基于BIM技術(shù)的節(jié)能軟件探索與研究

文/天津市建筑設(shè)計(jì)院 張 乾

張 乾，天津市建筑設(shè)計(jì)院BIM設(shè)計(jì)中心高級(jí)建筑師

1 利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能計(jì)算軟件的高效建模

通常在建筑節(jié)能計(jì)算過程中，往往直接通過CAD二維平面圖導(dǎo)入節(jié)能軟件，由于導(dǎo)入二維圖紙時(shí)的信息缺失導(dǎo)致經(jīng)常需要在節(jié)能軟件中進(jìn)行大量的人工修模，效率低下。隨著BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，利用Revit進(jìn)行施工圖正向設(shè)計(jì)是不可逆轉(zhuǎn)的潮流。筆者利用BIM特有的三維信息完整性與PKPM節(jié)能和天正節(jié)能兩大主流節(jié)能計(jì)算軟件，通過一系列軟件及插件實(shí)現(xiàn)以BIM模型為核心的無縫對(duì)接節(jié)能計(jì)算模型的方法，提高了工作效率，也為BIM技術(shù)在節(jié)能計(jì)算方面的分析應(yīng)用開辟了新的路徑。

2 節(jié)能軟件與BIM模型對(duì)接

2.1 格式轉(zhuǎn)化

節(jié)能軟件與BIM軟件的格式相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖1所示，關(guān)系圖中數(shù)字所代表的轉(zhuǎn)化過程如下。

圖1 節(jié)能相關(guān)設(shè)計(jì)軟件相互轉(zhuǎn)化關(guān)系

①為通過天正建筑T20V4.0打開需要計(jì)算的建筑平面圖，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)中心，BIM導(dǎo)出，全選，選擇對(duì)齊的坐標(biāo)原點(diǎn)，輸出＊.tgl天正建筑模型文件（見圖2）。

②為打開TR天正建筑V3.0（天正建筑基于Revit平臺(tái)二次開發(fā)的三維設(shè)計(jì)軟件），點(diǎn)擊其他工具，天正接口，導(dǎo)入天正，打開上一步保存的＊.tgl天正建筑模型文件，得到自動(dòng)生成的Revit三維建筑模型，保存為＊.rvt文件（見圖3）。

③為先安裝Revit導(dǎo)入PKPM節(jié)能軟件的插件PbecaAddinRevit.exe，右鍵以管理員身份運(yùn)行exe文件，選擇對(duì)應(yīng)的Revit版本，點(diǎn)擊“安裝插件”；打開Revit軟件，點(diǎn)擊“附加模塊-外部工具-導(dǎo)出到PBECA”，選擇導(dǎo)出內(nèi)容、路徑和文件名，點(diǎn)擊導(dǎo)出，另存為＊.brc文件即可（見圖4）。打開PKPM節(jié)能軟件，左側(cè)菜單選“模型導(dǎo)入”-“三維模型導(dǎo)入”；在右側(cè)操作欄選擇Revit模型，選擇已轉(zhuǎn)好的＊.brc文件點(diǎn)擊轉(zhuǎn)換模型，點(diǎn)擊文件管理，保存工程，另存為＊.bdl文件，即可自動(dòng)生成PKPM節(jié)能計(jì)算模型（見圖5）。

④為打開T R天正建筑V3.0，點(diǎn)擊其他工具，天正接口，導(dǎo)出天正，另存為＊.tgl天正建筑模型文件，打開天正建筑T20V4.0，點(diǎn)擊數(shù)據(jù)中心，BIM導(dǎo)入，選擇上一步保存的＊.tgl文件，即可自動(dòng)生成＊.dwg天正建筑CAD二維圖紙。

⑤為打開PKPM節(jié)能軟件，模型導(dǎo)入，三維模型導(dǎo)入，選天正5.0以上版本，瀏覽＊.dwg平面，轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)層，即可將CAD圖導(dǎo)入PKPM進(jìn)行節(jié)能計(jì)算。

圖2 ?.tgl天正建筑模型文件輸出

圖3 由?.tgl天正建筑模型文件自動(dòng)生成Revit三維建筑模型的?.rvt文件

圖4 將三維建筑模型的?.rvt文件導(dǎo)出另存為?.brc文件

圖5 生成PKPM節(jié)能計(jì)算模型

⑥為打開天正節(jié)能，節(jié)能建模，工程管理，新建工程，點(diǎn)擊平面圖，添加圖紙，即可將CAD圖導(dǎo)入天正節(jié)能進(jìn)行節(jié)能計(jì)算。

⑦為打開Revit，導(dǎo)入CAD，即可將CAD圖導(dǎo)入Revit。

⑧為打開Revit，導(dǎo)出CAD格式，即可將Revit文件導(dǎo)出CAD圖。

2.2 實(shí)用價(jià)值

①+②可實(shí)現(xiàn)＊.dwg二維天正CAD文件直接轉(zhuǎn)換成＊.rvt的Revit模型文件，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)翻模。

③可實(shí)現(xiàn)用Revit正向設(shè)計(jì)施工圖文件直接導(dǎo)入PKPM進(jìn)行節(jié)能計(jì)算，避免重復(fù)建模。

①+②+③可實(shí)現(xiàn)＊.dwg二維天正CAD文件無縫鏈接PKPM建模進(jìn)行節(jié)能計(jì)算，減少傳統(tǒng)二維CAD文件直接導(dǎo)入PKPM節(jié)能軟件因信息缺失所需對(duì)＊.bdl文件進(jìn)行人工修模的工作量。

④可實(shí)現(xiàn)Revit三維模型導(dǎo)出天正建筑CAD文件，保持墻柱、門窗、樓梯等建筑構(gòu)件的三維信息完整性，避免Revit模型直接導(dǎo)出CAD二維圖紙得到的僅是分解后的二維圖與傳統(tǒng)天正CAD對(duì)接不便問題。

⑧+⑥可實(shí)現(xiàn)用Revit正向設(shè)計(jì)施工圖文件直接導(dǎo)入天正節(jié)能進(jìn)行節(jié)能計(jì)算，避免重復(fù)建模。

3 PKPM節(jié)能、天正節(jié)能軟件與人工計(jì)算結(jié)果對(duì)比研究

在節(jié)能計(jì)算的過程中，往往會(huì)因?yàn)楦饔?jì)算軟件內(nèi)核的不同，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果存在一定偏差，而且在日常設(shè)計(jì)工作中很少會(huì)對(duì)同一個(gè)建筑使用不同節(jié)能軟件，這種偏差很少被關(guān)注，以1棟層高2.8m的18層普通住宅為例，通過CAD多段線人工計(jì)算、PKPM節(jié)能軟件計(jì)算及天正節(jié)能軟件分別進(jìn)行計(jì)算，比較3種方法采用不同計(jì)算流程時(shí)的結(jié)果誤差，并進(jìn)一步比較2種軟件與CAD多段線人工計(jì)算方法的結(jié)果誤差，用以指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)。

3.1 CAD多段線人工計(jì)算

3.1.1 計(jì)算結(jié)果

層數(shù)18層，層高2.8m，標(biāo)準(zhǔn)層（屋面）面積350.11m2，標(biāo)準(zhǔn)層周長85.40m，表面積4654.27m2，體積V0為17645.54m3，體形系數(shù)0.26，節(jié)能建筑面積A0為6301.98m2。外墻門窗明細(xì)為：南側(cè)外窗面積583.2m2，外墻（含窗）面積1164.24m2，窗墻比0.50；北側(cè)外窗面積348.3m2，外墻（含窗）面積1164.24m2，窗墻比0.30；東、西側(cè)相同，外窗面積345.6m2，外墻（含窗）面積987.84m2，窗墻比0.35。

3.1.2 體形系數(shù)復(fù)核

1）表面積算法1：標(biāo)準(zhǔn)層周長×層高×層數(shù)＋屋頂面積=4654.27m2。

2）表面積算法2：各朝向外墻面積和＋屋頂面積=4654.27m2。

3）體積：標(biāo)準(zhǔn)層面積×層高×層數(shù)=17645.54m3。

4）體形系數(shù)：表面積÷體積=0.26。

CAD中采用多段線拾取不含外保溫的外墻結(jié)構(gòu)外皮作為表面積體積的計(jì)算基準(zhǔn)線，采用2種不同的表面積算法所得結(jié)果一致，體形系數(shù)一致。

3.2 PKPM節(jié)能軟件計(jì)算

3.2.1 計(jì)算結(jié)果

層數(shù)18層，層高2.8 m，節(jié)能計(jì)算建筑面積6149.05m2，表面積4605.45m2，建筑體積17217.35m3，體形系數(shù)0.27。外墻門窗明細(xì)為：南側(cè)外窗面積583.2m2（含透明幕墻），外墻面積1154.16m2，窗墻比0.51；北側(cè)外窗面積348.3m2（含透明幕墻），外墻面積1154.16m2，窗墻比0.30；東、西側(cè)相同，外窗面積345.6m2（含透明幕墻），外墻面積977.76m2，窗墻比0.35。

3.2.2 體形系數(shù)復(fù)核

1）表面積算法1：軟件自動(dòng)生成為4605.45m2。

2）表面積算法2：軟件生成的各向外墻面積和＋屋頂面積=4654.45m2。

3）體積算法1：軟件自動(dòng)生成為17217.35m3。

4）體積算法2：標(biāo)準(zhǔn)層面積×層高×層數(shù)=17217.14m3。

5）體形系數(shù)算法1：軟件自動(dòng)生成為0.267。

6）體形系數(shù)算法2：表面積÷體積=0.267。

利用PKPM節(jié)能軟件，建模時(shí)不建外保溫，面積計(jì)算基線為外輪廓線，與人工計(jì)算基線一致，體形系數(shù)盡管PKPM軟件本身采用2種計(jì)算方法結(jié)果一致，但與人工計(jì)算結(jié)果存在一定誤差。

3.3 天正節(jié)能軟件計(jì)算

3.3.1 計(jì)算結(jié)果

天正節(jié)能軟件計(jì)算結(jié)果如圖6所示。

3.3.2 體形系數(shù)復(fù)核

1）表面積算法1：軟件自動(dòng)生成為4654.27m2。

2）表面積算法2：軟件生成的各向外墻面積和＋屋頂面積=4917.45m2。

3）體積算法1：軟件自動(dòng)生成為17645.75m3。

4）體積算法2：標(biāo)準(zhǔn)層面積×層高×層數(shù)=17645.74m3。

5）體形系數(shù)算法1：4654.27/17645.75=0.264。

6）體形系數(shù)算法2：4917.45/17645.74=0.279。

利用天正節(jié)能軟件，采用2種計(jì)算方法體形系數(shù)結(jié)果存在一定程度誤差，但與人工計(jì)算結(jié)果0.26基本一致。

4 結(jié)語

由于節(jié)能計(jì)算軟件采用計(jì)算內(nèi)核的不同，會(huì)導(dǎo)致一定程度的計(jì)算誤差，且由于其非公開性，目前尚不明確產(chǎn)成這種誤差的根本原因，而采用CAD多段線人工計(jì)算方法可確保得到相對(duì)精確的計(jì)算結(jié)果。

圖6 天正節(jié)能軟件計(jì)算結(jié)果