安防监控设施、

有特别要求。咱1暂本项目绿色建筑应用了BIM技术进行项目BIM模型见图1。仿真模拟与分析，

2绿色建筑分析过程

借助BIM设计模型，把基础模型导入成系统的绿

色建分析软件，并根据建造过程把能耗分析及环境影

满足绿色建响事先反馈给设计单位，实现节约成本，日照分析、气筑三星级标准。针对所做的声系统分析、

流组织分析、能耗分析、风环境分析和环境噪声分析

做逐一介绍。

项目采用Ease4.3声学模拟软件对扩声系统进行模拟仿真。根据实际尺寸建立计算机三维仿真模型，以确认对方案设计的音响效果进行计算机模拟验证，

达到预期效果。设计的合理性，以及能满足技术要求，根据《厅堂、体育场馆扩声系统设计规范：GBT28049-2011》中对扩声系统的规定。为了保证室内具

保证清晰度的要求，有足够的声压级，学术报告厅设左右声道近场全频扬置左右声道远场全频扬声器、

552.1

学术报告厅声系统分析

图1

Fig.1

项目公共建筑BIM模型图

TheBIMModelofthePublicBuilding

1建筑信息化模型设计

结合在设计方案确定之时制定建模要求及计划，

、“建立系统“工作集拆分要求”、“模型联动检查机制”

圆园18年6月第25卷第6期等：基于BIM技术建筑节能综合分析及应用研究王建忠，JUN圆园18Vol25晕燥援6声器，超低频扬声器左右各1个，主席台设返送全频

扬声器两个。声场覆盖示意图如图2所示。

图2

学术报告厅声场覆盖示意图

Fig.2

TheSketchMapoftheSoundFieldofAuditorium

2.2室Ecotect内自然采采光光分析中模拟分析

进行综合采光评价。分项采用法假的是设到全达阴房天间模型内任，对建筑

一点上

的天然光由3个独立的部分组成：

天空组分、外部反射组分和室内反射组分。采光系数只决定于建筑本身和其周围小环境的特点，不会随时间和建筑朝向变化。以办公楼为例，分析同时给出包括采光参数、

照度和亮度在内的一系列标准控制指标，

用以评价户型设计、进深设计、外窗设计以及外部遮阳构件设计等

对室内自然采光的影响。采光系数分布见图3。

图3

办公室的采光系数分布图

Fig.3

DistributionDiagramoftheDaylighting

CoefficientintheOffice

根据分析比例得出标准层各房间采光系数达标面积比例如表1所示。

表1标准层各房间采光系数达标面积比例Tab.1

StandardAreaRatioofDaylightingCoefficientofStandardRooms

标准采光

功能房间系数要求

房间面积达标面积采光系数

值%m2

比例%达标面积专用教室、

实验室、教师办公室

3.3992.584.11%834.79走廊1.1100072.91%729.1总计

--1992.5

78.49%

1563.89

办公楼主要功能房间采光系数满足

《建筑采光设计标准：GB50033-2013》要求的面积比例为78.49%，

满2.3

足《科绿色教区建筑自然评通价风标模：GB拟分析T50378-2014》相关要求。putational本次室内自然通风评价采用计算流体力学Com原56

FluidDynamics（CFD）软件进行模拟分析。

CFD高、可模多拟次重是数复等值模特拟点的，一该种技术技术可，以应用具有成复杂本低、多效变率的物理模型，对流动和传热模拟很强的适用性。咱3暂分析模型根据委托方提供的建筑图纸为依据建立几何模型。模拟计算区域的大小以不影响气流流动为准，以建筑四周立面压差作为室内通风的边界条件。由于教学楼各楼层构造基本相似，

所以本次模型主要模拟教学楼标准层的室内通风状况。办公楼标准层空气龄分布云图如图4所示。

图4

办公楼标准层空气龄分布云图

Fig.4

AirAgeDistributioninStandardFloorof

OfficeBuilding

若要满足2次h的换气次数要求，

则空气龄最大不能超1800s。室内各功能房间空气龄在20~3600s空气龄臆1800s的主要功能房间比例占整层主要功

能2.4

房间的居住95%区能以上。项目能耗模耗拟模分析拟分析

采用Equest建筑能耗模拟计算软件，它结合了建筑创作过程向导，能源效率标准EEM）向导、图形显示模块和强化版的DOE-2派生建筑能源使用仿真程序，允许设计者进行多种类型的建筑能耗模拟，并且也向设计者提供了建筑物能耗经

济分析、日照和照明系统的控制以及通过从列表中选

择2.4.1

合适的模型测定及方参数法自设置

动完成能源利用效率。项目依据《绿色建筑评价标准：GB50378-2014》规定进行参数的选择和设置，其中模拟优化前后的参照建筑和实际建筑的围护结构、设计参数、模拟参数作息、室内发热量）等均一致。且本项目为学校建筑，

考虑学校建筑的寒暑假，模拟进行了寒暑假设置，假定为7月15日~8月25日为暑假；1月20日~2月5

日2.4.2

为寒假学。根据建筑生宿舍设计、能耗暖分析

quest通设建筑设建计图立教纸学中的墙体中实验楼综合能计及线进行耗其分析他相建立模型关资料采用E原，

门，窗模型幕墙根据

按窗墙比均匀设置。学生宿舍楼能耗分析模型见图5。

建筑物各参数通过能耗模拟得出设计建筑物能耗模拟。建筑能耗通过动态模拟软件进行量化准确的

计算，在空调系统性能较参照建筑有一定的优越性。围护结构、照明系统及室内设备设置与参照建筑均一致。空调系统部分能耗分析如表2所示。

由于本单体建筑空调系统优化能耗降低幅度为

（（圆园18年6月第25卷第6期广东土木与建筑JUN圆园18Vol25晕燥援6调1-83.64%=16.36%面积1201m2，空。调占本项总目建筑面单体建筑面积的33%积3，688且学m2，空

校建

筑有寒暑假，故能耗较低，其参照建筑单位面积建筑能耗为27.97kW·hm2，设计建筑为26.44kW·hm2，

是在合理的范围内。

图5

学生宿舍楼能耗分析模型

Fig.5

EnergyConsumptionAnalysisModelforStudentDormitoryBuilding表2

学生宿舍楼能耗分析对比

Tab.2ComparisonDataofEnergyConsumption

AnalysisofStudentDormitoryBuilding空调系

风机空调系统空调总全年单位

类型

统参照建筑26270kW能·耗h能kW耗总能耗能耗比例总能8390·h34660kW·h83.64%kW·h103170kW·耗h建筑能耗27497

设计建筑20600

8390

28990

83.64%

9750026.44

2.5

根据室外建筑风环境分析

图纸建立几何模型。

模拟计算区域的大小以不影响气流流动为准。根据相关的规范和文献等资料，确定室外计算区域为1500m伊1200m伊200m，模型

中以Y轴正方向为正北方向。

网格数量为220伊210伊40，总数量为184.8万。室外风环境压力分析见图6。

图6室外风环境压力分析图

Fig.6

OutdoorWindEnvironmentPressureAnalysis

度的WSW通初始风，3.3过m整速s理工模为况拟3.75下，所得m项的s，目数最场据大地风人（见图速行7.5区域7），在风向m距s，地周边1.5人m行

高

为

区域大部分风速基本大于0.63ms，风速放大系数为2。

图7

建筑物表面迎风压力分布图

Fig.7

DistributionofUpwindPressureontheSurface

2.6

项室目外采用环境噪噪声声软分析

件CadnaA进行模拟计算分析。

利用CadnaA软件预测的环境噪声水平与利用G《环

境影响评价导则-声环境：BT17247.2-1998》规定的方法所得到的结果基本相同，模拟与实测监测结果误差在1dB以内。

项目依据《声环境质量标准：GB3096-2008》，预测了项目红线内区域及参评建筑的立面噪声值，并根据模拟结果判断参评建筑内区及靠近道路一侧区域

噪声值是否满足标准中的2类噪声标准要求。项目的主要噪声源为项目南侧大学路的交通噪

声。为保证项目建成后的场地声环境质量，

依据噪声分析最不利原则和标准要求，对项目场地内昼间和夜间的环境噪声进行模拟分析。项目建成后，1.5m高度处人员活动区域的昼间、夜间噪声情况如图8所示。

图8

室外风环境压力分析图

Fig.8

OutdoorWindEnvironmentPressureAnalysis

2.6.1

昼间噪声

~60境质dB综上所量标之间，述所以，

项目可内得区出1.5项目区域m高度处昼间噪声《在声35环项夜准目间：中噪GB1.5声

3096-2008》

中2类的标噪准声。满足2.6.2m高度处夜间噪声在10~45dB之间，2.6.3

项目内立区面1.5噪m声

高度处噪声满足2类标准。

项目内区昼间立面噪声值小于60dB，夜间噪声

值小于50dB，噪声满足2类标准要求。

3项目小结

根据前文对本项目绿色建筑技术特征及增量成本

的计算分析，可知本项目总的增量成本为220.81元m2，

绿色建筑设计标识的不同章节（即节地、节能、节水、节材、室内环境）的增量成本分别统计如图9、图10。

根据以上分析可知，绿色建筑增量成本中，

节能部分占比较高，为38.70%，且在绿色建筑评价体系中节能部分是整个评价体系中权重系数最高的，

可见节能对绿色建筑的重要意义。咱4暂本项目中节能部分主要的技术体现为提高围护结构性能、利用太阳能热57

水系

圆园18年6月第25卷第6期等：基于BIM技术建筑节能综合分析及应用研究王建忠，JUN圆园18Vol25晕燥援6统、采用高效能源系统、排风热回收等方面。但是我们可以通过研究绿色建筑技术的增量成本及经济效益但其节能发现，这部分技术的成本回收期相对不高，技术的经济性是非常良好的。咱5暂90.0080.0070.0060.0050.0040.0030.0020.0010.000.004结束语

绿色建筑技术不随着绿色建筑项目的不断增加，

绿色建筑的断积累，绿色建筑行业会越来越专业化，绿色建筑的成本控制额外投入也会越来越趋于理性，

会更加规范化。大力推进建筑节能和绿色建筑发展，在节能减排和应落实国家能源生产和消费革命战略，

对气候变化，创新驱动增强经济发展新动能等方面起

到积极的促进作用。

系列1节地15.28节能85.21节水41.02节材7.53室内环境71.14图9

Fig.9

绿色建筑增量贡献成本统计图

GreenBuildings

节地6.95%参考文献

等.绿色校园———广东以色列理工学院［1］袁继雄，邱少腾，

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IncrementalContributionCostStatisticsof

室内环境32.31%节能38.70%节材3.42%节水18.63%图10Fig.10

绿色建筑增量贡献成本比例图CostRatioDiagram

GreenBuildingIncrementalContribution

（上接第51页）

空调系统能耗占比达到57%左右，节能潜力主要在通风与空调系统和照明系统。宾馆饭店建筑空调系统能耗占比约为33%，节能潜力主要在通风与空调系统。医疗卫生建筑的空调系统能耗占比约为44%，节能潜

力主要在通风与空调系统。

参考文献

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