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以BIM技术为手段的绿色建筑设计实践

2015-4-3 11:43:28点击:
 

摘要:BIM是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,进行建筑模型的建立,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。BIM建筑信息模型适用于项目建设的各阶段,应用于项目全寿命周期的不同领域。


  绿色建筑分析是绿色建筑设计中的重要一环,而当前的建筑模拟软件主要分为:风环境(fluent、phoenics)、光环境(ecotect、radiance)、能耗(equest、designbuilder)和声环境(raynoise、cadna/a)等。如此多的软件,其建模方式不一样,工程师对于同一个项目要建立多个模型,浪费了大量宝贵的时间。随着软件技术的不断发展,现在多种绿色分析软件提供了多种兼容其它格式的接口。而BIM技术的出现,为只建立一个模型同时提供给多种软件进行分析成为可能,从而大大减少工程师的工作量。 

  BIM建筑信息模型(Building Information Modeling)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,进行建筑模型的建立,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。BIM建筑信息模型适用于项目建设的各阶段,应用于项目全寿命周期的不同领域。

  1 项目介绍    

  某生态新城低碳体验馆,建筑地上两层,高度12.7米,总建筑面积15595平方米。是集低碳展示馆、游客中心、景区管理中心、配套商业餐饮及会所为一体的综合体。项目建设满足低碳技术展示、文化风俗展示、景区接待管理等需求。项目以绿色低碳为理念,将低碳技术、现代科技与生态景观有机结合,达到设计和运营三星级绿建标准。  

  2 室外环境分析    

  2.1 室外风环境   

  使用Rino建立初步的建筑形体,为使建筑和景观结合将建筑屋顶设计为随地形起伏的双曲面,将双曲面屋顶导入Revit搭建初步的建筑结构模型。根据初步建筑模型导出导出.sat格式文件,周边场地模型采用sketchup和犀牛软件修复,最终导出stl格式文件,放入Phoenics软件进行室外风环境模拟分析,优化建筑形体结构。建立模型如图2。   规划要求的建筑长约250多米,通过初步模拟计算,条形建筑容易导致建筑周边风速的突变和局部死区,不利于形成良好的室外风环境。 如结合地形,对建筑形体进行优化,采用曲面形式,能改善室外行人区的空气流场,提高了人员室外活动的舒适度。    

  2.2 建筑表面风压   

  建筑面朝湖泊,南侧无高大建筑挡。夏季及过渡季节,淮安地区主导风向为东南风。在东南风场下,建筑迎风面有2.2Pa以上的风压。低碳体验馆建筑高度较小,且北侧覆土。该项目风压最低值出现在建筑顶部,约为-1.6Pa。所以,在建筑顶部设置可开启天窗可以有效促进室内自然通风。迎风面和背风面之间有超过3Pa的压差。(如图3,4) 

    将200多米长的建筑分三个区域,中间用走廊连接一方面,避免了涡旋和死区的产生。改善了建筑外主要活动场地的风环境。另一方面,减小了室内进深,缩短空气在室内的流动距离,减少了空气在室内的滞留时间。有利于改善室内自然通风。(如图5) 

  建筑中段为低碳展示馆,通过对建筑形体的修正,使中间位置获得最大风速,适合放置风力发电机,达到建筑立面的风力展示效果。

  3 室内环境分析    

  3.1 采光优化   

  将初步的建筑结构Revit模型导出为导出gbxml格式文件,将其放入Ecotect中进行室内环境分析。在主楼和配楼顶部分别设置采光天窗,通过对有无天窗、不同天窗形状位置的比较分析,找到和建筑形式及通风采光要求协调的设计方案。  

  3.2 通风优化       

  过渡季节,室外温度为20℃时,由于室内温度高于室外温度,在热压力驱动下,室内气流流往室外。当天窗开启时在天窗,空气流速约0.5m/s。可见,本项目在低碳展厅顶部设置了可开启天窗,有明显的促进室内自然通风的作用。  
  没有天窗时,室内空气龄最高值为2800s,设置可开启天窗时,室内空气龄最高值为2000s。利用热压通风原理,很好地促进了室内自然通风,减少了空气在室内的滞留时间,改善了室内空气品质。

  4 其他关键的绿色建筑   

   4.1地源热泵系统   

  建筑中部为低碳展示区,冷热源为地源热泵,共两台制冷量190kw、制热量190kw的机组,其中一台为热回收型,回收热量供生活热水用。   

  为达到展示效果,地源热泵机房设计为可参观的展厅,通过三维的BIM设计,我们优化了机房内的设备位置及管道排布方式,使展示空间更具美观性。    

  4.2雨水系统   

  本工程屋面雨水采用虹吸雨水排水方式,部分建筑屋面的雨水经室外弃流池排除初期雨水。后期雨水排至地下雨水设备房内的原水收集池,以备雨水处理设施使用,其余屋面雨水直接排至与市政雨水相连的室外雨水管网。   

  室外场地、停车场等地采用渗水砖铺装,消防车道雨水采用漫流至道路两侧渗水场地或草地,可增加雨水下渗量,以营养地下水及减少地面热岛效应,从而有效降低地表径流系数,而大大降低雨水地表径流量。    

  4.3 太阳能光伏发电    

  建筑南向湖面,南立面拥有很好的采光及日照,通过对日照环境的分析及绿色建筑要求,在南立面左右两侧设置外遮阳系统。在中部低碳展示区域配置可随太阳高度改变的自动外这样系统,同时在此系统上集成太阳能光伏发电板,使立面太阳板获得最大量的太阳照射。

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