BIM在建筑环境领域的综合应用.docx

1、BIM在建筑环境领域的综合应用BIM在建筑环境领域的综合应用GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comThe Comprehensive Application of BIM on Building Environment AnalysisGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com耿跃云 李勤 朱洲江 华东建筑设计研究院有限公司GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com摘要探讨了BIM技术在建筑环境领域的综合应用模式，论述了通过在详细建筑信息模型中进行信息处理和数据格式转换，导入各专业分析工具进行性能化分析以提升建筑品质的方法。通过工程应用实例说明了进行各类分析所需的信

2、息和工作方法，为建筑信息模型的深度应用提供了范例。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com关键词BIM 软件平台 建筑环境 舒适度 性能化分析 数据格式GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com1 时代背景GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com 近年来，BIM技术在建筑行业的应用越来越深入，主要原因有：1）计算机软硬件技术和网络技术的发展为BIM技术的应用提供了基础；

3、2）城镇化进程和众多大型复杂项目的增多为BIM技术的应用提供了市场需求；3）全世界范围的节能减排要求，特别是可持续理念及生态绿色低碳理念的升华，提高了人们对建筑品质的要求，增大了人们对BIM技术应用效果的期望。在BIM技术蓬勃发展的大环境下，其在建筑环境领域的综合应用就显得尤为重要。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com2 基础模型GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com在满足使用功能的前提下，如何让人们在使用过程中感到舒适和健康是建筑环境领域研究的主要内容。其中，寻找室内

4、舒适性、建筑能耗、环境保护之间的矛盾平衡点是亟待解决的问题。由BIM软件平台构建的深度BIM（详细建筑信息模型）通过软件输出为不同的数据格式，我们根据室内环境应用方向的不同，选择合适的数据格式，再输入到专业的分析软件中，可以有效解决数据一致性问题，提高建模效率（图1）。在各单项分析之后，综合各项结果反复调整模型，寻找建筑物综合性能平衡点，提高建筑整体性能。“BIM软件平台数据格式专业分析软件”构成了BIM技术在建筑环境领域综合应用的基本模型。在建筑全生命周期不同阶段的调整均以性能分析的结果为依据，从真正意义上构建可持续建筑。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com GG9中国BIM门

5、户 - ChinaBIM.com3 模型转换GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com 不同的性能化分析需要建筑物不同的信息做支撑。根据分析方向的要求将详细建筑信息模型中的信息提取、简化、整理后，转化为不同的文件格式，再导入到各专业软件中进行专业分析。图2为某办公项目详细建筑信息模型进行信息提取和模型转换的过程，具体描述如下：GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com （1）明确建筑物需要进行分析的对象和内容。本工程主要进行建筑所在地气象数据分析、舒适度分析与被动技术应用分析、采光分析、能耗模拟与分析、声环境分析、热环境模拟、烟

6、气模拟分析和人员疏散模拟等。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com（2）将详细建筑信息模型进行必要的拆分和删减，根据分析对象和性能化需求整理成不同的模型。根据实际操作经验，本工作在Revit软件平台中完成较为便利。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com（3）将整理好的对象文件通过Revit软件平台和相关软件导出为不同的文件格式。图3为常用的数据交换格式。不同的数据格式反映在建筑性能化不同的内容中。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 -

7、ChinaBIM.com（4）根据专业分析工具的需要将不同的数据格式导入，局部进行调整，补充不完善信息和丢失的信息。由于GBXML格式只能导出空间信息，空间以外的遮阳物体不能提取，所以将模型2再拆分，拆分成模型3中的遮阳物体和模型4中GBXML格式可提取的空间信息。最后将模型3和模型4分别以DXF格式和GBXML格式导入Ecotect，如模型5所示。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com（5）由专业工程师进行分析，并导出分析报告供建筑师参考。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM

8、.com4 应用举例GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com4.1 建筑所在地气象数据分析GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com 建筑物间距、体型、高度和围护结构热工参数以及可利用的节能技术等与其所在地的气候条件关系密切。利用气象数据，通过Weather Tool等工具进行建筑所在地的气象分析，给建筑设计提供数据支持。以上海气象数据为例，可以进行以下一些分析。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com（1）最佳朝向分

9、析GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com 如图4所示，黄色部分表示最佳位置，绿圈表示全年各方向平均辐射量，红色箭头表示最热3个月最大辐射量的方向，蓝色箭头表示最冷3个月最大辐射量的方向，绿色箭头表示全年平均辐射量最大的方向，黄色箭头表示最佳朝向。由此可知：最佳朝向为东偏南67，且可以明显看出哪个朝向适合利用太阳能。（2）太阳辐射分析图5为最佳朝向（东偏南67）位置的太阳辐射：红色区域代表过热期，蓝色代表过冷期，粗黄线代表该方向上太阳直射的平均值，为太阳能的合理利用提供了数据支持。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG

10、9中国BIM门户 - ChinaBIM.com（3）干湿球温度分析GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com 图6为全年逐时干球温度图，图7为相对湿度图。由此可知：上海的最高温出现在7、8月，最低温度出现在12月和1月；温差、湿度均较大。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com（4）辐射强度分析GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com 图8为逐时法向直射辐射强度分析，图9为逐时水平面散射辐射强度分析。由此可知：全年晴日

11、较多，特别是过渡季节，可以有利于太阳能利用。散射辐射在过渡季较多，冬季则较少。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com4.2 舒适度分析与被动技术应用分析GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com 图10为利用焓湿图进行室内舒适度和被动技术应用分析：黄色区域为热舒适区间，蓝色区域表示逐日的频率（以点形式绘制全年8 760h的温湿度数据）。图11为采用不同技术措施对于建筑内热舒适的影响。黄色柱表示没有采用相关技术的热舒适度百分比；红色柱是采用技术后的热舒适度比。由此可见：在上海，

12、自然通风和增强围护结构是相对有效的技术手段。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com4.3 采光分析GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com 由图12可见：周边区域的房间采光效果较好；中庭和过道受周边房间墙壁的遮挡且无窗户与室外相连，采光率几乎为0。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com4.4 能耗模拟与分析GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com 图13为5层的剖面图，对图中的房间1进行热工分析情况如下

13、：GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com 图14描述的是房间1的内部环境温度随时间变化的曲线图。由此可见：室内空调在8:00点开启后需要1个小时左右才能将室内制热至18，19:00点关闭后室内温度也要经1个小时后降到室外温度；冬至日围护结构传导得热对建筑物的能耗影响最大。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com 图1 5 为房间1 的逐月能耗： 1 月的热损失最大， 为6 9 4523Wh；8月的得热最大，为1 798 198Wh。图16为房间1被动式得热分析，由图可见，7

14、6.3%的得热来自于直接辐射，76.2%的热损失来自于围护结构的传热。4.5 声环境分析图17和图18描述了6层会议室动态声波线，由图可知：经34ms后由主席座位发出的声波到达对面最远的座位，声音到达最远处的座位时减弱了0.7dB。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com4.6 热环境模拟GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com 图19为室内气流流场分布，图20为室内二氧化碳浓度分布。由此可以判断室内热环境是否满足要求。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9

15、中国BIM门户 - ChinaBIM.com4.7 烟气模拟分析GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com 图21为中庭火灾烟气模拟，可根据烟气流动情况判断是否满足消防要求。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com4.8 人员疏散模拟GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com 图22为人员疏散模拟，由此可以确定疏散时间，进行疏散路线优化，对辅助建筑设计起到重要的作用。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG

16、9中国BIM门户 - ChinaBIM.com5 总结与建议GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com（1）建筑环境与性能分析是BIM的具体应用，而BIM软件平台和各专业分析软件是BIM应用的工具和数据核心。软件及软件接口的成熟度和各数据格式的标准化是BIM发展的核心。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com下载 (115.74 KB)GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com2011-3-7 18:07GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com （2）软件的

17、变革和发展直接影响了性能化分析的过程。比如，软件Sketchup是设计前期最受广大建筑师欢迎的建模工具之一，而它与能耗分析软件EnergyPlus的结合使建筑能耗模拟在设计前期更易实现，使BIM技术在建筑环境领域的应用模式发生变化。建筑业与软件业的广泛交流与合作在推动BIM应用和普及方面非常重要。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com（3）软件的使用不能代替专业知识的学习，BIM在建筑环境领域的应用应该以坚实的专业基础知识和实际工程经验为根本。没有专业团队的支持，BIM无法在建筑性能分析方面真正发挥作用。GG9中国BIM门户 - C

18、hinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com（4）鉴于目前很多软件的不成熟和软件接口的不完善，需要更多专业团队在此方面积极探索、交流，为建筑性能软件分析标准化做出贡献。GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.comGG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com参考文献GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com1 Chuck Eastman. BIM HandbookM. John Wiley & Sons，Inc. ，2007.GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com2云朋. ECOTECT 建筑环境设计教程M .中国建筑工业出版社，200

19、7.GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com3金招芬等.建筑环境学M .中国建筑工业出版社，2001.GG9中国BIM门户 - ChinaBIM.com*基金项目：国家“十一五”科技支撑计划课题(2007BAF23B02-01)。BIM的绿色建筑之路 (上)来源：知族常乐;作者：Leo;发布时间：2010-04-16;本文点击量： 1211什么是绿色建筑?i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com绿色建筑，无论在国内还是海外，早已是炙手可热的词汇。近年来，各种被动节能、低碳、零碳建筑鳞次栉比，绿色建筑的评价标准也层出不穷。无论如何，在讨论继续之前，我们得弄清楚到底什么是绿色建

20、筑。i88中国BIM门户 - ChinaBIM.comi88中国BIM门户 - ChinaBIM.comi88中国BIM门户 - ChinaBIM.com(意大利建筑师 Renzo Piano设计的加州科学馆 California Academy of Science )i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com获取绿色建筑的定义，最容易的方法，到wikipedia获取：i88中国BIM门户 - ChinaBIM.comGreen Building, also known asgreen construction orsustainable building, is the pract

21、ice of creating structures and using processes that are environmentally responsible and resource-efficient throughout a buildings life-cycle: from siting to design, construction, operation, maintenance, renovation, and deconstruction. This practice expands and complements the classical building desi

22、gn concerns of economy, utility, durability, and comfort.i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com从这段话中，我们可以得出以下几点i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com1. 绿色建筑 和 可持续建筑 是一回事i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com2. 绿色建筑强调的是在整个建筑生命周期中，在建造和使用流程上对环境负责（保护）和提高资源使用效率i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com3. 建筑的生命周期是指：选址、场地改造、建筑设计、建造、运行、维护、翻新和拆除。i88中国BIM门户 - Chin

23、aBIM.com可见，绿色冠于建筑，意在把绿色生命赋予建筑，使建筑和生态系统紧密联系在一起。i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com如果你希望了解更详细的关于绿色建筑的详细组成和评价标准，你可以访问这个页面（英文），LEED作为目前世界上具有最广泛认可的绿色建筑认证体系，成为绿色建筑师的必修课，有机会Leo将在今后的博文中做单独的介绍。i88中国BIM门户 - ChinaBIM.comi88中国BIM门户 - ChinaBIM.comi88中国BIM门户 - ChinaBIM.com值得一提的是，目前业界对绿色建筑的探索，只是刚刚开始，虽然LEED中针对各评分点提供一些明确的措施标准

24、，但是针对具体项目、地域特征等因素，仍需要有非常多的创新方法来达到更好的可持续效果。i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com绿色建筑等于节能建筑吗？这是初识者最常见的问题，也是不少人争论不休的问题。然而，Leo个人的理解是，从绿色建筑的概念，两者最大的区别应该在两点：i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com1. 绿色建筑强调的是对整个建筑生命周期的控制, 而节能建筑仅仅着眼于运行阶段的能源消耗。 i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com2. 除了提高资源的使用效率之外，绿色建筑还关注建筑对环境的全面影响。i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com因此可见，

25、从概念上说，绿色建筑相比节能建筑，对自然资源的保护和可持续发展有着更大的外延，也意味着，对建筑从设计到使用的全部阶段，有着更高的要求。i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com绿色建筑与BIMBIM的最重要意义，在于它重新整合了建筑设计的流程，其所涉及的建筑生命周期管理 (BLM)，又恰好是绿色建筑设计的关注和影响对象。绿色建筑遇到同样如火如荼的BIM，又会擦出怎样的火花呢？i88中国BIM门户 - ChinaBIM.comi88中国BIM门户 - ChinaBIM.comi88中国BIM门户 - ChinaBIM.com让我们先来看看与传统的流程相比，BIM为绿色设计带来了哪些便利:

26、i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com1. 真实的BIM数据和丰富的构件信息给各种绿色建筑分析软件以强大的数据支持，确保了结果的准确性。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。i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com2. BIM的某些特性（如参数化、构件库等）使建筑设计及后续流程针对上述分析的结果，有非常及时和高效的反馈。i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com3. 绿色建筑设计是一个跨学科，跨阶段的综合性设计过程，而BIM 模型则正好顺应此需求，实现了单一数据平台上各个工种的协调设计和数据集中。同

27、时结合Navisworks等软件加入4D信息，使跨阶段的管理和设计完全参与到信息模型中来。i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com4. 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，有助于建筑师在方案、甚至概念设计阶段进行绿色建筑相关的决策。（这一点将在后面的博文中详细展开）i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com可以说，当我们拥有一个信息含量足够丰富的建筑信息模型的时候，我们就可以利于它作任何我们需要的分析。一个信息完整的BIM模型中就包含了绝大部分建筑性能分析所需的数据。i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com从流程上来说，简而言之就是：用BIM软

28、件将需要进行绿色建筑相关分析的数据导出为gbXML文件，然后使用专业的模拟、分析软件进行分析，最后再导入BIM软件进行数据整合或根据分析结果进行必要的设计决策。i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com总之，结合BIM进行绿色设计已经是一个受到广泛关注和认可的系统性方案，也让绿色建筑事业进入一个崭新的时代。i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com今天我们就先介绍到这里，在下篇里，Leo将继续就绿色建筑设计流程及相关软件、案例、及国内绿色建筑现状等做介绍。欢迎大家继续关注。i88中国BIM门户 - ChinaBIM.comBIM的绿色建筑之路(中) 软件篇来源：知族常乐;作者：

29、Leo;发布时间：2010-04-20;本文点击量： 1520i88中国BIM门户 - ChinaBIM.com在上一篇文章中，已经提到BIM和绿色建筑分析软件进行数据交换的主要格式是gbXML，这个重要的东西绝对值得我们花上短短的一些时间来了解它。nXF中国BIM门户 - ChinaBIM.com让我们来拆解gbXML ，gb=Green Building 而 XML 则为 Extensible Markup Language， 意为“可扩展的标记语言”，这是一种在软件行业中十分常见的语言，用以在两种或两种以上的程序之间的“自助式”交互，目标是尽量减少人为干预的必要性。nXF中国BIM门户

30、- ChinaBIM.comGBXML已经成为行业内认可度最高的数据格式。使用包括Graphisoft 的 ArchiCAD, Bently 公司的 Bently Architecture 以及 Autodesk的Revit系列产品，均可BIM模型导出为GBXML文件。这为接下来在分析模拟软件中进行的计算提供了非常便利的途径。也有人认为，gbxml可以看做是BIM的aecXML一个绿色建筑的数据子集。nXF中国BIM门户 - ChinaBIM.com目前可进行绿色建筑相关分析的软件可以说是琳琅满目，每个软件也各有特色和其产生的背景，鉴于能力所限，恕我们无法一一介绍。在林林总总之中，我们选择了一

31、些目前通用性很强、也是功能相对比较全面的软件进行简要的介绍，目的是希望大家能从特征角度总体的了解它们，便于今后在实际的项目中根据不同的需要选择和使用。nXF中国BIM门户 - ChinaBIM.comIES IES是总部在 英国的Integrated Environmental Solutions 公司的缩写，IES 是旗下建筑性能模拟和 分析软件。它整合了一系列模块化的组件用以进行计算分析，包括：nXF中国BIM门户 - ChinaBIM.comModelIT：三维建模工具；提供IDM (Integrated Data Model) 集合数据模型 ApacheCal：供暖，制冷负荷计算工具 。使用CIBSE 制定的流程 ApacheSim：IES的核心组件。动态负荷计算工具，可逐时模拟分析建筑的负荷 ApacheHVAC：建筑空调系统模拟工具 Flucs：采光分析，设计工具。分为FlucsDL 和 FlucsPro。前者只能进行日光分析。 RadianceIES：非常权威的建筑采光模拟组件，使用高级光追踪技术。 SunCast：日照分析工具 CostPlan：初投资分析工具 LifeSt