随着可持续发展的理念与环保意识的加强,我们在现代建筑设计中都会考虑到建筑对于周遭环境的影响,以及建筑本身所可能出现的能耗问题进行分析。而BIM软件的应用也极大地帮助我们进行能耗分析。下面就让我们来详细聊聊BIM在能耗分析中的可能遇到的问题,以及如何解决BIM能耗分析的难点。

一般建筑能耗模拟的输入参数有:气候数据(气温、日照、湿度、风速等)、外壳参数、内部的热源,以及使用人员的数量和行程。根据以上信息可计算建筑物的冷负荷和热负荷(coolingloadandheatingload),若要知道更详细的耗能状况,譬如所用的电量或瓦斯,就必须再输入预计使用的冷暖气系统信息,及其效能曲线等信息。而完整的BIM(建筑信息模型,BuildingInformationModeling),恰好也搜集包括多数建筑能耗模拟所需的信息,因此BIM与建筑能耗模拟的结合在近年来备受关注,也有大量的研究以及应用产生。
然而,其中仍有几个明显的问题,使得建筑能耗模拟的几何定义与BIM有相当大的差异。建筑能耗模拟中的屋顶、墙、地板、隔间等,在几何模型上多数是以2D平面来定义,厚度则包含在各对象的信息中,而且所有内部空间皆必须完全密合,不能有任何间隙。当然也面临到常用的能源仿真引擎都没办法处理凹面的情形。在转换的过程中,原本一面墙常会因窗户被切割成多个小块,造成模拟时间增长,其他还有体积要用内表面还是外表面来计算等细节问题,都造成模型转化间的困难与障碍。另外像空调系统等,有许多细节在BIM里定义的方法与在建筑能耗模拟里定义的方法不同,常需借助使用者的再调整或是中介第三方软件,才能得到正确的建筑能耗模拟模型。

目前常用的转化格式主要有两种:IndustryFoundationClass(IFC)以及GreenBuilding(gbxmlBIM)。IFC标准是IAI(IndustryAllianceforInteroperability)组织所建立的BIM程序讯息交换格式。IFC包含了建物的各种信息,远多于建筑能耗模拟所需,因此档案较大。gbxml则是GreenBuildingStudioInc.所开发,目前多只用于能源模拟的领域中,对多数能源仿真软件来说可读性较高。GreenBuildingStudio本身也是一个建筑能耗模拟工具,因此转换上手续较少,并可跟AutodeskRevit直接连接,容易上手;但其接口缺少让用户针对原模型所没有的细节做进阶设定的功能,因此只能用来做概估,要作为末端控制工具则仍有许多困难要克服。

至于IFC与gbxml转换到其他建筑能耗模拟相关软件的过程,则错综复杂,这也是造成许多使用者难以上手的原因。不管是IFC或是gbxml,都有许多研究指出,在转换时所遭遇的数据缺失或是数据错误的问题中,尤以空调系统最为严重,虽已有许多第三方软件被开发出来侦错与补足数据,然而,目前并没有标准化的解决办法。
能耗与环保问题是现代社会中无论是生活还是生产,都必须面对的问题。但由于各种因素的影响,我们很难完美地进行能耗的调控以及能源的高效利用。而BIM技术的诞生却也帮助我们在能耗方面得到了更好的数据分析,相信随着BIM软件功能的发展,我们也可以在未来的建筑设计中得到更好的参考,获得更科学的管理手段。
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