CN113886908A - 一种基于bim技术的低碳建筑优化模拟设计方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种基于BIM技术的低碳建筑优化模拟设计方法，本申请的方法包括，S110，获取初始建筑模型设计方案，对初始建筑模型设计方案中BIM模型进行调整，得到满足模拟分析要求的第一设计方案；S120，以第一设计方案作为待优化设计方案；S130，利用建模工具软件和能耗模拟工具软件对待优化设计方案进行能耗分析模拟，并根据分析模拟结果对待优化设计方案进行调整，得到第二设计方案；S140，判断第二设计方案是否满足预定设计目标，若满足则以第二设计方案作为最优能耗设计方案，若不满足，则以第二设计方案作为新的待优化设计方案，并跳转进行S130。本申请技术方案，有助于更准确进行能耗模拟，及高效生成降低能耗、低碳排放量的的具体方案。
Description
技术领域
本申请属于建筑节能技术领域，具体涉及一种基于BIM技术的低碳建筑优化模拟设计方法。
背景技术
为应对全球日益紧缺的能源资源问题、及不断恶化的生态环境问题，尽量减少建筑的能耗，研究低碳排放的“绿色建筑”是当前建筑行业的一大热点。由于实际建筑物中有人的活动，所以能量消耗不能达到完全为零，但通过相关设计，可以通过优化建筑外形及运行方案来减少使用的能量，且可通过可持续能源供电来抵消使用掉的能源消耗量，从而实现建筑低能耗低碳排放量的目标。
相关技术中，为实现低碳建筑物设计，通常采用基于2D平面图进行能耗模拟方式，针对建筑物的平面范围对建筑物进行一个能耗的模拟计算，以得到优化的设计方案，该方式方法，缺乏准确性，且不能高效给出降低能耗的具体方案。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种基于BIM技术的低碳建筑优化模拟设计方法，基于BIM技术进行建筑物的碳排放量优化设计，有助于更准确进行能耗模拟，及高效生成降低碳排放的具体方案。
为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，
本申请提供一种基于BIM技术的低碳建筑优化模拟设计方法，该方法包括：
第一步骤，获取初始建筑模型设计方案，对所述初始建筑模型设计方案中BIM模型进行调整，得到满足模拟分析要求的第一设计方案；
第二步骤，以所述第一设计方案作为待优化设计方案；
第三步骤，利用建模工具软件和能耗模拟工具软件对所述待优化设计方案进行能耗分析模拟，并根据分析模拟结果对待优化设计方案进行调整，得到第二设计方案；
第四步骤，判断所述第二设计方案是否满足预定设计目标，若满足则以所述第二设计方案作为最优能耗设计方案，若不满足，则以所述第二设计方案作为新的待优化设计方案，并跳转进行第三步骤。
可选地，所述对所述初始建筑模型设计方案中BIM模型进行调整，包括：
将BIM模型的模型精度调整为预设精度要求；
将BIM模型调整为保留必要围护结构，并确保建筑中每个房间构成密闭空间。
可选地，所述预设精度要求为LOD100或LOD200。
可选地，所述利用建模工具软件和能耗模拟工具软件对所述待优化设计方案进行能耗分析模拟的过程中，包括：
利用建模工具软件中模型计算引擎基于第一预设建筑标准进行负荷计算，生成所述待优化设计方案所对应的负荷报告，其中，所述负荷报告中包含有用于快速判断能耗变化结果的峰值冷热负荷信息；
利用能耗模拟工具软件基于第二预设建筑标准进行能耗计算，生成所述待优化设计方案所对应的能耗报告和能耗建议，其中，所述能耗报告包含建筑年能耗及能耗花费信息，所述能耗建议包含推荐方案及对应的能耗变化信息。
可选地，所述根据分析模拟结果对待优化设计方案进行调整，具体为：
根据所述能耗建议中的推荐方案对所述待优化设计方案中BIM模型进行调整处理，其中，所述调整处理包括建筑材料调整和/或空调系统调整。
可选地，所述建模工具软件为REVIT软件；所述能耗模拟工具软件为REVIT软件的Insight插件；
所述第一预设建筑标准和第二预设建筑标准均为美国ASHRAE标准。
可选地，所述判断所述第二设计方案是否满足预定设计目标的过程中，包括：
判断设计方案的能耗是否不超过预设能耗上限且同时设计方案是否符合建筑设计规范。
可选地，在得到所述最优能耗设计方案之后，还包括，
基于所述最优能耗设计方案，采用建模工具软件在方案BIM模型中各布置太阳能板的潜在位置处布置太阳能电池板，采用能耗模拟工具软件对不同布置方式下太阳能发电量进行计算，将太阳能发电量最大的布置方式确定为最优太阳能发电方案；
基于所述最优能耗设计方案和所述最优太阳能发电方案生成最终节能方案。
可选地，所述布置太阳能板的潜在位置处包括；屋顶处或建筑遮阳构件处。
本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：
本申请的技术方案，基于BIM技术进行建筑设计和能耗模拟分析，采用BIM模型作为建模软件和能耗软件数据交流的通道，从而可在建筑物设计阶段就可高效得出低碳排放量的建筑设计方案。且相比传统的2D能耗计算，此方法采用更贴合实际建筑物的3D模型进行能耗计算，与BIM相结合使能耗模拟计算更精确。
本发明的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本申请的技术方案或现有技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分。其中，表达本申请实施例的附图与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。
图1为本申请一个实施例提供的基于BIM技术的低碳建筑优化模拟设计方法的流程示意图；
图2为本申请另一个实施例提供的基于BIM技术的低碳建筑优化模拟设计方法的实现示意说明图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。
如背景技术中所述，为应对全球日益紧缺的能源资源问题、及不断恶化的生态环境问题，尽量减少建筑的能耗，研究低碳排放的“绿色建筑”是当前建筑行业的一大热点。由于实际建筑物中有人的活动，所以能量消耗不能达到完全为零，但通过相关设计，可以通过优化建筑外形及运行方案来减少使用的能量，且可通过可持续能源供电来抵消使用掉的能源消耗量，从而实现建筑低能耗低碳排放量的目标。
建筑信息模型(Building Information Modeling)是建筑学、工程学及土木工程的新工具。建筑信息模型或建筑资讯模型一词由Autodesk所创的。它是来形容那些以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。BIM方法可用于分析包括影响绿色建筑条件的采光、能源效率和可持续性材料等建筑性能的方方面面。
相关技术中，为实现低碳建筑物设计，通常采用基于2D平面图进行能耗模拟方式，针对建筑物的平面范围对建筑物进行一个能耗的模拟计算，以得到优化的设计方案，该方式方法，缺乏准确性，且不能高效给出降低能耗的具体方案。
针对于此，本申请提出一种基于BIM技术的低碳建筑优化模拟设计方法。
如图1所示，在一实施例中，该基于BIM技术的低碳建筑优化模拟设计方法包括：
步骤S110，获取初始建筑模型设计方案，对初始建筑模型设计方案中BIM模型进行调整，得到满足模拟分析要求的第一设计方案；
具体的，该实施例中，接收建筑设计师提交的建筑模型设计方案，作为获取的初始建筑模型设计方案。
步骤S110中，对初始建筑模型设计方案中BIM模型进行调整，包括：
将BIM模型调整为保留必要围护结构，并确保建筑中每个房间构成密闭空间；
将BIM模型的模型精度调整为预设精度要求，举例而言，这里基于后续相关软件工具的配置要求，这里的预设精度要求为LOD100或LOD200；
本领域技术人员容易理解的是，BIM模型的精度要求主要指模型显示信息的程度(如类型，多少等)。这里的LOD100，指模型具备基本形状，粗略的尺寸和形状，该种模型一般称之为概念设计阶段的模型。这里的LOD200，指模型中构件包含确定下来的几何尺寸、材质、产品信息(如电压、功率等)，该种模型一般称之为初步设计阶段的模型。
之后进行步骤S120，以步骤S110中得到的第一设计方案作为待优化设计方案。
再之后进行步骤S130，利用建模工具软件和能耗模拟工具软件对待优化设计方案进行能耗分析模拟，并根据分析模拟结果对待优化设计方案进行调整，得到第二设计方案。
需要说明的是，这里的建模工具软件包括Revit软件等基于BIM技术的面向建筑和建筑设计的工具软件，能耗模拟工具包括GREEN BUILDING STUDIO,INSIGHT、EnergyPlus、DOE模拟引擎等工具软件。
具体的，在该实施例步骤S130中，利用建模工具软件和能耗模拟工具软件对待优化设计方案进行能耗分析模拟的过程中，包括：
利用REVIT软件中模型计算引擎基于第一预设建筑标准进行负荷计算，生成待优化设计方案所对应的负荷报告，其中，负荷报告中包含有用于快速判断能耗变化结果的峰值冷热负荷信息，举例而言，这里的第一预设建筑标准可采用美国ASHRAE标准；
利用REVIT软件的Insight插件基于第二预设建筑标准进行能耗计算，生成待优化设计方案所对应的能耗报告和能耗建议，其中，能耗报告包含建筑年能耗及能耗花费信息，能耗建议包含推荐方案及对应的能耗变化信息，举例而言，这里的第二预设建筑标准同样采用美国ASHRAE标准。
该实施例的步骤S130中，根据分析模拟结果对待优化设计方案进行调整，具体为：
根据能耗建议中的推荐方案对待优化设计方案中BIM模型进行调整处理，其中，调整处理包括建筑材料调整和/或空调系统调整，需要说明的是，该过程中，Insight插件中可自提供200余种空调系统，有利于实现更高的设计自由度。
之后，如图1所示，继续进行步骤S140，判断第二设计方案是否满足预定设计目标，若满足则以第二设计方案作为最优能耗设计方案，若不满足，则以第二设计方案作为新的待优化设计方案，并跳转进行步骤S130。
步骤S140中，判断第二设计方案是否满足预定设计目标的过程中，包括：
判断设计方案的能耗是否不超过预设能耗上限(主要指绿色建筑中能耗的相关设计指标)且同时设计方案是否符合建筑设计规范(如抗震设计规范等)。
容易理解的是，具体实现中，可基于具体需求设定预定设计目标，如在迭代调整判断过程中，某次迭代后设计方案首次满足某些优先指标且符合建筑设计规范时，就判断确定其满足预定设计目标，将此时的第二设计方案确定为最优能耗设计方案。
需要说明的是，上述调整及确定满足预定设计目标的过程中，Insight工具软件的建议可能是某朝向窗墙比越高越好，然而实际设计中窗墙比是不可能达到100％的，那么则取符合规范的最高值，比如75％。
本申请的技术方案，基于BIM技术进行建筑设计和能耗模拟分析，采用BIM模型作为建模软件和能耗软件数据交流的通道，从而可在建筑物设计阶段就可高效得出低碳排放量的建筑设计方案。且相比传统的2D能耗计算，此方法采用更贴合实际建筑物的3D模型进行能耗计算，与BIM相结合使能耗模拟计算更精确
为便于理解本申请的技术方案，下面以另一实施例对本申请的技术方案进行介绍说明。
该实施例中，如图2所示，与前文实施例类似，包括：
步骤S210，获取初始建筑模型设计方案，对初始建筑模型设计方案中BIM模型进行调整，得到满足模拟分析要求的第一设计方案；
步骤S220，以步骤S210中得到的第一设计方案作为待优化设计方案。
再之后进行步骤S230，利用建模工具软件和能耗模拟工具软件对待优化设计方案进行能耗分析模拟，并根据分析模拟结果对待优化设计方案进行调整，得到第二设计方案。
具体的，在该实施例步骤S230中，利用建模工具软件和能耗模拟工具软件对待优化设计方案进行能耗分析模拟的过程中，包括：
利用REVIT软件中模型计算引擎基于第一预设建筑标准进行负荷计算，生成待优化设计方案所对应的负荷报告，其中，负荷报告中包含有用于快速判断能耗变化结果的峰值冷热负荷信息，举例而言，这里的第一预设建筑标准可采用美国ASHRAE标准；
利用REVIT软件的Insight插件基于第二预设建筑标准进行能耗计算，生成待优化设计方案所对应的能耗报告和能耗建议，其中，能耗报告包含建筑年能耗及能耗花费信息，所述能耗建议包含推荐方案及对应的能耗变化信息，举例而言，这里的第二预设建筑标准同样采用美国ASHRAE标准。
该实施例的步骤S230中，根据分析模拟结果对待优化设计方案进行调整，具体为：
根据能耗建议中的推荐方案对待优化设计方案中BIM模型进行调整处理，其中，调整处理包括建筑材料调整和/或空调系统调整。
之后，如图2所示，进行步骤S240，判断第二设计方案是否满足预定设计目标，若满足则以第二设计方案作为最优能耗设计方案，若不满足，则以所述第二设计方案作为新的待优化设计方案，并跳转进行步骤S230。
步骤S240中，判断第二设计方案是否满足预定设计目标的过程中，包括：
判断设计方案的能耗是否不超过预设能耗上限(主要指绿色建筑的相关设计指标)且同时设计方案是否符合建筑设计规范(如抗震设计规范等)。
该实施例中，如图2所示，在步骤S240之后，还包括，
步骤S250，基于最优能耗设计方案，采用建模工具软件(例如REVIT软件)在方案BIM模型中各布置太阳能板的潜在位置处布置太阳能电池板，采用能耗模拟工具软件(例如REVIT软件的Insight插件、美国NREL实验室及其PVWatts工具等)对不同布置方式下太阳能发电量进行计算，将太阳能发电量最大的布置方式确定为最优太阳能发电方案；
容易理解的是，步骤S250中，布置太阳能板的潜在位置处一般包括；屋顶处、建筑遮阳构件处等。
最后，如图2所示，进行步骤S260中，基于步骤S240中得到的最优能耗设计方案和步骤S250中得到的最优太阳能发电方案生成最终节能方案；
需要说明的是，步骤S260中的生成主要指基于预设输出模板格式，将最优能耗设计方案和最优太阳能发电方案所承载的信息进行输出形式调整，以得到标准输出格式的最终节能方案，从而将最终节能方案交付输出给设计师，以便其基于最终节能方案设计出低碳建筑。
该实施例的技术方案，基于BIM技术进行建筑设计和能耗模拟分析，采用BIM模型作为建模软件和能耗软件数据交流的通道，从而可在建筑物设计阶段就可高效得出低碳排放量的建筑设计方案。且相比传统的2D能耗计算，此方法采用更贴合实际建筑物的3D模型进行能耗计算，与BIM相结合使能耗模拟计算更精确。且进一步的提供了可持续能源供电的相关优化设计案，来抵消使用掉的能源消耗量，从而可实现更佳的建筑低能耗低碳排放量的目标。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种基于BIM技术的低碳建筑优化模拟设计方法，其特征在于，包括：
第一步骤，获取初始建筑模型设计方案，对所述初始建筑模型设计方案中BIM模型进行调整，得到满足模拟分析要求的第一设计方案；
第二步骤，以所述第一设计方案作为待优化设计方案；
第三步骤，利用建模工具软件和能耗模拟工具软件对所述待优化设计方案进行能耗分析模拟，并根据分析模拟结果对待优化设计方案进行调整，得到第二设计方案；
第四步骤，判断所述第二设计方案是否满足预定设计目标，若满足则以所述第二设计方案作为最优能耗设计方案，若不满足，则以所述第二设计方案作为新的待优化设计方案，并跳转进行第三步骤。
2.根据权利要求1所述的低碳建筑优化模拟设计方法，其特征在于，所述对所述初始建筑模型设计方案中BIM模型进行调整，包括：
将BIM模型的模型精度调整为预设精度要求；
将BIM模型调整为保留必要围护结构，并确保建筑中每个房间构成密闭空间。
3.根据权利要求2所述的低碳建筑优化模拟设计方法，其特征在于，所述预设精度要求为LOD100或LOD200。
4.根据权利要求1所述的低碳建筑优化模拟设计方法，其特征在于，所述利用建模工具软件和能耗模拟工具软件对所述待优化设计方案进行能耗分析模拟的过程中，包括：
利用建模工具软件中模型计算引擎基于第一预设建筑标准进行负荷计算，生成所述待优化设计方案所对应的负荷报告，其中，所述负荷报告中包含有用于快速判断能耗变化结果的峰值冷热负荷信息；
利用能耗模拟工具软件基于第二预设建筑标准进行能耗计算，生成所述待优化设计方案所对应的能耗报告和能耗建议，其中，所述能耗报告包含建筑年能耗及能耗花费信息，所述能耗建议包含推荐方案及对应的能耗变化信息。
5.根据权利要求4所述的低碳建筑优化模拟设计方法，其特征在于，所述根据分析模拟结果对待优化设计方案进行调整，具体为：
根据所述能耗建议中的推荐方案对所述待优化设计方案中BIM模型进行调整处理，其中，所述调整处理包括建筑材料调整和/或空调系统调整。
6.根据权利要求4所述的低碳建筑优化模拟设计方法，其特征在于，所述建模工具软件为REVIT软件；所述能耗模拟工具软件为REVIT软件的Insight插件；
所述第一预设建筑标准和第二预设建筑标准均为美国ASHRAE标准。
7.根据权利要求1所述的低碳建筑优化模拟设计方法，其特征在于，所述判断所述第二设计方案是否满足预定设计目标的过程中，包括：
判断设计方案的能耗是否不超过预设能耗上限且同时设计方案是否符合建筑设计规范。
8.根据权利要求1所述的低碳建筑优化模拟设计方法，其特征在于，在得到所述最优能耗设计方案之后，还包括，
基于所述最优能耗设计方案，采用建模工具软件在方案BIM模型中各布置太阳能板的潜在位置处布置太阳能电池板，采用能耗模拟工具软件对不同布置方式下太阳能发电量进行计算，将太阳能发电量最大的布置方式确定为最优太阳能发电方案；
基于所述最优能耗设计方案和所述最优太阳能发电方案生成最终节能方案。
9.根据权利要求8所述的低碳建筑优化模拟设计方法，其特征在于，所述布置太阳能板的潜在位置处包括；屋顶处或建筑遮阳构件处。
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