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BIM技术在建筑节能改造方面的应用


作者:明升体育 2019-09-07 06:28


  目前,我国存在大量的既有居住建筑,其中大部分是 80 年代之后建造的。建筑 材料的使用方面,主要是普通烧结砖和钢筋水泥。从热工性能方面来说,建筑的围护结构热工性能远不能达到我国的节能设计规范要求。

  由于这些建筑还存在着很大的使用价值,如果简单粗暴的推倒重建,住户来说需要承担一定经济压力,对自然环境来说,由于烧结砖和混凝土等材料的自然降解需要几十年甚至几百年,污染自然环境。

  随着社会的发展,国家专项资金的支持,既有居住建筑节能改造的需求越来越大。BIM作为国家推广的技术,通过案例,让我们来看看在既有建筑节能改造领域,BIM如何大有可为。

  以安徽某小区为例,该小区共建有居住建筑6栋,均为6层住宅楼,设计使用年限70年。造于1997~1999年,住宅建筑总面积为6381㎡。结构形式为普通框架结构,未采取保温措施。外墙采用烧结普通砖,清水墙体分化严重,外观情况比较差,传热系数远高于 《安徽省居住建筑节能设计规范》的规定限值1.0W/(㎡·k)。屋面为加气混凝土层平 屋面,屋面使用中重新做过防水设计。外窗的构造形式各户的情况不一,大多依旧采用老式普通铝合金窗户,保温性能比较差,气密性也不好,漏风现象严重。

  从项目原设计单位找到原始图纸,首先根据项目的图纸内容,收集所需族文件,如果没有则需要单独创建。然后根据项目图纸内容进行绘制,注意标高等参数的设置。在模型创建的过程中,要及时检查原有图纸疏漏地方,因为原工程竣工可能会有图纸变更没有反映出来,还有的分部分项工程在使用过程中已进行改造过。创立过程中,对信息不全,图纸不清的地方需要整合清楚,如有必要,需要现场测量情况。

  用Revit模型导入到建筑节能设计分析软件PBECA中,软件可以计算出建筑物 各种形式的维护结构的面积和建筑物体积,计算各朝向的窗墙面积比、建筑物的体形 系数、考虑热桥影响后墙体(含外墙、分户墙)的平均传热系数等,并比较判断计算 结果是否满足相关节能标准的要求。

  该项目提出来三套方案,建造出相应的Revit三维模型。将模型导出到PBECA 软件中进行模拟计算分析,验证外墙、门窗和屋顶等部位平均传热系数是否满足规范要求。在ECOTECT、斯维尔Vent和ENERGY PLUS等软件中,分别验证采光遮阳、室内通风和建筑全年能耗是否满足要求。如果有不满足要求的地方,应及时修改优化方案。

  Revit所建三维模型,在软件里便可以进行可视化分析。设计人员及时对改造方案做出修改意见,并对比不同方案在建筑美学方面的优缺点。

  三套方案的采暖耗热量、空调耗冷量、采暖耗电量和空调耗电量逐渐增大,方案三能耗与方案一、二的差距最大。因为方案一采用了更好的保温措施,所以相应能耗也最小。

  将设计方案的 Revit 工程模型导入到算量软件中,软件自动识别 Revit 模型中构件,进行清单定额套取并计算工程量。

  根据采用投资回收期法进行对节能改造经济性分析,动态回收期计算考虑资金时间价值、折现率等因素,设第一年全年为改造期,货币的标准折现率为5%,并从第二年产生折现率,节能改造的支出费用和改造后每年收益情况。运用动态回收期公式得到计算结果:方案1 Pt=13年,方案二Pt=15年,方案三Pt=21年(Pt 为动态投资回收期)。

  经过业主委员会综合考虑节能效果、节能费用和节能投资回收期,最终选择方案 一。目前进行节能改造的居住建筑大多是使用了十几年的旧住宅,一般居住建筑的使用年限为50年,由改造方案的节能动态回收期为13年可知:在进行改造后,十几年的时间可收回投资,至少还有一、二十年的收益。因此节能改造既能大大节省住宅使用过程的费用,又能大大降低住宅的使用能耗,提高室内居住舒适度,值得广泛开展。

  中国既有居住建筑节能改造事业已开展十多年,已经初步形成一个系统,既有居住建筑节能改造的包括围护结构的节能改造,遮阳通风改造,建筑设备改造更新,可再生能源的利用等方面。但是缺乏比较完善的节能改造方案,包括改造前,改造中,改造后的模拟分析和数据实测收集。利用 BIM 技术能够很好分析出既有建筑节能方面存在的问题,设计出适合的节能改造方案。

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