基于BIM的绿色建筑整合设计-20080710

基于BIM的绿色建筑整合设计

——辽宁本溪黄柏峪生态小学设计案例分析北京启迪德润能源科技地址：北京市海淀区中关村东路66号世纪科贸大厦C座2607-2608：：2021年7月10日·杭州上海柏慕工程咨询地址：上海市真北路988号创邑金沙谷2-326：：BIM建筑信息模型简介基于BIM建筑信息模型的可持续设计辽宁本溪黄柏峪小学案例分析BIM建筑信息模型简介从二维到三维从三维几何模型到信息模型从AutoCAD到BIM

图形BIM建筑信息模型AutoCADBIM建筑信息模型简介BIM

建筑信息模型BuildingInformationModeling(BIM) 建筑信息模型是以三维数字技术为根底，集成了建筑工程工程各种相关信息的工程数据模型。 建筑信息模型的特点是为设计和施工中的建设工程建立和使用互相协调的、内部一致的及可运算的信息。BIM建筑信息模型简介BIM≠

三维模型BIM≠

数据BIM≠

三维模型+数据BIM=可计算的建筑信息ImageCourtesyofDDBArchitecturalInternationalLtd.BIM建筑信息模型简介BIM建筑信息模型对建筑行业的影响建筑设计可持续设计建筑施工阶段物业运营管理BLM建筑生命全周期管理BUILDINGINFORMATIONMODELINGARCHITECTSSTRUCTURALENGINEERSMEPSYSTEMSENGINEERSBUILDERSOWNERSBIM建筑信息模型简介更理想的工作方式更协调更优质的工作效率的提升更深的设计视野更好的信息创立与传递BIM对建筑设计的影响BIM对可持续设计的影响更真实的建筑与环境模拟整合各种分析工具设计早期阶段的能源分析提供真正的优化设计使设计单位提供拓展效劳BIM对施工管理的影响建造过程可视化与施工组织方案的优化工程量实时统计与工程概预算三维管线协同施工中的设计变更及文档管理施工信息向运营阶段的传递BIM对施工管理的影响—建筑结构冲突检查BIM对施工管理的影响—设备管线三维冲突检查BIM对施工管理的影响—设备管线三维冲突检查BIM对运营管理的影响可视化的物业管理资产统计与调配建筑信息模型与建筑智能化BIM对建筑行业工作流程的影响

图1

建筑工程周期中的信息回流图片来源：

李建成?建筑信息模型及其在建筑信息技术中的应用?BIM建筑信息模型简介整合设计流程及其工具：建筑信息模型BIM环境能源整合分析IES(VE)环境能源整合分析软件介绍IES的方法和理念综合数据模型Revit其他CAD系统

动态能耗分析计算流体力学光环境模拟有限元结构分析火灾消防模拟采光遮阳模拟建筑气流分布StPatrickVisitorCentre综合分析的计算模块三维CAD建模工具系统内共享数据库系统外的数据互换、共享BIM建筑信息模型简介基于BIM建筑信息模型的可持续设计辽宁本溪黄柏峪小学案例分析基于BIM建筑信息模型的可持续设计辽宁本溪黄柏峪生态小学客户：国际可持续开展基金会场地：辽宁本溪市建筑面积：3021m2功能：教室、会议室、食堂、办公室等方案设计：同济大学建筑与城市规划学院基于BIM建筑信息模型的可持续设计整合设计流程第一步：从Revit三维模型中直接导入IES，同时导入建筑信息数据库〔BIM〕第二步：由整体到楼层、到单个房间，进行环境能源性能分析第三步：根据采光、日照、负荷特征对方案进行改进设计基于BIM建筑信息模型的可持续设计Revit中的模型输出后，在IES中使用导入gbXML命令就可以直接导入模型。基于BIM建筑信息模型的可持续设计气候分析，方案设计的首先应该从当地的气候条件入手，IES提供了全球的气象数据。日轨图分析太阳运行特点气温直射辐射强度相对湿度散射辐射强度基于BIM建筑信息模型的可持续设计日照阴影分析SunCast可以生成指定日期时间点上高质量的三维阴影图。基于BIM建筑信息模型的可持续设计日照遮挡分析SunCast可以在任何阶段对日照和遮阳进行分析，同时还可以输出日照图像和实时日照动画。SunCast的计算结果可以用于ApacheSim的热环境模拟计算。在夏季，太阳房如果不采取同风或遮阳措施将产生较为不利的效果，建议在太阳房的外窗上设置可局部开启窗扇，以增加空气的流通。分析太阳房全年日照面积基于BIM建筑信息模型的可持续设计自然采光分析Radiance子程序可以提供真实的采光模拟和渲染。秋分日正午室内亮度〔晴天〕秋分日正午室内亮度〔全阴天〕一层西侧走廊自然采光分析基于BIM建筑信息模型的可持续设计遮阳策略分析，第一轮遮阳方式1〔外遮阳〕遮阳方式2〔内遮阳〕外遮阳策略下全年冷热负荷分布内遮阳策略下全年冷热负荷分布基于BIM建筑信息模型的可持续设计遮阳策略分析，第二轮最终确定的遮阳方式有遮阳策略下全年冷热负荷分布无遮阳策略下全年冷热负荷分布基于BIM建筑信息模型的可持续设计室外风场分析，第一轮冬季典型条件下风速分布冬季典型条件下风速分布冬季典型条件下风速分布冬季典型条件下风速分布冬季典型条件下的风场流线〔particletracking〕图基于BIM建筑信息模型的可持续设计室外风场分析，第二轮夏季2m高处风速矢量夏季6.15m高处风速矢量夏季南北向风速矢量夏季2m高处风速等值线改进后的方案，建筑中的围合庭院场地处有明显的涡流产生，其中风速较低，不利于室外的活动。同时这对于南侧教室在夏季的通风也有一定的影响，尤其是转角部位可能更为不利。基于BIM建筑信息模型的可持续设计室外风场分析，第三轮冬季风场迹线图1.5m高处风速矢量7.35m高处风速等值线纵向风速矢量分布2横向风速矢量分布基于BIM建筑信息模型的可持续设计室外风场分析，第三轮夏季风场迹线图1.5m高处风速矢量27.35m高处风速等值线纵向风速矢量分布2横向风速矢量分布基于BIM建筑信息模型的可持续设计室外风场分析，第三轮改进后的方案，冬季情况下，风场分布较为理想，室外主要活动场地上没有明显的风速较大的地方，但由于建筑围合性较强，西侧活顶场地上局部空间有涡流出现。夏季情况下，风场分布较为合理，主要活动场地上没有明显的涡流区。但出于同样原因，室外活动场地上有局部空间风速较小，可能对建筑自然通风有一定影响。冬季3.3m高处LMA〔平均空气龄〕等值线夏季3.3m高处LMA〔平均空气龄〕等值线基于BIM建筑信息模型的可持续设计通风竖井分析，第一轮温度分布纵向风速矢量横向风速矢量压力分布夏季时竖井内最高处和最低处的温差只有大约1度左右，差距不是很大。另外从风速分布来看，由于温差以及建筑外表压力分布情况，竖井内没有形成烟囱效应，此时室外空气从最高处回流至室内。此烟囱的效果不是非常明显，建议取消。基于BIM建筑信息模型的可持续设计通风竖井分析，第二轮冬季典型情况下风速矢量夏季典型情况下风速矢量由于烟囱的开口位于主导风向的竖向，所以冬夏季均会产生倒灌现象，影响通风效果。另外本地主要以冬季保暖为主，简单的太阳能烟囱主要用于夏季的自然通风，对于冬季那么可能增加热量散失速度，另外直接向走廊开敞的布局可能导致随意丢弃废物。基于BIM建筑信息模型的可持续设计通风竖井分析，第三轮在我们的模拟过程中我们比照了有烟囱和没有烟囱的情况下5-10月份如下图典型教室的通风量，舒适度和干球温度的变化。通过比照，我们可以发现应用了烟囱后，通风情况有了一定程度的改善。但此地区处于严寒地区，夏季及过渡季较为舒适，同时冬季寒冷，时间较长。但烟囱在冬季来说由于可能造成热损失，均处于封闭状态，利用率不高。未加烟囱时教室5-10月的通风量加烟囱时教室5-10月的通风量未加烟囱时教室5-10月的PMV加烟囱时教室5-10月的PMV未加烟囱时教室5-10月的干球温度加烟囱时教室5-10月的干球温度基于BIM建筑信息模型的可持续设计通风竖井分析，第三轮由于烟囱顶部对外开口直接面向主导风向，在风速较大时，烟囱内的热压通风效果将受到很大影响，尤其是可能发生倒灌现象。上次建议中已经提过这个问题，一般来说应该加设风帽，防止或最大程度的减小室外风的影响。8月1日正午烟囱内风速分布8月1日正午烟囱内平均空气龄分布基于BIM建筑信息模型的可持续设计通风竖井分析，第三轮可以发现烟囱内的温差比未提升烟囱高度时有了一定的增加，这可以大幅度增强通风效果。8月1日正午烟囱内温度分布8月1日正午烟囱内温度等值面分布基于BIM建筑信息模型的可持续设计室内舒适度分析，PMV&PPD指标MacroFlo子程序通过网络节点法对自然通风和混合式通风进行分析和优化，它可以配合ApacheSim计算不同通风方案的节能效果。基于BIM建筑信息模型的可持续设计室内舒适度分析，室内风场三层东侧某房间8月1日正午室内风速分布8月1日正午室内风速分布8月1日正午室内平均空气龄分布基于BIM建筑信息模型的可持续设计最终的方案改进了遮阳设计通过增加庭院，改善了室外风环境改进了拔风烟囱的设计改进了日光房的设计改进了自然采光设计基于BIM建筑信息模型的可持续设计BIM+IES：新的建造技术环境使模拟分析成为必要手段，模拟分析解决了当代建筑技术所面临的问题在建筑设计阶段早期使模拟分析成为可能，并根据分析结果调整设计新建筑和旧建筑改造需要模拟分析 以利于评估解决了难以用传统方法准确地定量 定性分析的问题建造以前预测建成以后的节能效果规划

阶段设计

构思概念

设计详细

设计采光分析方案比选费用预估日照分析外部风环境遮阳分析眩光分析自然采光清洁能源全寿命费用人员疏散室内舒适度建筑能耗机电优化气流组织热岛效应441绿色建筑整合设计流程室内环境质量及冷热负荷分析草土墙结构由于良好的透气性和阻热性，使其在四川典型的黄梅天气候下，依然不会出现凝结水的状况。环境能源分析用物理模型，南向和北向示意图全年热负荷分布全年冷负荷分布夏至日10:00am-16:00pm日影分布冬至日10:00am-16:00pm日影分布夏季典型风速下，室外气流分布室内环境质量及冷热负荷分析二楼西侧卧室室内环境品质分析光环境：室内自然采光分布，照度到达60Lux的区域面积超过45%。室内眩光分布良好。热环境：非空调状态下，全年舒适度指标分布。除7、8月份偏热以外，全年舒适度较高。平均辐射温度较为稳定。湿环境：非空调状态下，全