資訊技術在建築能耗評估方面的應用

 

                     資訊技術在建築能耗評估方面的應用

                                     Ivy

摘要：

對於住宅和商業等建築，如何在設計的初期利用BIM（建築資訊模型），對不同的設計方案進行整個建築物的能源消耗類比計算。如何從建築物的全生命週期來考慮建造成本和能耗成本。

背景：

任何一個建築在設計的時候要考慮很多因素，如建築周邊的環境、地貌等，建築物本身的結構、裝置系統，對聲、光、熱、水、暖、電的要求，以及國家和地方的相關法規規範，因此建築體系的專業性和複雜性，對前期的設計提出了各種挑戰，如果存在設計上的不足之處，在建築投入使用後想改變幾乎是不可能的。

我們僅以建築物的熱環境的設計為例，設計院或開發商的設計師是如何考慮的？首先、獲得決定建築能量效能（能量的產生與消耗）的各種因素，如氣候、人、圍護結構、材料、構造、採光、建築體型，通風等等，單以材料的蓄熱係數S為例，通過如下計算方式，得到其中一個參數的值S。 ，各子參數說明如下

Aq——表面熱流的振幅，°C;　　

Aθ——表面溫度波的振幅，°C;　　

c——材料的比熱，W·h/(kg·K);　　

ρo——材料的幹密度，kg/m3;　　

Z——熱作用的周期，h。

如果將各種子參數累加起來，有超過百種的參數影響能效指標。同時，對能量效能的影響也不能用幾種節能保溫材料的效能簡單累加實現的，他是一套相互作用的綜合體系，由此我們看到建築的能量演算法複雜，計算量大，關係複雜。

於是，能效計算通常安排在設計的最終階段，由專業人士將大量的專業資料、手工輸入到能量（能耗）類比軟體中，進行建模，能量分析與類比，但此時建築設計方案已經很難改變了。最終能量分析就成為一種象徵性的姿態，對於建築師來說是可望而不可及。

解決方案

在設計初期可以使用BIM工具軟體，形成建築物的BIM，國際上常用軟體為Revit, BENTLEY,GRAPHISOFT ARCHICAD, 3D ContentCentral. 從BIM格式的檔案中提取建築模型進行節能設計、能量分析與類比。如自動計算建築物的體形係數和窗牆比等參數，直接讀取建築師在建築設計中的各種門、窗、牆、屋面、柱、房間等設計參數，這樣就可以最大程度的減輕建築師手工輸入資料的工作量，並可在方案、擴初和施工圖等不同設計階段逐步深化節能設計。

由此通過BIM與能量分析類比軟體的結合應用，可以在設計的不同階段進行直觀、定量的能耗分析，減少了手工輸入參數，二次建模的工作，複雜的計算公式和輸入條件，如氣候資料，也由分析軟體承擔。

接下來看一個樣本：

1、 我們選擇一個辦公樓的BIM模型

2、 將BIM中的HVAC（Heating, Ventilation and Air Conditioning,供熱通風與空調工程）裝置的熱工參數補充完整.

3、 進行能量模擬分析,計算能耗成本(每年的費用及全生命週期的能耗費用), 建築物的用電峰值,及全生命週期的用電量,二氧化碳排放量等,這些資料可以層層分解到每個細節.,如

 

由此,可以對設計方案進行定性與定量的模擬分析計算，使得面向節能的生態建築設計成為可能。通過能耗分析的層層分解，發現能耗改進重點，提出有針對性的最佳化方案；

相關概念介紹：

綠色建築（Green Building)，是指在建築全生命週期內，提高建築物所使用資源（能量、水、土地及材料）的效率，同時減低建築對人體健康與環境的影響，從更好的選址、設計、建設、操作、維修、及拆除，這一整個完整的建築生命週期。可持續發展/可持久性是綠色建築的一個特徵。

 

ＢＩＭ即”建築資訊模型”（Building Information Modeling），運用ＢＩＭ技術，建築師作設計的過程，就是建造一個真實建築的過程。可以依據BIM對整體建築物（群）的建造計划進行類比，對結構和裝置進行管理（採購、安裝、後期營運，型號、參數、使用說明），進行各種能源、水、材料消耗的測算，真正實現了全生命週期的建造、銷售、出租、運營管理，並可對經濟指標進行前期測算，如建造成本、運行成本，出租測算，物業運行成本。

 

                                                      Email: itgreenbim@gmail.com