建筑能效可视化精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇建筑能效可视化，期待它们能激发您的灵感。

篇1

一、要想提高课堂教学实效，必须重视培养学生的各种能力

1.思维能力的培养

在教学过程中，学生的思维活跃敏捷，当然就能大大提高教学效率。为了提高学生的思维能力，教师融入自己的科学精神和教学智慧，对教材内容进行重组和整合，选取更好的内容，对教材进行深加工，设计出活生生的、丰富多彩的课案来。通过演示与思维有机结合，让每个学生的思维能力都得到发展。思维能力通过训练可以提高，解答问题的过程就是一种思维活动，在整个思维过程中需要有较高的敏捷性、深刻性、灵活性和创造性，如果学生具备这四性，遇到问题就可以迎刃而解。

2.操作能力的培养

要把更多的时间交还给学生。要让学生主动、积极参与课堂。所以在课堂上应该创设一系列的操作及实践活动，使学生获得一定的感性知识，通过观察和实践充分有效地将教材的知识激活，教学时可根据教材的特点，让学生量一量、摆一摆、拼一拼，手脑并用，多种感官参与学习过程，培养分析问题和解决问题的能力，优化课堂教学，提高课堂教学效率。

3.解题能力的培养

在这个素质教育要质量的时代，如何培养和提高学生的学习能力，首先教师要对学生掌握学科基础知识和基本技能的情况、学习的自觉程度、思维习惯和注意力以及意志力等心理品质状况做一次全面的了解。其次，再根据这些情况，引导学生在已有的经验、知识和技能的基础上积极思维，针对学生的现状状况，教师选择恰当的教学方法，积极加以拓展，力求把知识教给学生。假如你的方法对路，学生会觉得学得喜悦、积极、自觉，学习成绩才能稳步提高。

4.自学能力的培养

当今人们所处的时代被称为“信息爆炸时代”，就是说科学技术发展极为迅速，旧的知识不断被更新换代。因此人们在学校里学到的知识技能，在参加工作几年以后，就可能不够用，需要知识更新，需要继续学习。因此，培养学生的自学能力尤为重要。作为教师，应当对学生进行思想教育，向学生传授科学文化知识，也应当注重对学生能力的培养，特别是注意培养和提高自己的自学能力。正像一位伟人所说：“教师的职责不仅在‘教’，更重要的在于指导学生‘学’；学生的追求不仅在于‘学会’，更重要的是‘会学’，真正的教育是自我教育，真正的教学最高境界是举一反三，无师自通。

5.创新能力的培养

“以德育为核心，以培养创新精神和实践能力为重点的素质教育”是我国当今教育改革和发展的主潮，其中关于创新能力的培养尤为瞩目。那么在教学中应如何培养学生的创新能力呢？要培养学生的创新能力，必须改革以往的旧教育观念、改进教学方法，充分发挥学生的主体性，积极实行“启发式教学”、“自主式教学”、“讨论式教学”等教学，以激发学生独立思考和创新意识，要让学生感受理解知识产生和发展的过程。培养他们获取知识的能力。其次，在解题教学中，进行一题多变、一题多思及问题的引申，引导学生多向思考，总结规律，因势利导，克服盲目性，加强自觉性。同时，在平常的教学中还应注重培养学生的非智力因素，以促进创新能力的提高。在教学中，教师要根据不痛的教学内容，选择恰当的素材，向学生阐明数学与生活、生产、科技信息相关，有着广泛的应用。

二、创设和谐的课堂氛围，有利于大大提高课堂教学效率。

教学过程是教师与学生、学生与学生心灵碰撞的过程，不光只是知识的传递，更是情感的交流，合作的运用，因此，主张教师本身首先是一团火，并把这一团火化成对学生的情和爱带进课堂，尊重、理解、信任、宽容学生。让学生感受教师的热情服务，在关心与尊重中体会到温暖与期望、激励与鼓舞，进而感到老师可亲、可信。教师要因“学”论“教”，设计教的过程。因此在课堂上，执教者要打破学生围着老师转，老师围着教案转，而应该是教师根据学生学习的需要，设计教的过程。

三、在创设和谐的课堂氛围背后，还要充分发挥小组合作的实效

新课程提出：合作学习“有利于在互动中提高学习的效率，有利于培养合作意识和团队精神”，能使学生“善于倾听、吸纳他人的意见，学会宽容和沟通，学会协作和分享”。作为新课程积极倡导的学习方式，小组合作学习在教学中已被广泛应用，可时机把握是关键，让学生在需要讨论的时候再讨论。使每个学生都参与到探求和运用新知识的活动中去，最终达到学会知识、理解知识、运用知识的目的。努力创造 “人人参与、人人体验、人人成功”的良好氛围。

四、摆脱传统思维的束缚，鼓励其标新立异，有利于能力的提高。

篇2

——施耐德电气中国食品饮料行业全国经理何晓柯

5月21日，中粮集团旗下的中粮工程科技有限公司（下称中粮工科）与施耐德电气在上海签署了合作框架协议。根据协议，中粮工科在其总包项目中将选用施耐德电气全系列配电及工业自动化方案，中粮工科和施耐德电气将共同开发推广粮油加工、粮食仓储物流信息系统和能源管理系统，以帮助中粮工科增强自身实力及品牌影响力，同时助力中粮集团提升企业综合竞争力，促进全产业链战略落地，为中国食品饮料工业升级转型树立典范。

施耐德电气一直以来是以全球能效管理专家的形象被大家所熟悉，而在食品饮料行业，施耐德电气作为配电及自动化领域的领导者，能够提供完整的行业解决方案，与全球各大食品饮料巨头保持着良好的合作关系。施耐德电气具体可以为食品饮料行业提供哪些服务？食品行业是如何实现价值链可视化管理的？带着这些疑问，本刊记者采访了施耐德电气中国食品饮料行业全国经理何晓柯先生。何晓柯先生自2005年加入施耐德电气以来，担任了多个管理职位，现在致力于为食品饮料企业提供可视化的全价值链管理工具，帮助客户实现食品安全，卓越运营，精益能效及可持续发展。

记者：我们知道，施耐德电气的业务涉及石油天然气、海事、医疗等众多领域，并且2008年奥运会、2010年世博会贵公司也都有参与，请您介绍下施耐德电气可以为食品饮料行业提供哪些服务？

何晓柯：食品饮料行业是施耐德电气全球十大重点投资行业之一。在食品饮料行业我们致力于为客户打造可视化的运营管理平台，从优化生产运营，提高能源效率到配电、过程自动化、机器自动化、楼宇监控及数据中心的各个环节。在食品安全管理上，从原材料的采购运输到生产过程及最后的分销运输我们可以提供全程的管理及监控方案。

比如在食品饮料的生产过程中，生产线上配备的自动化控制与生产监控系统将保障生产流程符合食品安全法规，相应的门禁安全系统与视频监控系统则将实现对整个生产过程的控制管理，杜绝人为因素对食品安全造成的干扰。

若把食品通路看成完整的价值链，从源头的原材料到终端的销售，整个流程都需要一套完整的信息化系统来支撑食品安全，施耐德电气拥有的管理平台可以提供从农场到餐桌的全价值链可追溯，与施耐德电气EcoStruxureTM能效管理平台结合，使消费者能够了解自己所购买产品的原料及生产细节，以实现整条价值链的可视化监管。

记者：您刚才介绍到价值链的可视化管理，那么可视化管理指的是什么？目前在中国企业中应用状况如何？

何晓柯：可视化管理能够让管理者有效掌握企业各类信息，基于大量的信息和辅助分析做出最优决策，实现管理上的透明化、精细化与可视化，这样的管理效果可以渗透到企业生产运营、供应链管理、客户管理等各个环节。

在中国，很多食品企业是采购一条链，生产一条链，下游的分销运输及ERP系统也是一条链，人事财务又是在其他部门。对管理者来说都是单独的板块，而没有建立内在联系形成有机的整体，这就是为什么很多食品饮料巨头目前都提出产业链整合。在这个过程中，把物理层面的工厂、生产线放在一起相对容易，但是要让这些分立的系统产生协同效应却很难。在管理上缺乏可视化工具，造成了企业60%的时间在“灭火”，而在考虑长治久安问题上花费的时间却很少。国外成熟的业务模式仅花费20%时间“灭火”，将60%的时间用在持续改进，剩下的20%则用在长期战略规划上，这正是当前我国食品饮料工业在管理理念上需要改进的。

记者：针对食品饮料行业价值链的可视化管理方式，施耐德电气有什么具体的技术方案？

何晓柯：我们在食品饮料行业重点打造的管理平台是EcoStruxureTM，该平台全面整合了施耐德电气在电力、工业、建筑楼宇、数据中心及安防五大领域的专业经验，为食品饮料行业客户提供专业的解决方案。从物理层面上可以细分为两个部分，一个是上层的管理平台，一个是下层的子系统。子系统包括生产过程的控制、电力的分配、安全的监控、楼宇的控制以及数据中心的运营。子系统可在上层的管理平台统一调度下结合为有机的整体，满足客户的可视化需要。借助EcoStruxureTM能效管理平台开放、灵活的优势，施耐德电气可实现“从农场到餐桌”的完整价值链解决方案，为企业管理层提供可持续发展决策工具，打造可视化、透明化、一体化的信息流和管理平台，帮助食品饮料企业打造全产业链竞争优势，获得不断降低的能耗指数及持续改进的生产效率。

记者：价值链的可视化管理方式确实是整个食品行业所缺乏的。但中国的食品饮料企业也面临着困境，一方面是食品安全要求提升，另一方面是企业成本的提高，而且还要应对市场上的恶性竞争。如何看待这一问题？

何晓柯：的确，当前企业面临一系列的困境。一方面是产品销售越来越困难，竞争越来越厉害，消费者口味越来越多样，还有渠道通路对厂商的成本压力也越来越大，另外一方面是原材料价格当前持续上涨，造成企业的盈利空间越来越小。所以有效持续提高企业利润的办法必然是降低成本提高效率。成本主要包括以下几方面，原材料成本，能源成本，生产成本。施耐德电气正是致力于降低客户的能源成本，提高生产效率，以此提高客户的整体利润率。我们提供给客户一个全局的解决方案，而不仅仅单独关注于某一块。从流程设计上我们必须从整体的规划上来考虑，而这恰恰是中国食品饮料工业面临的一个很大的挑战。

同时，中国食品饮料企业在危机面前缺少必要的沟通交流，以最近的一系列食品安全事件为例，如果企业有丰富的数据支撑将避免很多问题，也将得到公众的信任。人可能会造假，系统产生的数据置信度却非常高，如果企业的决定或结论都是可以用数字来证明，则不仅能帮助企业做出决策，在企业社会形象上也会带来巨大的益处。

篇3

关键词：BIM技术；旧建筑改造；应用优势；探析

BIM技术是信息化时代下建筑行业发展的新趋势。当前，在很多范围内已经取得了具体的发展。使用目标范畴是在全寿命周期内使用信息工程模式，提升具体的BIM使用效果。故此在提升项目管理水平的前提下，降低原有工程项目开发成本投入，提升原有的项目投资效益，在满足信息质量的前提下，完善好项目能源的资源节约与利用。

一、BIM的概念简述

BIM即建筑信息模型，由于工程建设行业最近几年提出了很多新的技术，BIM技术的出现能够改善现有的工程项目协作模式，且能引发一场旷日持久的工程建设改革。

BIM是建立三维模拟图形，将工程建筑行业由原有的二维平面时代带入到三维立体时代，并利用数字化模型技术，为该模型提供信息资源数据库。数据库内不仅要描述建筑几何构建信息、专业状态化信息、更有非构件信息，通过这些丰富的建筑模型，能提升信息集成化状况，从而为三维建筑方提供信息交换与共享平台，这些工程项目不但能增加建筑工程方的效益，也能增加建筑生命周期效率，提升整体建筑质量。

二、旧建筑物改造的现状

我国的建筑节能理念正在持续性更新，由于建筑节能技术和相关的研究发展已经有较大的发展。自从20世纪开始，我的建筑发展始终奉行三步走战略，第一步是从1986年开始实施30%的节能目标；第二步是从2000年开始实施50%的节能标准，第三步是从2005年开始天津等大型城市以及沿线发达城市都要执行65%的节能标准，且该改造标准正在以持续稳健的步伐前行。

随着我国建筑总量的逐年加大，建筑能耗正在急剧增多，改造中部分条件也将受到影响。部分建筑物由于围护结构老旧，导致结构的热工性能或者暖通空调系统不能满足现行的标准化要求，所以就要结合建筑物的实际情况进行分析和研究，确定合理改造方案后，运用BIM技术在项目的规划和设计上的应用能力，让施工或者运维的应用更为广泛，并为BIM技术的旧建筑改造提供新的思路和想法。

三、BIM技术的旧建筑物改造流程

（一）BIM在项目规划阶段的应用流程

旧建筑物改造会受到很多因素影响。如，建筑物周边的现状。在人员无法控制的情况下，项目改造量化较难的情况下，可以建立以BIM模型为主的可视化技术。由于该模型的仿真性能较好，能改造项目方案的决策以及规划，并对其提供有利的实施条件。如图1所示，项目建筑中原有的建筑在工程扩建时要标识原有的扩建图，既在原有的办公楼或者员工宿舍楼上扩建办公区域，然后在项目进行规划的时候扩建整个办公楼的面积。该扩建方案的制定，能对园区的风景环境或者人的居住场地产生影响。故此，可以通过BIM模型为该项目搭建风场环境用以模拟原始的模型，在进行全部园区风场环境模拟的时候能获悉全部信息。扩建办公楼以后，园区内的办公楼或者员工宿舍之间的风场风速应做到适中。如在人员活动区域的1.5m处，风的速度集中与0.6～3.9m/s，在整个过程中为更好的满足风速要求，就应为项目改建提供有力的模拟验证。

项目投资以及规划阶段，应结合建筑物的BIM模型标示现有的数据图形，然后利用原有拟建工程项目中的相似点进行工程数据改造。比如项目所在地的基本建材或者人力的价格统计，还有在进行模拟输出的时候要完善类似于工程的单方面造价信息等内容，在使用BIM模型技术的时候可以改造项目的总投资额度，然后在对项目开展规划，这样就能在项目的决策阶段为其提供有效的数据支持。

（二）BIM技术在项目设计阶段的具体应用

相较于传统的CAD技术，BIM技术主要是使用Revit设计软件满足其三维可视性的效果图。所有的设计均应摆脱原有平面立体剖面图，并建立二维模式图。作为设计人员进行三维平面图设计的时候就要在同步产生三维可视图的前提下，结合现有的设计要求做部分效果图的渲染和建筑设计的仿真，这样能全方位的观察建筑物，做到建筑的全方位修改。

针对当前建筑物改造的既定方案，其中维护结构的节能改造以及空调，供暖的节能改造等都要做系统化操作。就冷热源系统改造为例，从冷热源改造的角度探寻问题，原有的冷热源机房改造中由于空间受限，设备或者管道在进行改造的时候有很多工作内容有待完成，相较于新建的建筑物的复杂性较大。但若使用BIM技术就能解决这一现状。第一，BIM自身是一种可视化的三维可视图，改造过程中要做好实际的情况考察，了解到具体的情况以后做好具体内容跟进，避免改造的面目全非，要通过改造做好具体的内容规划，使改造只是在原有的基础上进行变动，避免大范围的改造，浪费人力和物力；第二，针对改造我们能够获悉BIM模型中包含了很多建筑物的几何属性，特别是物理使用功能方面，不同信息的输入能让改造的可视化增大，其中可视化模型也会随着BIM设计模型的改变而进行动态化更新，其设计模型不仅能满足改造的需求，同时也能为施工提供重要的参考依据，这样就能让可视化与建筑设计的动态具有一致性。

（三）项目施工中BIM技术的应用

项目施工阶段对于旧建筑的改造非常重要。在对旧建筑进行施工改造的时候，各项要求都极为严格。例如在资源与成本的控制上要合理管控，防止资源浪费与成本攀升。对项目进度要严格监管，每一个环节都要按期或尽量提前完成。由于每个项目都有不同的情况出现，因此传统经验式的施工计划往往在实际施工过程中不能达到预期目标，工期常常被拖延。导致整体施工进度计划的差异性非常大，最终导致整体施工成本超出原有计划。

BIM技术能够在施工阶段发挥重要的作用。首先，BIM建模可以为施工方提供可视化展示，能够清晰、准确表明改造方案中的要点。因此，当施工过程中如果出现了特殊情况，项目方与设计方可以在模型中进行最准确、最快速的沟通和改进。其次，BIM技术可以模拟出旧建筑在改造施工过程中的关键节点以及每一个环节的具体施工进度，并附加具体的施工工艺和技术模拟。BIM技术的应用能够有效把控施工进度，同时也为成本的控制工作提供了有力的技术支持。能够为把控实际施工效率以及提高管理工作的质量提供帮助。

（四）BIM在项目运维阶段的应用

旧建筑物改造完成以后，为实现建筑物的高效或者节能，就需要通过验证期，将改造效果作为重要的参考。通常，旧的建筑物改造主要是在BIM规划阶段通过不同的方案进行比较，特别是在设计阶段的建模开发以及应用的时候，为更好的实现施工模型的深化变革，就要在旧建筑改造的过程中。以BIM技术为基础，进行建筑运维的研究，结合现有的改造过程对空调、供暖、照明等系统进行可再生能源建筑应用系统性的规划建设与运行管理。

（五）BIM在旧建筑设计中的协同设计

协同设计，即网络化的设计沟通方式。协同设计是要建立共享资源库，让设计人员能获得一份完整的系统图，可以了解到整个设计的系统状况。若能对系统的整体规划有着直接的了解，在进行改造的时候就能结合具体的设计方案进行改动，可以保有原设计的精髓，加入实用性的内容。借用网络的形式，管理软件的运行，然后让项目组成员按照自己的角色登陆系统，保证成果的唯一性，满足科学化的设计流程管理。并结合设计行业的特殊性，可以在CAD平台上开发协同工作软件，满足共享平台的建设要求。BIM系统的使用，让不同地域的设计师处于同一设计空间内讨论设计细节和设计内容，然后借助网络高效的完成任务，及时解决出现问题的部分。

四、BIM技术的应用实例

以小型的住宅，就旧建筑改造未来建筑为例，借此分析BIM技术应用到建筑设计中的应用效果和要点。探究BIM融入到建筑设计中的不足之处，认知新技术的优势性，探究传统设计方案的优势和劣势，并将其应用到新的建筑设计使用中。

该住宅是一座两层小型别墅，虽然整体建筑物的面积不大，但麻雀虽小五脏俱全，内部设施完整，空间分布合理。该项目需要利用Autodesk内的Revit软件创建BIM物理模型，需要在较短的设计周期内建立拓展项目深度，对接不同部门和专业，让该建筑物成为可以施工建造的产品。

别墅建造的模型如图2所示，其中该别墅的建设由两方面主体构成，建筑师建立模型和结构工程师构造建筑结构，只有这两方相互配合，共享基础性数据信息，才能保障别墅住宅的质量和使用效能。Autodesk Revit平台工具能够在短时间内帮助工程师创建结构模型，根据被送往现场的施工图，检查协同问题。

Autode Revit Structure 运用建筑信息模型（BIM）技术，其中运用到的数据、图纸、明细都是数据库内共享的信息。建筑团队处理项目时，要结合实际状况优化现有设计方案时，均要变更建筑结构。若没有此系统平台，这种变更就要通过信息传递的方式进行传输，不但实时性不好，且传递过程中信息稻萑菀锥失，接受方很有可能接收不到完整数据，出现设计误差。但Autode Revit Structure中的参数若出现变更能将所有的项目都反馈到数据可视图内，反馈的项目信息包括：模型可视图、图纸、明细表、截面图、平面图，网络实时更新的方式，能够让变更方及时查看变更状况，了解信息和数据变更情况，有问题能及时的解决和处理，使设计与文档做到和谐统一。

五、结语

通过上文的分析可知，基于BIM技术的建筑改造与传统的旧建筑物改造相比较，能更好的节约成本，做好资金的把控，从而实现建筑物的最优化发展。通过全方位的了解旧建筑物情况，能细致的看到建筑物中设计的不合理之处，通过细节改动和优化，实现其能源节约的成效，满足建筑在整体节能设计中的应用价值，提升BIM技术在建筑物中的具体使用价值，实现高新技术的旧建筑改造能效，从而让旧建筑物改造进入到新的“篇章”。

参考文献：

[1]舒绍云.BIM技术在钢结构工业建筑改造中的应用[J].工业，2015（35）.

[2]徐长春.BIM技术在工业建筑改造中的应用[J].工业，2015（52）.

[3]杨培德.BIM技术在钢结构工业建筑改造中的应用[J].四川水泥，2015（07）.

[4]张顺宇.BIM技术在建筑改造结构设计中的应用初探[J].中国勘察设计，2014（11）.

篇4

关键词：性能化建筑设计；BIM技术；

中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：

一、建筑信息模型(BIM)

BIM已包含了所有的几何模型信息、功能要求和构件性能，把一个项目的生命周期内的信息整合到一个建筑模型中。运用 BIM 技术，建筑师在设计过程中创建的虚拟建筑模型已经包含了大量设计信息，只要将模型导入相关的能量分析软件，就可以得到相应的能量分析结果。通过相应的 BIM 应用软件，在方案设计的初期阶段就能够方便快捷地得到直观、准确的建筑能量性能反馈信息，帮助建筑师及时对方案做出分析和调整。

比如与 Ecotect 生态建筑大师设计软件相结合，将BIM 模型输入即可得出较为直观的数字化的可视分析图。可提供许多即时性分析，比如对模型的太阳辐射、热、光学、声学甚至建筑投资等综合的技术分析；与CFD 类软件结合，则可迅速分析建筑内的自然通风及对周边气流造成的影响；与Virtual Environ-ment(VE)软件结合，可以在建筑前期对建筑的光照，太阳能及温度效应进行模拟。

二、基于 BIM 技术的性能化建筑设计

被动设计是指应用自然界的阳光、风力、温湿度的自然原理，以规划、设计、环境配置的建筑手法来改善和创造舒适的室内外环境，尽量不消耗常规能源的设计方式。目的是尽量减少或者不使用常规能源供热、制冷及照明，并创造高质量的室内外环境，设计策略强调的是依据当地的气候特征进行设计，遵循建筑环境控制技术的原则，考虑建筑功能和形式的要求等。本文试图从以下几个方面讨论 BIM 在性能化建筑设计中的应用。

（一）气候特征分析

BIM技术可以将繁杂的气象数据信息以图表的可视化方式表达出来，以帮助建筑师直观地认识建筑基地所处地区的气象资料。

比如绘制出逐日的气象参数数据；确定建筑最佳朝向；利用焓湿图，分析各种被动策略的组合效果，可以调节设计参数，观察图形变化，找到适宜的被动策略。如图 1 为采用被动太阳能采暖、蓄热效应、高热容围护 + 夜间通风、自然通风、直接蒸发降温和间接蒸发降温多种被动策略措施的焓湿图。通过这种可视化的界面，建筑师就可以定性地分析出适应本地气候特征的最佳被动设计措施及其效果。

图 1 多种被动措施的焓湿图

（二）日照采光分析

在建筑设计阶段处理好建筑日照与采光是实现建筑节能的根本环节和重要措施。基地地形起伏、建筑的布局形式都会对日照和采光产生较大的影响。所以对于基地进行合理模拟分析，尤其要对场地的日照遮挡情况进行准确分析。建筑师可以根据基地状况运用Virtual Environment软件进行初期的日照时数、阴影遮挡等模拟分析，根据模拟结果合理地进行建筑总平面布局、洞口设计，从而保证建筑能在冬季最大限度地接受太阳能辐射，夏季减少太阳辐射的影响。图 2、3 所示为 Suncast 软件和 Radiance 软件对本溪黄柏峪生态小学所做的日照阴影分析和遮挡分析

图 2 日阴影分析

图 3 日照遮挡分析

（三）风环境分析

合理的自然通风不但可以使节能效果显著，而且可以改善室内的居住空气质量。建筑风环境模拟的目的就是希望对建筑物的空气流动情况进行模拟和比较，来优化建筑的空间环境，减少建筑的能耗，充分利用自然资源。利用 BIM 技术创建的虚拟建筑模型，可以通过 IFC 数据标准将其导入 CFD 软件中。通过BIM 与 CFD 技术的结合运用，建筑师可以方便、快捷地对建筑内、外环境的气流流场进行模拟分析，对建筑的风环境做出分析和评价。从而进行建筑的优化设计。

图 4 为某小区模拟室外的风场。通过可视化的结果可以看出小区内整体的风速和风向，合理调整规划布局、建筑高低错落布置等方法满足小区内适宜的风环境。

图 4 某小区风场

（四）遮阳分析

遮阳设计是在夏季炎热地区防热的主要手法。尤其在太阳能建筑设计中，根据气候条件综合考虑利用太阳能的同时，合理的遮阳设计可以大大降低空调的能耗。图 5、6 为南加州建筑学院、SOM和盖里在印度所做的一个研究性项目。用 Ecotect 软件对建筑西立面和南立面的年太阳辐射做出统计，并根据上一步计算，在立面的不同区域结合辐射值大小考虑了遮阳设施的疏密布置，在高辐射地方遮阳设置较密，低辐射地方遮阳设施较稀疏。

图 5 建筑效果图

图 6 遮阳布置

（五）场地分析

BIM可以使建筑师在设计前期时注重场地的生态环境。比如建筑师可以利用 BIM 将绿化、水体整合到一个建筑的形式和功能中去，使设计之初就能考虑到建筑对场地的生态影响。图 7 通过对场地进行热辐射分析。了解场地的热辐射情况，对场地景观设计提供量化的数据依据，在辐射较大的地区，通过配置不同的绿化植被，起到隔热、遮阳等作用。图 8 为某小区的场地热辐射分析。在小区辐射量比较大的区域内设置水体、常绿乔木、凉亭、廊架等休闲设施以利于隔热或者避开主要活动的小区广场区域，即满足了人的使用需求，也改善了小区的微气候环境。

图 7 日总曝辐射量

图 8 某小区内日均辐射总量

三、结束语

大自然的风、光、热、水等环境因素，是影响建筑性能的决定性因素，在设计阶段，引入BIM技术，能在设计过程中提供直观的性能化分析数据，完善建筑设计，改善建筑的综合性能。目前，BIM 技术已经深刻影响着建筑设计行业，其不但可以极大提高建筑设计行业的整体效率，而且还可以在建筑全生命周期内，优化设计、保证建筑设计质量。虽然，目前 BIM 技术在现实应用中还存在很多不足，比如：国内外建筑标准和规范的不同，与BIM技术相关的软件较多，一体化平台设计还有待逐步完善等。但随着计算机技术的进步，BIM 技术在建筑设计中的应用会是未来的发展趋势并逐步走向成熟。

作者简介

篇5

关键词：BIM技术；建筑节能设计；施工设计；技术平台

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.16723198.2017.15.089

0引言

当下国家经济增长较快，带动了社会各行业的能源耗费比例不断增加，能耗危机引起国家经济发展受到负面影响。据统计，建筑能耗比例逐年增加，可达到社会总能耗的20%左右。建筑施工中，资源耗费同时产生大量污染物，进而引起了较为严重的环境恶化，充分提高节能减排工作的落实成为当下主要任务。政府对相关政策、标准的颁布起到了一定作用，借助BIM技术实现建筑节能设计更加关键，该设计模式是提高建筑合理性，改造传统建筑能耗^高的主要方法。

1BIM技术节能设计概述

1.1BIM技术特点

作为建筑信息管理的模型，BIM技术包含大量信息，可借助数字信息实现仿真模拟工作，包括建筑体三维模型的建立，继而实现工程项目的材料、力学和结构的综合设计工作。

1.1.1可视化三维模型

BIM技术可以保证三维模型的搭建，借助可视化效果图进行后续分析，通过有限数据实现报表的生成作业，进而提高相关设计工作、施工和后期维护等过程的有效管理，对应各个专业的人员调动、节点决策等满足可充分满足施工要求。

1.1.2面向对象的参数化设计

BIM技术可有效处理对象参数化的合理设计，可根据相关规则进行约束化设计，提高设计的协调合理性、模拟优化效果，是BIM技术应用的重要价值。

1.1.3多元化信息输出

BIM数据库可导出对应多种信息形式，协助相关专业进行数据变更，及时进行模型优化、升级操作，一定程度上提高了设计工作的作业效率。

BIM软件是建立在BIM核心的模拟软件，具有建模、分析多层功能要求。前者是建筑信息模型的基础，分为四类，即欧特克公司的Re-vit建筑、结构和机电系列，奔特力建筑、机构和设备系列、Graphisoft公司的ArchiCAD以及达索公司的CATIA；后者则是利用BIM建筑模型信息，进行日照、热工、建筑环境等方面的分析模拟。

1.2节能设计现状

与国外节能设计发展较快的国家相比，国内建筑节能设计的起步较晚。存在推广速度慢、发展效果一般的不足。主要原因在于：第一，社会大众更加关注技能科技的发展，过于重视研究结果的节能能力，对设计方案自身效果存在偏差过大的不足。第二，建设团队对节能设计概念的理解不足，仅针对技术、设备表面工作进行节能处理，相关细节的设计存在明显不足。第三，设计与技术方法无法实现相对应的要求。国家建筑设计的节能已经取得一定成果，但是仍存在部分技术无法合理利用的局面。当下，国家建筑行业的设计理念、技术水平发展空间较大，需要加强工程现场的全面考察，设计人员需要保证与时俱进，提高创新性设计工作的落实。

2BIM技术在节能设计中的应用

2.1BIM技术集成化设计

建筑施工中，集成化设计工作需要借助BIM技术实现，可提高设计工作的动态管理，实现生态节能目标。为设计阶段的相关作业人员打下良好基础，可充分避免各专业交叉工作存在错误等问题。BIM技术在设计工作中，可提供可视化、系统化的模型。相关信息可充分体现形式、性能等基本要求，保证节能建筑与设计工作紧密结合，实现全面控制的目标。

2.2前期场地和布局设置

建筑设计中，相关设计人员需要全面了解场地状况，结合物理条件、空间状况进行调整，为后期场地分析打下良好基础。

第一，气候条件分析。建筑工程作为人类活动的主要载体，需要保证其与当地气候环境相符合。通过合理的气候条件分析，可以避免后期生活工作的不适感。BIM技术对场地气候条件的分析主要包括以下几个方面：（1）利用建筑环境分析软件ECOTECE中的Werther Tool工具对气象进行数据分析和转换，同时进行焓湿图的气象分析，进一步了解建筑环境；（2）根据当地太阳高度角的变化，对太阳辐射的各个角度进行分析比对，计算出辐射量确定相应构件的设计情况。

第二，场地地形分析。根据现场实际情况，分析地形以及地貌特点，采取BIM技术与GIS技术对建筑场地的地形进行数据分析，其中包括空间、高度、坡度等因素，主要目的是为设计者提供丰富的素材与设计依据。设计人员可以通过地形透视图了解现场场地的地势起伏与变化，从而进行建筑设计。

2.3BIM技术设计方法分析

BIM技术的节能设计主要体现在工程项目的朝向、形体选择两方面。

2.3.1朝向的选择

建筑施工项目中，朝向一般是指采光位置的设置，朝向合理可避免后期耗能过高的状况。体现在两方面要素：太阳能辐射热量的利用、通风状况的增加。大量工程实践表明，朝向影响要素较多，需要结合BIM技术进行综合分析。如借助BIM技术的能耗分析，可实现方案的直观对比，在满足节能要求的基础之上，实现对朝向的合理控制。然后利用BIM技术中的ArchiCAD里建立会所的体量模型进行能量分析，并利用最先进的自动模型几何分析功能，直接将建筑模型转换为建筑能量模型，直观地观察热块能量模型，再选择最佳的设计方案。

2.3.2辅助建筑的形体选择

建筑物的形体十分关键，可通过形体合理设计实现节能的控制管理，对项目后期实用效果、经济效果的发挥具有积极影响。借助BIM技术对各种因素进行综合分析，如气候条件，可帮助设计人员及时将形体建设作为重点考虑要素，避免耗能高状况的发生。例如，在南方地区，夏季炎热潮湿，建筑物应加强通风散热部分的设计，以确保住户居住的舒适性。这时，可以利用BIM加大建筑开口面积或底层架构确保建筑物通风顺畅。也可以利用BIM调节室内采光，提高建筑的节能性，降低能源消耗。

2.4BIM技术在详细设计阶段的要求

第一，辅助围护结构的设计。利用BIM技术降低建筑实际的能源消耗，通过裁量分析与数据对比，分析出相应材料的能耗数据，从而选择节能效果最优化的结构形式。

第二，节能玻璃的选择。工程实践表明，建筑材料中，节能玻璃的设置十分关键，工程项目中，一般由三成能量是通过玻璃实现传导作用，玻璃设置合理可充分避免后期能量p失状况，是当下研究热点。当下研究中较为常见的包括中空玻璃。BIM技术中的Archi-CAD技术可对中空玻璃进行快速选型，对应玻璃洞口、方向、尺寸的相关参数可实现有效评估，必要时可进行材料种类的更换，对比不同方案实现能耗最低化的合理设置。

2.5安装模型的设计

将BIM技术引入模型设计的安装施工中，可实现直观有效的指导作业。施工环节中，借助时间维度的融合，提高模型的合理性，便于安装进度的精确化工作，可达到预期可视化要求。工程进度表的设置中，借助模型可实现进度精确化、可视化的效果。调整对应进度表要求，便可实现给排水工程的规划分析，提高整体把握效果，便于后期安装、设计工作的顺利进行。同时是避免设计变更操作的主要方法，对当下建筑节能系统的给排水设计具有直接影响作用。给排水设计模型与传统土建模型不一样，是建立在土建模型基础之上的系统，如果发生给排水系统的局部修改，将会导致楼层整体平面设计随之变动。为了避免工作量过渡繁重的危害，可借助楼层为基础设计，降低系统内部之间的过渡牵连，时间工程设计更加具有简洁性、整体性、系统性的优势。

3结语

BIM技术借助信息化技术将工程实现了模型化、系统化、可视化设计，提高了信息共享平台的合理搭建，具有高效节能的优势。相关设计人员需要综合BIM技术的整体功能进行分析，避免简单数据处理等行为，需要提高该技术多方面协作的效果。

参考文献

[1]侯博，李蒙，姜利勇等.浅析BIM技术在建筑节能设计评估中的应用[J].建筑节能，2014，（12）：3841.

篇6

欧洲在推动建筑节能采取的措施主要有两方面：

a)改善建筑物本身的热工性能。例如充分利用通风、太阳能、自然采光等来降低采暖和空调能耗，提高建筑门窗密闭性能，提高建筑物墙体保温隔热性能；

b)提高建筑物内空调、照明、采暖、家用电器等能耗系统及设备的能源效率。以下是近年逐步开始推广使用的建筑节能新技术：

a)建筑能效管理系统。法国施耐德总部大楼堪称“世界上最节能的总部大楼”，同时也是全球首家通过ISO50001认证的绿色建筑。这座大楼通过安装能效管理系统，利用现代计算机技术、网络通信技术和分布式控制技术，建立完善的能耗监测、管理体系，将建筑物或建筑群内的变配电、照明、电梯、空调、供热、给排水、燃气等能源使用状况，实行集中监视、管理和分散控制，该系统由各计量装置、数据采集设备、数据传输设备和能耗数据管理软件组成。通过实时在线监控和分析管理实现以下效果：

(a)对设备能耗情况进行监视，提高整体管理水平；

(b)找出低效率设备；

(c)找出能源消耗异常；

(d)优化用能方案；

(e)挖掘节能潜力；

(f)诊断主要用能设备健康状况，提出设备节能改造措施。实现能源消耗动态过程的信息化、可视化、可控化，最终降低能源消耗，节省能源费用支出；

b)可再生能源综合利用。太阳能是一种清洁的可再生资源，很多国家都在开发利用太阳能进行建筑节能，目前主要利用太阳能进行采暖、供热水和发电，极大降低了常规能源消耗，是建筑节能的有效途径。太阳能一体化建筑是当前太阳能利用的发展新趋势，通过太阳能为建筑物提供生活热水、冬季采暖和夏季空调，同时可以结合光伏电池技术为建筑物供电。此外，国外发达国家还积极研究余热、废热回收利用技术，减少对化石能源的开采和使用，达到建筑节能目的。积极探索可再生能源在建筑中的应用，用其替代常规能源，是改善建筑能源消耗的另一途径；

c)储能材料。建筑物可以在地板和天花板的厚板中利用这种材料，这样白天建筑物能获得热量并将热量储存，在夜间热量被重新利用，材料被冷却，从而起到节能效果。其原理主要利用了建筑结构的热容特性来储存大量能量，而且不会带来建筑物温度很大变化，但缺点是对夜间周围环境温度依赖性很大，而且只能提供显热冷量。因此，该项技术还有待进一步研究开发应用[1]。

2中国对欧洲建筑节能经验的借鉴

由于中国建筑节能工作起步较晚，目前建筑普遍存在耗能大、效率低等问题，与国外存在一定差距。欧洲发达国家已经在建筑节能取得了大量成绩，可以根据国情，借鉴其先进经验，进一步完善政策法规，积极推广建筑节能技术，全面推进中国建筑节能发展。下一步中国应加强以下工作：

a)加快制订和出台建筑节能政策法规。建筑节能是一项系统工程，涉及技术、资金、税收等各方面，很多工作需要国家、政府牵头组织完成。建议国家应加快出台一系列鼓励建筑节能的政策法规，鼓励建筑节能研发和应用，加大这方面资金投入；

b)加大科学研究投入力度。世界各国的建筑节能工作从开始到发展，各项新技术不断推出，始终贯穿着科学研究工作的引导、指导和参与；

c)加强建筑节能宣传教育。由于宣传不够到位，目前中国大多数人对建筑节能还比较陌生。国家应加强宣传教育，让更多人了解建筑节能的重大意义，使其成为每个公民应尽的义务。

3结语

篇7

（1）建筑能耗占社会总能耗比重大（约33%）；

（2）高耗能建筑比例大，加剧能源危机；

（3）既有建筑能源利用效率低。伴随城镇化建设，我国建筑能耗的总量继续逐年上升，建筑能耗约占社会总能耗的1/3。因此建筑节能是关系建筑材料、建筑设备等生产制造领域与工程建筑领域多方面的建设低碳经济、完成节能减排目标、保持经济可持续发展的重要环节之一。

1建筑现状

既有建筑节能改造是指对建筑中的围护结构、空调、采暖、通风、照明、供配电以及热水供应等能耗系统进行的节能综合改造。针对南北方不同气候特点及用能形式，国家分别出台了北方采暖地区和夏热冬冷地区、夏热冬暖区既有居住建筑节能改造的实施意见、技术导则和资金奖励补贴办法。无论是资源、环境的现实压力，还是百姓对居住环境舒适度的迫切要求，既有建筑的节能改造势在必行。我国既有建筑面积约430亿平方米，大型公共建筑面积近22亿平方米，能源资源消耗占社会总能耗约为1/3，其中缺乏有效管理的建筑多于90%。我国正处在城镇化快速发展时期，每年新建房屋面积甚至超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和。建筑能耗迅速增长，其中照明系统占20%～30%，采暖、空调能耗约占60%～70%。每年的新建建筑中，已逐步开展“节能建筑”的设计与施工。

2建筑节能的发展趋势

建筑节能的话题常谈常新，建筑耗能总量在我国能源消费总量中的份额已逐渐接近30%，因此无论是资源、环境的现实压力，还是群众对居住环境舒适度的迫切要求，既有建筑的节能改造迫在眉睫、势在必行。在科技飞速发展的大数据时代，建筑节能今后将朝着绿色生态友好型建筑的方向发展，其中涵盖室内环境质量、节能与能源利用、节地与室外环境、节水与水资源利用、节材与材料资源利用。具体来说，节能改造可以通过能源管理体系的建设与完善，实现能源效率管理系统部署能源计量分析与管理；建筑节能主要针对照明、中央冷热源和能源站系统，能源设备更新和优化，针对不合理的用能设备进行更新替换等。

2.1主动式、被动式节能产品技术的广泛应用———感知的可视性技术

我国绿色建筑将朝着大量主动式、被动式节能产品应用的大众化和普及化发展，例如：围护结构保温材料、节能门窗系统、地源热泵系统、光伏发电系统、雨水收集再利用系统、同层排水系统、太阳能热水系统、智能遮阳系统、PM2.5空气进化系统、室内新风系统、智能家居控制系统等。主动节能也就是直接节能，比如大型公共建筑的主动节能包括中央冷热源系统、照明系统、动力等；而提高能效实现节能，同时离不开维护结构的保温等，即被动式节能技术和产品，也就是间接节能。绿色建筑知识普及的创新办法也有很多：开发推广让人民群众能够认知、熟悉、监测、评价绿色建筑的手机软件；把宣传推广的着重点放在绿色建筑给人民群众会带来的实际利益方面上，比如节能减排的经济性；绿色建筑在设计中注重性能的可视性；绿色建筑的可视化物业管理也将成为一个新兴的庞大产业。

2.2绿色建筑+互联网

今后，建造房屋如同生产汽车一样，全面实行工厂化预制生产，装配式建筑成为工程建设的主流方向。国务院近日《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，提出“互联网+”是把互联网的创新成果与经济社会各领域深度融合，形成更广泛的以互联网为基础设施和创新要素的经济社会发展新形态。互联网与各领域的融合发展具有广阔前景和无限潜力，已成为不可阻挡的时代潮流。绿色建筑+互联网的新模式将成为未来建筑节能的发展趋势。绿色建筑+互联网，在设计中注重性能的可视性。（1）设计互联网化；（2）新部品、新部件、绿色建材、新型材料、新工艺互联网化。实现高强度、隔热、保温、自动调节光线、冬季与夏季性能反差等等，甚至有些玻璃还可以产能、储能。未来的绿色建筑设计互联网化，由用户与设计师合作来精心设计自己的家园，通过信息3.0时代的大数据深度挖掘各项科技软件，实现对绿色建筑的设计、施工、调试、运行全过程的监督和用户参与。

2.3生态友好、人性化的绿色建筑

伴随绿色建筑+互联网的发展，绿色建筑设计将可视化与可比化，人们未来每天一打开手机，一起床或者一出门就在社区一个小电子屏幕上看到自己生活或工作环境的绿色建筑的节能、节水、雨水利用、空气质量情况处在同类建筑的对比现状，有哪些改进余地。研究表明，仅仅是由于节能、节水的可视性，就可以将节约程度提升5%~15%以上。绿色建筑已经延伸出新的理念，在建筑中利用建筑的余能、余水，以及建筑所产生的垃圾，可以做到与动植物共生，由此产生了一种新的模仿大自然的微循环。城市消耗了80%的能源，但是如果能够通过绿色建筑、物联网、分布式能源站智能电网，把一切可再生能源资源充分利用，这样就可以大大降低二氧化碳的排放量，改善我们的生存环境空间。未来的绿色建筑将更多地利用互联网，把最新的虚拟空间技术与精心设计的建筑实体空间各项主动节能、被动节能技术的系统综合性紧密地结合起来。同时，绿色建筑要走出设计室，重视大众创新。这样就能够全面实现节能、节水、节材，降低温室气体排放，并全面地提升绿色建筑的质量，实现全系统、全生命周期、全方位的互联、互通、协同，资源能源的综合利用与效率提升实现节能。由于在这个过程中增加了民众参与、互动和可视化因素，也就使得绿色建筑更加生态和人性化。

3结语

篇8

【关键词】建筑环境；节能分析；参数化设计；BIM技术

前 言：随着能源与建筑环境问题日益严峻，建筑绿色节能设计方法研究已经引起学术界极大关注。尽管节能与生态技术、建筑能耗模拟技术有所发展，但是建筑节能效果并不理想，其中建筑节能设计方法主要存在如下问题：（1）目前建筑节能设计概念中，人们往往更注重节能新技术，而非设计节能。（2）对建筑节能理解不深，关注设备能耗，忽略施工、设备生产及运输过程中间接能耗。（3）建筑节能技术与设计方法不能紧密结合，新节能技术不能很好的在设计中应用。近年来BIM 技术在建筑节能设计方面取得了很大的发展，本文就依据 BIM 技术，探索了建筑节能设计的理念和方法。

1 建筑节能分析 BIM 技术优势

建筑节能分析涉及多个学科和阶段，BIM 模型为建筑多专业、跨阶段协同工作提供了平台，BIM 集成了建筑各个专业设计信息，实现了超前建筑环境分析，有助于建筑师优化建筑设计。BIM软件能够将模型数据导出，形成专用格式如GBXML 格式，为建筑环境分析计算、绿色建筑评估提供数据支持。根据建筑设计方案建立 BIM模型，通过对模型中数据，导出环境分析的格式，然后再导入一些专业建筑节能分析工具进行模拟分析，最后根据分析结果调整设计方案，可以达到建筑绿色设计与评估的目的，基于 BIM 的建筑环境分析流程如图 1 所示。

2 建筑环境设计 BIM 关键技术方法

2.1 BIM 常用软件功能分析

在建筑环境分析中，常用软件包括 Ecotect，TRNSYS，DeST，EBCS，Tsun，Radiance，IES等软件，本文应用 Ecotect 软件，在建筑环境分析中，基本可以实施如下功能分析：建筑三维建模及浏览，GPS 地理数据处理，日轨分析，舒适度与焓湿图显示，风环境分析，太阳逐时数据分析，建筑室内光环境分析。结合各个专业分析软件，在 BIM 模型中可以对建筑规划进行特殊环境分析、路面路径优化分析、以及人员疏散和安防预测。Ecotect 软件与 SketchUp、3ds Max、AutoCAD、Revit Architecture 之间具有很好的兼容性，3DS、DXF、XML 格式的文件可以直接导入，其自带的建模工具，可以快速建立直观、可视的三维模型。所建模型可以输出到渲染器 Radiance 中进行效果渲染，还可以导出 VRML 三维动画模拟。

建筑热环境分析是建筑规划设计的关键，应用 BIM 环境分析方法，可对建筑室内外热环境、建筑能耗、温度分布、建筑热工设计分区等指标进行计算模拟分析。

2.2 BIM 建模与模型转换

BIM 建模需结合理论分析及二次开发同时进行。在建模时当某层为标准层/典型层时，相似的楼层可以直接引用典型楼层，无须重复建模，当建筑中有避难层/设备层时（无须对内部进行模拟），只需要对该层的外墙进行建模。在完成项目内各层建模之后，需要将各个楼层文件合并一个整体 Ecotect 文件中。

模型转换过程，数据转换不完全是双向的，需要进行辅助处理。如 Revit Architecture 的模型可以进入 EcotectAnalysis 中模拟分析，反之可能受阻，只能采用人机交互、或通过 DXF 格式文件导入 Revit Architecture 文件作为参考。从 RevitArchitecture 到 Ecotect Analysis 的数据交换，可通过 gbXML 文件或者 DXF 文件格式进行。

3 建筑节能 BIM 设计案例分析

3.1 工程概况

以某公司基地项目为例，研究基于 BIM 技术的建筑节能分析方法。该项目的建筑面积为 3 805m2，建筑高度为23.5 m，建筑层数 3 层（局部 5 层），结构形式为钢筋混凝土框架结构。通过应用 BIM 技术在解决制药厂房在设计过程中的信息管理，利用 BIM 模型对建筑的环境极其能耗状况进行分析。

3.2建筑节能模拟分析

根据气候数据，设置最冷和最热月份后，模拟太阳不同角度的逐月直射太阳辐射量。如图 3 所示，图中的黄色粗线表示的平均辐射量，蓝色和红色区域分别表示过冷和过热的时间段，图中左上角还显示出在全年总的辐射量和过冷和过热时间段的辐射量。通过模拟过冷和过热时间的辐射量来计算确定的建筑最佳朝向如图4所示为建筑最佳朝向分析，最佳朝向为偏北 160°方向，并且在该方向过冷时间段总的辐射量为 923.4 kw/m2，过热时间段总的辐射量为 290.4 kw/m2。

（1）建筑的遮挡投影分析通过将 BIM 模型导入 Ecotect Analysis 软件后，根据项目所在地的气候数据和太阳运行轨迹，在三维视图中分析建筑全年的阴影情况。

（2）建筑太阳辐射分析太阳辐射不仅可以从透明的维护结构传入室内；还可以通过墙体、屋顶等非透明的维护结构将热量传入室内。利用 EcotectAnalysis 的太阳辐射分析功能模拟分析了建筑的外墙以及窗户等受到的太阳辐射照度情况，从而为建筑师在设计时提供依据。

3.3 建筑能耗模拟分析

建筑能耗是指维护建筑正常运行时所需要的能量，包括了建筑的日常照明、空调系统、热水系统等其它设备运行时的能耗。它受到建筑本身性能及其内部因素以及外界条件等多个因素的影响。因此本文使用 EcotectAnalysis 软件对该建筑空调系统的能耗进行模拟分析。

根据建筑的辐射情况、常规的在室率以及不同房间的电器功率，对该栋建筑的逐时温度分布，以及他的空调系统能耗分析。

4 结束语

经过理论分析和计算机模拟，研究了 BIM 作为信息技术在建筑领域的应用，其对建筑节能设计的效率是显著的，BIM 模型用于建筑的环境分析与评估中，可以克服传统方法的一些缺点，帮助工程人员快速提取建筑信息，准确分析计算，结果可视化表达，有助于工程人员快速优化建筑的环境性能。

参考文献：

[1]曾旭东， 赵昂. 基于BIM技术的建筑节能设计应用研究[J]. 重庆建筑大学学报， 2006， 12（02）： 33-35.

篇9

摘要：文章提出了一种智能的基于可视化和物联网技术的用能需求侧管理平台。平台在探索物联网在用能需求侧管理中的具体应用，搭建基于物联网与可视化界面的用能智能分析及控制环境，采集智能终端及传感器传导的用能信息的基础上，通过各种实时网络分析等高级应用软件对采集数据进行分析和处理，实现了重点耗能设备与客户或电网企业间进行实时高效的信息交互，可为客户提供全面、多维的用能管理辅助决策支持，也可为变频设备、同步调相机、无功补偿装置等设备的一体化运行提供数据支持和接入策略等优化方案。

关键词： 物联网；可视化界面；用能管理平台；优化方案

Abstract:In this paper, we propose a platform for exploring power consumption on the customer side of IoT. The platform collects power information from smart terminals and sensors and creates a smart power analysis and control environment based on IoT and visual interface. Collected data is analyzed and processed by advanced software so that information about key power-consuming equipment can be shared with grid enterprises and customers. The platform provides comprehensive, multidimensional power management as well as data support and access strategies for the integration of inverter equipment, synchronous condenser, and reactive power compensation.

Key words:Internet of things; visual interface; power consumption management platform; optimization

1 平台概述

目前，中国面临着能源紧张、环境恶化以及节能、减排、低碳等指标低的巨大压力。工业企业每年8%的能源损耗源于没有能源监测及维护计划，每年12%的能源损耗源于没有用能管理及控制系统。可见能源耗损的比例很大。

节能环保已列为中国“十二五”规划中的七大战略性新兴产业。近期中国国家发改委在电力需求侧规划中也提出加强技术支撑平台的建设，鼓励运用智能电网、物联网技术等监测、控制重点用能设备的使用，优化运行方式，减少高峰电力需求。政府迫切需要用科学的技术手段去采集、监测、分析、管理各地、各企业的用能状况。同时人们通过一些实践逐渐达成共识：用科学的技术手段可以有效地提高能源使用效率，建设一套完整的能耗监测、管理、控制系统可以量化地监测、管理和统计用能企业的用能状况。这是目前降低能源消耗、提高能源利用率的主要手段之一。

面对需求形势，我们根据各级政府部门和电网公司节能减排工作的目标，结合重点电力用能企业业务实际和信息化现状以及国际上对智能电网、物联网在配、用电环节的普遍建设思路，通过技术创新自主研发了具有全面、智能的基于可视化和物联网技术的用能需求侧管理平台。对用能企业进行用能监测管理，开发客户用能智能分析及控制信息用能管控平台，可为用户科学管理用能、提高能源使用效率、控制能源成本提供科学依据和优化建议[1-3]。

2 平台架构及工作原理

用能需求侧管理平台是指用能单位的管理人员通过计算机、物联网(传感网)等技术实时采集和记录主要耗能设备的能耗数据(电、水、气、油、煤等)信息，并传递、贮存、加工及使用的完整体系。平台根据用能单位实时采集的能源消耗过程中的数据资源，应用专业的数据分析模型和方法，结合现代科学管理方法和先进技术手段，实现用能信息的可视化管理、能耗成本分析和关键指标分析，制订节能改造计划和评估体系，实现用能规划和绩效考核管理等，为管理者和决策者提供能源管理和决策支持，使用能管理更加智能化、标准化、精细化和数字化。

通过运行用能管理平台，可为能源审计工作提供真实、准确的第一手用能数据；可从多个角度为企业及相关企业等进行纵向、横向对比统计、分析、评判；可对企业提供的实时用能信息预测、预警，并对耗能超标耗能设备、建筑或区域制订出用能运行管理、节能改造(空调、照明、电梯、外墙围护等)、节能管理等方案。该平台可促使企业的节能改造对症下药，可改进不合理的耗能设备，为优化生产环节服务。该平台是辅助用能单位更好地完成资源调配、生产组织、部门结算、成本核算、节能管理和用能分析的信息化综合应用平台。

用能需求侧管理监控平台主要由4个部分组成：底层数据采集与控制、数据及控制信息传输、信息可视化实时显示、数据分析和用能管理数据库系统。平台结构如图1所示。平台技术原理如图2所示。

(1)底层数据采集与控制

在底层安装有多类型智能数据传感器与采集模块组成的传感网，采集用能设备的用电参数和非电参数。采集的用电参数主要有：实时电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率、功率因素、谐波、有功电量、无功电量等数据；采集的非电参数主要有：用水量、用气量、热量、投料量、产量、实时水流量、温湿度、环境亮度等生产与环境参数。采集模块将根据现场系统应用的需求及条件灵活配置。采集的数据上传至可视化界面或后台进行显示、存储、统计。

例如：使用LED灯控制器、流量控制器、无功补偿控制器等控制设备，控制LED灯亮度、生产泵转速、空调水流量等生产底层设备进行谐波抑制与无功补偿的控制，从而实现设备与设备之间、人与设备之间、人与人之间物联网的数据通信以及控制联系。

(2)数据及控制信息传输

传输方式多种多样，根据不同的应用环境选择更加合理的传输方式，支持RS-485/RS-232总线、以太网接口等，传输协议采用传输控制协议/网际协议(TCP/IP)、MODBUS协议等多种方式，根据物联网信息采集环境和主站平台监控的物理距离，可选择无线、有线、塑料光纤等多种远/近程信息传输方式。

(3)信息可视化实时显示

现场的管理主站采用中国先进的人机界面(HMI)可视化显示生产设备、环境条件等实时的现场参数，人性化的触摸屏查看及控制操作，支持权限修改分段自动运行方式，并配有多种安全的报警功能。

用能消费的“可视化”也是企业有效管理用能的手段之一。由于企业一般很难快速地了解自身的用电、用能情况，而通过用能需求侧管理平台可以以日、周、月为单位观察用能消费，可以实时看到各种设备的用电情况以及由于分时电价、阶梯电价等的变化而提升的相关设备利用效率和效益。

(4)数据分析和用能管理数据库系统

一个可以收集各车间或工厂组成部分的各种用能及生产环境参数的高效数据库，可方便用户查询各个时段的数据。系统软件对生产环境的重要数据、报警信息、故障信息等数据进行分析、统计，可为用户提供全面的数据统计图表及用能改造方案，为决策层提供丰富的能源使用情况资料及有效的用能改造建议。

3 平台功能

3.1 能耗过程的可视、可控

目前，中国大多数企业是用人工定时抄表的方式统计用电及能源消耗状况，这种方式存在数据滞后、时效性差、数据单一等问题，不能及时掌握企业的实时能耗数据，不便实时发现问题及时管理。用能需求侧管理控制平台可以在线监测整个企业(集团)的生产能耗动态信息，并将这些能耗数据与相对应的设备、车间、班组生产数据相结合。车间现场的管理人员通过先进的人机界面(HMI)可视化界面可清楚地了解和掌握生产环节和重点设备的实时能耗状况、单位能耗数据、能耗变化趋势和实时运行参数等信息。方便的查看操作，实现了管理人员完全的远程监控生产现场。现场操作者可进行有权限的修改各类可控设备的自动运行方式，为生产自动化提供灵活的配置。平台主要提供了包括分时段不同负荷运行、根据参数智能优化调节等自动化控制过程，实现了用户智能化控制，提高了企业的监管能力和效果。

3.2 配电系统的动态无功补偿

电力电子技术在电气化铁路、电解工厂、电弧炉冶炼和电机变频调速等领域的广泛应用，在提高企业生产效率的同时也产生了大量的谐波污染电网，导致电能质量下降，损耗增大，电网的负载能力下降等问题的发生。用能需求侧管理监控平台为企业的配电系统配置无功补偿装置、变频设备、同步调相机等设备的集成，提供高精度数据采集，显示有功无功、功率因素、谐波分量等重要电力参数，使用户能及时了解实时用电状态，并及时提供技术支持和接入策略方案。平台实现用户自动动态无功补偿，并可根据用户需要设置功率因数门限、谐波门限，智能地进行谐波抑制与无功补偿控制，优化电能质量，减少电能损耗，使企业功率因数达到要求，不仅能节约电力资源，还可提高企业的用电效率。

3.3 通信模式配置

平台的多种通信模式给用户提供快捷、可靠的通信路径。平台可以根据用户环境条件配置不同的通信模式，在无线干扰较小、距离较短的地方选择快捷、方便、可靠的无线通信模式；在雷电和电磁干扰较大的恶劣环境和便于施工的地方可以使用性价比较高、传输可靠、布线方便、通信快速可靠(100 Mbit/s～10 Gbit/s)、抗干扰能力极强的塑料光纤进行信息传输。

3.4 分析统计

用能需求侧管理平台建成后，可为用户提供以下信息及管理：

?能耗状况在线监测：采集能源消耗的数量与构成，分布与流向。

?用能水平综合管理：用能损失情况、设备效率、能源利用率、综合能耗。

?用能运行管理：管理、设备、工艺操作中的能源利用效率。

?节能潜力的能源成本管理：余能回收的数量、品种、参数、性质。

?节能效果的能源审计管理：技术改进、设备更新、工艺改革等的经济效益、节能量。

?节能目标：工艺节能改造、产品节能改造、制订技改方案、措施等。

用能需求侧管理数据库系统可自动生成多种能耗信息统计图形、曲线和报表，如以日、周、月、年为周期的能耗统计报表，报表类型分为整个企业、单个车间、重要耗能设备等多个层次，为用户提供能源消耗结构和能源消耗成本分析依据，评估节能措施的效果和关联影响。提供综合能耗/用能统计图表，可快捷、直观地反映企业、生产车间、班组和重要生产环节实时和历史能耗/用能信息。系统还具有强大的历史能耗数据追溯和分析功能。

企业用能管理及生产工艺分析人员可按不同需要灵活设置工作点参数，在不同时段下生成各种能耗数据报表与能耗曲线，如设备单耗、生产线和班组单耗等；可用多种方法对主要能耗设备和生产线的能耗数据进行查询和追溯；对多种参量的变化趋势进行对比、分析，从而发现能源消耗结构和过程中存在的深层次问题，对企业能源消耗结构和方式的改进、优化提出方案和建议。通过动态的单位产量能耗曲线和数据，可以直观地比较企业生产能耗与中国及国际标准的差距，从而对生产、管理、工艺及时进行指导和调整，使企业生产过程的单位能耗和能源效率保持在科学、合理的水平。

4 用能需求侧管理平台特点

4.1 技术特点

(1)采用可视化界面和物联网传感技术使系统结合为一个有机的可监管整体。从底层设备的参数采集到上层平台界面的可视化对话，系统与终端紧密结合，各个设备的信息通信网络链路之间的同步通信实现运行情况的实时更新与控制。

(2)以用能管理为主题，在系统的构架上要全面地考虑用能环节，从源头的无功补偿，到底层设备的智能控制，都融入提高用能效率的措施与机制，并在设备的具体用能上提供了可操作性，方便企业用能建设与企业用能改造。

(3)对企业现场实现可视化和智能控制，构建结构模块化、对象化的实时数据库，方便用户实时掌握总体用能状况和底层重点用能设备用能情况，提高信息的实时、准确性。

(4)以企业的生产工艺过程为对象现场实现可视化和智能控制，后台用能管理数据库系统实现数据同步及控制同步，构建结构化、对象化的实时数据库，使用开发出强大的分析统计软件，方便用户及时清楚的了解企业整体和具体设备的用能情况，大大提高了信息的实时性、准确性以及具体性。让企业参与互动和管理。

(5)采用先进的IE模式，可方便客户侧的使用，不必进行繁琐的客户端软件安装，只需计算机可以连接Internet，即可通过权限验证登陆监控系统，可极大提升平台的附加价值。

(6)支持多种通信协议，可直接读取现场数据采集设备存储的数据，同时具备良好的开放性和灵活性；支持RS-232/422/485、以太网口等接口标准；支持ModBus、TCP/IP等协议，支持无线、有线、Zigbee、Wi-Fi、塑料光纤的传感网络模块与网关。

在多种协议、多种通信模式(如塑料光纤)、多种类传感器的运行环境下，实现信息的自动互联、互通，直接读取现场数据采集设备存储的数据，具备良好的开放性和灵活性。

4.2 应用特点

(1)基于物联网(传感网)技术的用能需求侧管理数据中心平台，充分利用专业用能分析模型建模分析各种能源的能耗水平，有效突破了以前单一的能耗监测系统分析功能较弱、用能分析系统由于数据局限导致应用性较差的缺点。

(2)用能需求侧管理信息平台应用于企业，可有效管理现有能耗资源，通过数据分析，帮助企业合理有效地利用设备，减少不必要设备添置，避免了资源浪费，可以节约大量资金，具有明显的经济效益。

(3)实时监管能源供应的质量，及时发现潜在威胁，减少设备故障和维护费用，延长设备使用寿命。

(4)Web介绍。采用先进的网络技术，客户可以方便的在任意连接网络的计算机上面打开监控系统，通过权限验证后可浏览设备运行情况，方便有效的进行报表统计，趋势曲线分析和能耗对比情况分析便于相关部门人员及时掌握能源的分布与流动信息，快速制订能源政策，进一步挖掘节能潜力，降低企业的运行成本和完善用能理制度，为进一步提升节能空间提供充分的数据分析和决策。

(5)提高能源供应的可靠性，缩短停电检修时间，延长运行周期；通过预警，可减少火灾、人员伤亡等严重事故的发生，降低事故和检修带来的停机损失。

(6)提供用能单位精细化能耗管理的手段，评估节能技改和运行效果，提高节能运行管理效率，减少运行维护人员工作量，降低运维成本。

5 平台研发的预期目标

通过对电、水、气、热、油、温、光等用能信息进行分项计量、双向计量、动态预警、实时监控；从而获取企业综合动态能耗信息，提高需求侧电能质量和供电可靠性，同时也为合同能源管理项目的推广应用以及政府部门的政策制订提供决策支持、数据支撑和技术平台。系统集数据采集、通信传输、数据统计、指标监测、用户能源审计、能效项目方案及评价、节能策略库、设备智能控制于一体，为客户用能管理和节能改造提供详实数据统计和改造策略方案，监测客户重点耗能设备、实时预警，防止因电网末端故障导致的电网安全事故；为智能电网建设、物联网的应用提供实际应用的平台。

平台为面向多能源和资源消耗的(电、水、空气、天然气和蒸汽等)企业的综合管理平台。通过高效数据采集，科学、清晰分析和报表，可帮助客户提高整体能源使用效率和能源供应可靠性。

6 平台效果展示

平台的模拟系统结构如图3所示。图3模拟了包括生产、空调、照明的3个工艺子系统以及配电监控系统。生产环节以泵的智能控制运转为例，空调系统以循环水制冷为例，照明系统以节能型的LED灯控制为例，配电系统以三相四线制的低压220/380 V的配电为例。

主控制器是模拟现场的总控制器，显示各个子系统的参数，并对子系统进行紧急控制。配电系统用动态无功补偿器进行电力参数实时采集显示及自主研发的动态无功补偿控制，生产子系统主要包括泵的生产料的流速采集、手动流量控制、可编程自动流量控制，空调子系统包括循环水的流速、进出口水温、室内温度等参数的采集和水流量手动与可编程控制，照明子系统包括环境亮度采集、感人控制、可编程与手动控制LED灯亮度。可编程控制主要提供分时段控制、曲线循环控制、恒定参数实时动态控制3种方式。并且各系统均设有特定参数过限报警功能。后台的用能需求侧管理数据库系统提供多种分析统计图表及改造方案。图3是为模拟系统部分主控器的运行界面，图4是模拟系统可视化运行界面。

7 结束语

智能用能需求侧管理平台暨能源管理一体化解决方案，由于采用先进的物联网传感技术采集客户区域能源网络内的实时状态信息，运用数据挖掘和商业智能分析软件对海量数据进行分析和处理，通过可视化界面技术为企业提供科学有效的节能辅助决策支持；为变频设备、动态电压恢复器、无功补偿装置等的有效集成提供数据支持和控制策略，从而可显著提高用户的用能效率和降低能耗、优化负载负荷特性，降低能源使用费用。

用能管理工作不仅是对某个设备和工艺的改造，而是对企业全系统用能过程的优化。从全球的用能管理实践来看，保证能源质量、实时监测数据、实时控制、及时制订方案都是提高能效的重要环节。用能需求侧管理控制平台用HMI可视化界面实时显示设备的用能、使用、环境参数，实时智能控制设备运行，后台用能管理数据库系统对企业能源效率水平进行全面监测、分析、评估和控制，找出生产过程中能耗问题根源所在，通过科学、合理地制订生产工艺流程、建设能耗考核标准和体系，有针对性地制订节能改造方案。用能需求侧管理控制平台全面、智能、有效，可以广泛应用于各种企业的改造与建设。

8 参考文献

[1] 周昭茂. 电力需求侧管理技术支持系统 [M]. 北京: 中国电力出版社, 2007.

[2] 国家发展和改革委员会经济运行调节局. 电力需求侧管理项目实施指导手册: 工业篇 [M]. 北京: 中国电力出版社, 2010.

[3] 张晶, 郝为民, 周昭茂, 等. 电力负荷管理系统技术及应用 [M]. 北京: 中国电力出版社, 2009.

收稿日期：2012-03-05

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关键词：BIM技术；节能设计；建筑；应用

资源能源的短缺问题是当前全球所面临的一个共同问题，因此每个行业都有责任与义务，深入探讨与分析其节能的设计方案，尽量杜绝资源能源的浪费现象，特别是在耗能较大的建筑行业。现阶段，我国建筑行业的能源消耗量仍然在逐年增加，多数的建筑团队仍然沿用传统的建筑技术，墨守成规，缺乏创新观念，建筑行业中的节能设计仍存在着各种各样的问题，因此，如何在建筑行业引入节能设计，将BIM技术应用其中已成为了当务之急。

1将BIM技术应用到建筑节能设计中的重大意义

在当代建造设计行业中，建筑信息模型（BIM）真可谓是一代宠儿。BIM主要是依赖于计算机辅助设计（CAD）技术，将建设项目生命周期中不同阶段的资源、过程以及数据集合在一起，建立起一个工程的数据源，创建、管理、共享其建设项目周期各个阶段的动态工程信息，实现对整个建设项目周期的实时管理，实现其信息的全局共享。应用BIM技术可以实现工程数据的创建、管理、共享、协同等，在建筑行业生产力上具有革命性的意义。

1.1提升项目协同的效率

在我国建筑项目中，由于其项目团队往往具有临时性，其工程也较为的复杂，因此，在工程项目建设施工的过程中，往往会因为其协同困难，而产生工期延误的现象，进而导致资源的严重浪费。将利用BIM技术应用到建筑施工中，可以利用其信息共享的原理，获取实时、准确的数据，提升项目的协同能力，推进工期，进而减少其资源的消耗量。

1.2精确项目施工的计划

现阶段在我国建筑行业中，由于其预算工作还是采用原有的手工作业，对于人员、机器、材料等资源的计划不是十分的准确，往往会造成资源大量的浪费。将利用BIM技术应用到建筑施工中，可以对项目下料进行优化，采取精确断料，对木工进行模板翻样，大大减少了废料的产生。另外，在方案计划中，通过其虚拟的施工，去判断项目需要的资源以及人员、材料的配备情况，可以减少对材料的损耗，节约资源。

1.3可对碰撞进行检查

由于建筑工程具有十分复杂的工程设计，施工方工程师以及设计师很难仅根据图纸上涉及的问题，提出合适的解决方案，并且在实际的施工过程中，也会发生由于施工中出现的各种碰撞问题，进行重新设计、返工、重新施工的现象。然而，由于返工产生而造成的经济损失，材料损失所引起来的资源消耗是十分巨大的。目前应用BIM技术可以创建BIM模型，BIM软件无论是对软碰撞情况还是其他任何的碰撞情况，都可以提供自动检查的服务，并出示相关的碰撞检查报告，从而得出最佳的解决途径，从根本上避免了由于碰撞而引发的工期延时、资源浪费现象。

2建筑节能设计中BIM技术的应用

2.1协同设计

将BIM技术应用到建筑节能设计中去，可以建立起一系列的建筑信息模型，将建筑施工中所需要的全部信息在其信息模型中进行集中的汇总，当需要读取水泵的用电量、水泵的尺寸等信息时，可以跨专业直接取读。在采用BIM技术进行设计时，由于其设计工作是在其模型范围内进行的，因此，一旦参加设计的任意一方对其设计内容进行了修改，其他各方的设计人员都可以及时地看到，然后再一起进行讨论，提高其协同设计的办事效率。在利用BIM技术所建立的模型中，所有的专业事项都必须在模型中进行检查操作，对其水泵进行电量修改时，可以同步更新其负荷计算，通过这种BIM模型不仅可以提高建筑节能设计方案工作的联动性，而且还可以对其工作流程进行简化。

2.2可视化设计

传统的建筑工程方案设计，往往是采用CAD信息平台，将剖面图、立体图、平面图等信息进行汇总，提供给相关的排水设计人员，并在分析与设计的过程中，对其梁高的位置以及建筑的结构进行适当的调整，努力按其建筑图形进行复原。但是对于那些工期短、结构复杂的工程，利用CAD信息平台，往往在信息的传递中，会导致信息的失真，因此会对建筑工程的施工产生不良的影响。而将BIM技术应用到现代化的给排水设计方案中，不仅可以在其建筑工程中建立相关的信息模型，对其信息进行更加直观的读取；而且还可以提高其信息的有效性与完整性，降低信息在传递的过程中发生的失真现象。由于给排水施工的模型是建立在土建模型基础之上的，在设计给排水系统时，需要修改其局部的设计模型，但在其修改的过程中，极有可能对其楼层的平面设计产生某些影响，但在多数情况下，都是以楼层为基础设计的，这样难免会扰乱系统内部之间的联系。而在模型设计中利用BIM技术对其进行修改时，可以对给排水工程设计进行整体性的把握，操作性较强，修改工作较为简单。

2.3安装模型的设计

在建筑节能设计中应用BIM技术，并进行相应安装模型的设计，对其建筑节能施工具有指导作用。将其时间维度引入到BIM模型中，在具体的施工中，将安装进度表编制进去，利用BIM模型，实现其项目预先的可视化。另外，对其工程进度表进行合理的编制，可以整体把握其给排水工程，对其进行全局的规划，降低其设计的变更率，简化设计与安装的相关流程，提高其施工的效率。

3结束语

综上所述，在建筑节能设计的过程中，应用BIM技术是十分有益的，运用BIM技术可以将建筑工程转变成为一个虚拟的数字化模型，可以对其进行全方位监测分析，使其建筑节能设计的效率明显的提升，实现了建筑信息的共享。因此，将BIM技术应用到建筑节能设计中意义深远，可以助力于提高整个行业的水准。

参考文献：

[1]梁波.基于BIM技术的建筑能耗分析在设计初期的应用研究[D].重庆大学,2014.

[2]程建华,王辉.项目管理中BIM技术的应用与推广[J].施工技术,2012,(16):18-21+60.

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【关键词】住宅；建筑设计；BIM技术；实施应用

近些年来，我国的社会经济飞速发展，极大的带动了建筑工程行业的迅速增长。尤其是在住宅建筑方面，随着城市人口的不断增加，其住宅建筑也越来越向舒适、环保、美观等现代化、科技化方向发展，这也使得建筑施工的工程内容、技术要求和数据信息越来越繁杂[1]。而BIM技术正是基于这一行业现状发展起来的，并越来越广泛的应用于各类建筑工程当中，不仅极大的减轻了设计人员的任务量，也有效提升了建筑设计的效率和质量。下面，文章就BIM技术以及其在住宅建筑设计的具体应用进行简单的分析和探讨。

1.BIM技术的概述

1.1 BIM技术的定义

BIM是Building Information Model的简称，中文译为建筑信息模型。它是二十世纪末美国建筑与计算机博士查克？伊斯曼所提出的[2]，其涵义主要指的是将各种建筑几何模型的功能、信息、性能等进行综合、统一的整合建模，且包括工程项目在设计、施工、使用等过程中的全部信息的一种建筑模型。如：建筑方案设计、施工图预算、施工进度、运作建造、管理维护等等[3]。

1.2 BIM技术的实施原理

BIM 技术在建筑施工中的应用原理即是利用CAD 技术将建筑工程的各阶段、各环节中的全部信息进行数字描述，并将其全部存储于同一个电子模型当中进行统一的计算、统筹和调阅[4]。

1.3 BIM技术的优势

在建筑工程的设计建造中，应用BIM技术能够有效的整合工程项目在研究决策阶段、图纸设计阶段、施工验收阶段、使用维护阶段以及销毁阶段的各类数据信息，使工程的各个阶段情况均能在3D模型中得到完整、切实的体现，提高了建筑工程统筹协调的效果和设计施工的质量，从而更好的提高了工程设计建造的效率和水平[5]。

2.BIM技术在住宅建筑设计中的应用

2.1住宅建筑设计的现状

目前，我国住宅建筑在设计方面主要存在以下几个方面的不足，具体表现为：（1）缺乏健全的法律法规和政策体系；（2）缺乏规范的设计标准体系；（3）设计规划技术体系的科技性严重缺乏；（4）绿色节能住宅的设计意识严重不足；（5）相关设计新科技的交流推广平台严重不足；（6）城市中能源结构的分布缺乏合理性；（7）缺乏严密的行政监管机制。

2.2 BIM技术的应用实施

目前，在我国的住宅建筑设计中，对BIM技术的应用实施主要表现在三大方面，具体包括有：

2.2.1建筑空间规划方面的应用实施

一般来讲，住宅建筑的空间特征主要包括三点，即交通流线、住宅造型以及周围景观。因而，在应用BIM技术进行空间设计规划时，要运用3D可视度分析法以及地形分析法对住宅建筑的交通流线、外观造型以及周围景观进行科学、综合的设计。设计人员要实现勘察好施工现场的详细地形，并在此基础上借助相应的分析软件对土层结构、起伏变化、承重情况以及体量关系进行分析判断，规划和确定住宅外部的环境规划，从而为住宅建筑的整体3D信息模型的构建奠定良好的基础。简单来说，BIM技术对住宅建筑的空间规划步骤和内容为：地形分析和3D可视化分析（室内视野分析、规划可视度分析、道路可视度分析等）。

2.2.2建筑节能环保方面的应用实施

随着社会环保意识的不断加强，人们对住宅建筑也增加了绿色、节能、低碳、环保方面的要求，因而，在利用BIM 技术进行住宅建筑设计时，必须加强节能技术的设计应用。通常情况下，住宅建筑BIM模型的节能设计方法可以从三个方面来实现：①单体节能，将建筑物室内室外的信息数据进行汇总整合，并按照特定程序进行模拟设置，使之形成一个系统、循环的智慧节能体系，包括充分利用太阳能、墙体储能、被动式致凉、喷淋屋面、绿化降温等等；②总平面节能，即利用相关分析软件对住宅建筑的实际外部环境进行分析和预测，并进行建筑平面设计的调整，以达到节能效果。如：规避风影区、开敞南空间、植土降温、规避恶性风流、充分利用树木屏障效应等；③基地规划设计节能，即在BIM模型中导入相应的环境分析软件（如GBS软件等），通过对住宅周围的阳光、风向、气温、树木等环境信息进行智能定位，模拟出最佳的节能、低耗方案。

2.2.3建筑模型构件制作方面的应用实施

在建筑信息模型中，模型构件是保证其构建成功的基础，因此，设计人员在运用BIM技术进行设计时，要对各类建筑模型构件进行数字化转变，实现从传统三维建模到信息建模的优化发展。目前，BIM技术对建筑模型构件制作的设计主要采用参数化模型技术，即将住宅建筑的体系结构按照不同的功能和性质划分为不同的模型像素（视图像素、模型像素、注释符号像素），而后分别对各类像素进行详细的参数设置（包括结构参数、材质参数、标高参数、施工参数等等），并结构住宅建筑项目的实际施工情况进行及时的参数修正，从而有效构建起建筑工程的给类整体图形信息（如住宅三维视图、楼顶平视图、楼层剖面图等），并明确各种非图形信息（如荷载标注、尺寸标注、符号、文字标注等），使住宅建筑的构造设计更加趋于立体化、直观化和真实化，进而更加保障和提高住宅建筑整体设计的切实性和质量性。

3.结语

BIM技术是一种新型的高科技建筑建模方法，在住宅建筑的设计过程中，设计人员要积极的利用BIM技术进行建模，充分发挥BIM模型在整个建筑设计中的优势，简化和优化设计内容，提高工程设计施工的效率，加强建筑节能设计，从而使住宅设计更加的直观、真实，有效推动BIM技术在住宅建筑领域上的长效发展。

【参考文献】

[1]肖良丽，方婉蓉，吴子昊等.浅析BIM技术在建筑工程设计中的应用优势[J].工程建设与设计，2013（01）.

[2]宋翔宇.论BIM技术在未来建筑设计应用中的技术难题与解决对策[J].中国证券期货，2013（08）.

[3]姬丽苗，管瑜，韩进宇等.基于BIM技术的预制装配式混凝土结构设计方法初探[J].土木建筑工程信息技术，2013（01）.

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关键词：节能 能源管理 能耗

1目前现状

随着我国经济的发展，大型公共建筑高耗能的问题日益突出。据统计，大型公共建筑年每平方米年耗电量是普通居民住宅的10～20倍[1,2]，做好大型公共建筑的节能管理工作，对实现“十二五”公建节能降耗目标具有重要意义。如图1，对深圳地区部分公共建筑的能耗进行调查，发现不同类型公共建筑的能耗差异较大，尤其是超市（商场）建筑，其能耗比其它类型公共建筑高出许多，对超市（商场）建筑进行节能降耗是目前亟待解决的重大问题。

国内外的相关人员对大型公共建筑的节能问题进行了深入研究，提出了许多解决方法，也收到了一定的效果。但由于在获取基础数据上存在一定的困难，使得能耗分析人为因素偏大或无法深入下去。国内外专家采取了许多办法来解决这一问题。如2000年，Facility Dynamics Engineering公司开发了运行管理分析软件（PACRAT）[3]，该软件具有远程数据传输功能，提供实时分析和自动诊断功能，可以对冷机系统，冷却系统，建筑能耗等进行节能诊断，2001年Silicon Energy公司开发了能耗管理软件（EEM SuiteTM）[4]，该软件基于网页浏览器形式的，能够实时收到远传数据并可视化展示，但是它不能事先定义诊断模型[]。清华大学建筑节能研究中心[5]开发的“大型公共建筑电耗分项计量与实时分析系统”实现了对分项电耗数据稳定持续的实时获取、传输、存储和分析，用于对节能诊断方法的分析研究。

现有的系统，由于目标不同，其功能的侧重点不一样，有些倾向于对能耗的运行管理，有些针对能耗实时监管，还有些侧重于节能潜力的诊断，为了能够不断地获取大型公建各部分准确的能耗数据，监测楼宇的用能情况，搭建节能效果评估平台，诊断楼宇的节能潜力，应该建立一套集多种功能于一体的连锁超市能源管理系统。该系统能够实时监测建筑的用能情况，清晰了解各门店分项用能现状，对同类型建筑能进行横向的对比，寻找差距，促使改进；也能当作一秆“称”，量化节能改造效果；还能提供能耗数据统计，为用户制定能源规章制度提供依据。

2连锁超市能源管理系统平台

2.1系统基本原理

图2 连锁超市能源管理系统图

图2描述连锁超市能源管理系统原理图。系统涉及到软件和硬件，软件主要包括数据采集软件、数据监测软件和节能诊断软件等。硬件设备主要包括数据采集仪表、网关、服务器等。对于超市建筑，主要的采集参数有水、电、气、冷热量等。数据采集网关会定时的向数据采集仪表发送命令，接收到命令后数据采集仪表会把数据发送到网关内储存，再定时发送到数据中心，数据中心的数据会定时向上一级数据中心上报数据，直到上报到最高一级的数据中心为止。数据的监测软件可以基于网页浏览器的架构，相关人员只要可以通过网页的形式就能访问监测系统。从功能需求来看，基于网页浏览器的系统更容易实现数据人工采集和自动采集相结合的需求，还可能省去软件的安装和升级的麻烦等。

2.2连锁超市建筑能耗分类和分项

根据超市建筑用能特点，把能耗采集分为6类：电、水、气、热量、冷量和其它。在超市建筑中，电的使用占了相当大的部分，并且用于不同类型的设备，为了能够清晰地了解各个部分的能耗情况，按照超市用能特点，把电耗分为6大项：空调用电、照明用电、电梯用电、冷链用电、生鲜用电和其他用电。通过对这6大项能耗对比分析，能够初步找出超市建筑的节能潜力，通过对各分项的深入分析，使得能耗的诊断分析更深入，节能潜力能够全面挖掘。

3连锁超市能源管理系统的功能

连锁超市能源管理系统平台应该包括中央空调、电力、照明、生鲜、冷链等系统的监控运行与节能管理，尤其以中央空调系统为重。系统其功能特点为：

实现总部能源分项计量

总部对门店进行分类分项监测、用能指标查询、用能定额管理、用能排序等，以图形、表格等形式进行在线监测和动态分析，为精细化的能源管理提供基础。

实现总部能耗诊断分析

基于总部的分项计量平台，进一步对能源数据进行挖掘、分析、加工和处理。可实现总部对门店用能定期进行诊断分析，定期给予诊断报告，发现不合理能耗，及时给予纠正。

实现系统整体优化控制

在诊断分析基础上，对症下药，通过自控手段实现门店各系统的整体优化控制，而非局部控制“节能”，实现总部的集中监管，单店的分散控制，系统的整体优化。

实现单店节能效果评估

基于诊断分析与优化控制，实现对单店或者单项节能措施的在线评估，保证节能效果的客观性。

实现总部集中运维管理

总部统筹协调，减少能源管理环节，优化能源管理流程，减少能源系统运行管理成本，提高劳动生产率。同时，利用信息化技术可加快能源系统的故障和异常处理反应能力。

4小结

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关键词：建筑设计；BIM；应用；发展趋势

中图分类号： TU2 文献标识码： A 文章编号：

1 BIM在建筑设计中的应用概述

BIM 以三维立体建模为基础，集成建筑项目综合信息建立工程数据的模型，BIM 对建筑工程实体和功能进行数字化的表达。一个完善的信息模型，能够连接建筑项目设计和施工的不同阶段数据、过程和资源，来进行工程对象的完整描述，可被建设项目各参与方普遍使用。BIM 具有单一的工程数据来源，分布式解决方案、保证异构工程数据的一致性以及全局共享等问题，支持建筑工程设计和施工周期内动态的工程信息的搜集、存储和分析。建筑信息模型同时亦是应用到设计理念、建造施工方案的数字化方案，该技术能够建立建筑项目管理环境，使其在其在设计和施工中提高工程完成的效率和减少潜在的风险，BIM一般具有以下特征：（1）完备的模型信息。技术人员需对建筑工程进行3D信息和数学关系进行描述，其中必须包括全部的重要工程信，工程项目构建之间的空间逻辑关系信息等。（2）关联的模型信息。建筑工程模型是能够识别并且紧密联系的，构建的系统需对模型数据进行科学的统计，分析后产生对应的图形文件和文字文件。当建筑模型中某个部分产生变化，其他相关部分能够自动更新，来保证模型的科学性和准确性。（3）一致的模型信息。建筑工程在使用过程中的各个阶段建模数据具有一致性，相同的数据不必要多次采集，建筑工程信息模型需要自动更新，模型数据在各个阶段可需不断修正避免信息可能出现的错误。

2 BIM在建筑设计中的应用及发展趋势探析

2.1BIM在建筑设计中的应用优点探析

当前建筑设计中利用BIM的越来越多，其自身具有较多的优点,其一为解决当前建筑工程利用信息科学所产生问题。建立统一的工程数据库。建筑工程各项目利用的为相同的信息源，以确保采集信息的科学性和完整性。建筑工程相关单位需要不断进行信息共享和交流。以科学的解决建筑工程参与部门由于采用纸质档案所进行信息共享可能造成的信息遗漏以及应用系统中的信息孤立问题。BIM通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息：三维几何形状信息和非几何形状信息，如建筑构件的材料、重量、价格、进度和施工等等集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据。为设计师、建筑师、水电暖铺设工程师、开发商乃至最终用户等各环节人员提供“模拟和分析”模型三维的立体实物图形可视，项目设计、建造、运营等整个建设过程可视方便进行更好的沟通、讨论与决策。BIM具有良好的协调性：各行业项目信息出现“不兼容”现象。如管道与结构冲突，各个房间出现冷热不均，预留的洞口没留或尺寸不对等情况。使用有效BIM协调流程进行协调综合，减少不合理变更方案或问题变更方案3D画面的模拟能效、紧急疏散、日照、热能传导等的模拟。对地震人员逃生及消防人员疏散等日常紧急情况的处理方式的模拟。并有良好的优化性，BIM及与其配套的各种优化工具能对项目进行可能的优化处理利用模型提供的各种信息来优化，如几何、物理、规则、建筑物变化以后的各种情况信息给复杂程度高的建筑优化。建筑设计图+经过碰撞检查和设计修改=综合设计施工图如综合管线图、综合结构留洞图、碰撞检查侦错报告和建议改进方案等实用的施工图纸。BIM提供工程全部信息，将项目各阶段主要参与方都集中，做出项目空间三维复杂形态的表达。虚拟建筑样机，提供建筑物精确的空间关系和数据，与其他3D建模不同。根据3D模型自动生成和更新各种图形和文档，自动协调更改关联变更相应的信息来进行信息共享。当建筑工程中设计对象数据修改时，另外设计该对象会自动进行更新来实现数字化设计和高效化设计。BIM能够实现工程设计的检测、分析能源耗费、成本控制等。其能够实现建筑工程项目的交付IPD管理。把工程中不同部门、不同阶段在设计过程中进行有机的集合，使之服务于项目设计和使用的全部过程之中，通过BIM 技术实现建筑工程的数字化设计并进行智能化管理，实现建筑工程项目的动态化、集成化和可视化的多维项目管理。通过对建筑物和施工现场立体建模和施工过程中不同阶段的有机链接，不断与施工中的耗材和布置施工场地信息进行有机的集成来组建4D 施工的信息模型样本，达到建设工程施工过程中工程的进度、人力配备和材料使用等各种信息的集成管理以及施工阶段的智能化、数字化模拟。BIM能够实现建筑工程不同部门进行有效的协同工作。建筑工程不同参与部门能够高效的进行信息共享和数据、档案的交流，实现网络文字档案、图表档案和视频资料的上交、审查、审核及使用。建筑工程项目参与的各个单位通过信息化进行沟通和协调工作来实现工程的洽谈和商定，实现工程施工质量的可控性、施工过程的安全性，并进行施工成本和施工进度的动态化管理和实时性监控。能够实现虚拟化的施工。BIM在计算机上通过数据的分析进行建造过程的模型建立，建立的模型能够实现实际施工之前对建筑工程功能和建筑施工难题等可能存在的问题来进行预测，其中包括建筑工程施工的方法验证、施工技术方案的模拟以及施工方案探讨和优化等。其实BIM能够引导建筑信息科技达到更高水平的的新技术和新理念，如果得到全面的应用，其能够为建筑行业的信息化发展带来不可估量的影响和进步，有效提高建筑项目的科学性和有效性。同时其能够也促进建筑行业的健康发展并带来巨大的经济效益，使建筑工程的设计以及工程质量和施工效率明显提高，设计和施工成本有效降低。

2.2 BIM发展趋势探析

当前关于建筑工程设计信息化的理念及基本术语已经较为成熟和普及，与此同时建筑行业中不断呈现设计理念和造型都较为特别的标志性建筑工程项目，这些建筑工程项目标志着着建筑设计理念的更新和建筑设计技术的深刻变革。建筑设计信息化的具体内容和建筑工程信息化进程的基本知识都得到了业内人士的广泛关注并达成了共识。建筑工程信息化包括建筑工程的协同化设计和BIM建筑建模两个。建筑工程项目中的协同设计在很大程度上只要是指基于信息化和网络化的建筑工程设计、沟通方案，以及建筑工程设计的流程组织管理。其主要包括利用CAD文档不同部分的相互参照，使得建筑工程不同部门、不同工种间的资料和数据得到高效的共享和利用；并利用网络技术、可视化会议等技术手段达到不同设计部门和不同成员之间进行跨越部门单位、部门乃至国界来进行设计成果的交流、设计方案的评审和设计方案的科学化变更；通过建立信息化的资料库，使设计部门和设计技术人员获得统一和科学的设计理念和标准；利用计算机管理软件的有效性和科学性使项目组成部门以确定的角色进行针对化的管理来保证建筑工程项目设计成果的高效性及科学性性，并实现建筑工程项目设计流程的科学化管理；针对建筑工程设计的特殊性，技术人员利用计算机开发了基于CAD平台的设计和施工建模的协同软件来达到建筑工程项目的设计合理。建筑信息化模型的利用从另一技术角度带来了建筑工程设计理念的变革，这种变化主要在以下几个方面得到了体现：从2D设计转向三维立体设计和建模；能够从线条描绘和绘图转向建筑构件的布置，从仅仅用几何表现达转向建筑信息模型的高效集成；从各施工和设计单位独自完成建筑项目转向不同工种、不同业务部门协同完成建筑工程项目的设计和施工；从离散的分阶段设计转向基于相同建筑模型全过程、整体化设计；从单一的建筑设计转向建筑工程设计和施工的全阶段进行有效的信息化设计和支持支持。BIM能够为建筑项目工程设计和施工带来有效的技术冲击，BIM技术与建筑工程协同设计能够相互依赖、紧密联系的统一整体。协同合作是BIM的核心设计理念，同一建筑设计构件元素仅需进行输入，不同工种进行设计元素数据的共享并从不同的专业设计角度利用构件元素的信息。在这个方面上讲，协同合作在BIM中已不仅仅是简单的文件参靠。从而可以认定BIM技术能够为未来协同化和高效化设计提供有效的底层信息支持，大幅度的提升合作设计的技术含量。BIM带来技术、工作流以及及行业理念的更新和发展。因此，未来的协同设计，将不再是单纯意义上的设计交流、组织及管理手段，它将与BIM融合，成为设计手段本身的一部分。借助于BIM的技术优势，协同的范畴也将从单纯的设计阶段扩展到建筑全生命周期，需要设计、施工、运营、维护等各方的集体参与，因此具备了更广泛的意义，从而带来综合效率的大幅提升。

3 结语

随着经济和社会的快速发展，我国的建筑行业得到了蓬勃的发展。通过BIM建立科学、高效的建筑数学模型，能够促进建筑设计和施工的效率。

参考文献

[1]陈冰;英国阿尔派思路住宅——可持续住宅案例研究[J];世界建筑;2004年08期

[2]宋国彬;;可持续设计与本土化研究[J];山西建筑;2005年22期

篇14

关键词：暖通空调；节能；设计

Abstract:With the diversification, modern people's philosophy of life and way of the details, environmental requirements for buildings is increasing. Comfortable and high-quality living environment become the pursuit of the trend. Energy-saving HVAC system is no longer emerging issues. Therefore, be imperative innovation HVAC technology, the HVAC industry, new products, new technology, new materials development and innovation, plays a crucial role in the future development of architecture.

Key words:HVAC;energy-saving; design

中图分类号：TU96+2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

一、暖通空调系统能耗的构成及主要特点

随着我国国民经济的迅速发展，能源和环境问题日益凸显，城市化的飞速发展和人们生活水平的提高，使建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，部分发达国家已达到40%。建筑能耗主要包括建筑物在采暖、通风、空调、照明、电器和热水供应等需求方面的能耗，用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30%～50%，且在逐年上升。为了维持建筑物内部空气环境适宜的温湿度，现代建筑中通常采用设置暖通空调系统来保证这一需求，而所消耗的能量即为暖通空调系统的能耗。这部分能耗中包括建筑物冷热负荷引起的能耗、新风负荷引起的能耗及输送设备(风机和水泵)的能耗。

影响暖通空调系统能耗的主要因素有室外气候条件、室内设计标准、围护结构特征、室内人员及设备照明的状况以及新风系统的设置等。暖通空调系统的能耗还有几个特点，表现在：第一，系统的设计、选型、运行管理的不合理，将会降低能量使用效率。第二，维持室内空气环境所需的冷热能量品位较低且有季节性。这就使在具备条件的情况下有可能利用天然能源来满足要求，如太阳能、地热能、废热、浅层土壤蓄热等。第三，暖通空调系统涉及到的冷热量的处理通常以交换形式处理，这就可以采用冷热回收的措施来减少系统的能耗，有效利用能量。

二、暖通空调系统的节能途径

1.改善建筑保温性能。对于暖通空调系统而言，通过维护结构的（冷热负荷）空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维护结构的（冷热负荷）空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中，首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。提高系统控制水平，调整室内热湿环境参数，尽可能降低暖通空调系统能耗。

2.引进新型节能技术。影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果，改变传统的空调方式，增加辐射热，此时所需要的空气温度显著下降，一般可达到12℃～14℃，而传统方式一般在18℃～20℃，显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。

3.强化系统的运行水平。对暖通空调专业的操作人员进行培训，提高管理人员的专业水平和业务技能，使其具备必须的暖通空调基本理论常识，实行空调操作人员操作证制度，对没有达到考核要求的，应重新培训，考核合格后才能上岗。同时提高管理人员的素质，增强其责任心，这样管理人员才有能力根据室外参数的变化进行相应的调节，达到设计要求的节能效果。

三、结合设计，需要重视和探讨的几个发展方向问题

由于暖通空调技术的发展和变化，特别是建筑市场竞争激烈，业主需求日益现代化、多样化、重视国外技术的移植与引进，而节能、环保、绿色等概念的影响及我国能源结构的调整，对暖通空调设计的挑战越来越严峻。因此，如何结合设计的需要，重视相关技术，并有选择而合理的应用在我们的设计中，满足业主要求，提高设计水平，是我们必须努力做到的。

1.重视CFD技术的应用

CFD是英文Computational Fluid Dynamics（计算流体动力学）的简称。它是伴随着计算机技术、数值化计算技术的发展而发展起来的。CFD相当于“虚拟”地在计算机上做实验，用以模拟实际的流体流动与传热情况。而其基本原理则是数值求解控制流体流动和传热的微分方程，得出流体流场在连续区域上的离散分布，从而近似地模拟流动情况。

因此，CFD是一种模拟仿真技术。在暖通空调领域，近年来，经过高等院校、科研和设计单位的共同努力，在模拟予测室内外或设备内的空气或其它工质流体的流动情况的应用方面，越来越多。CFD可以对一些高大空间、公共建筑（体育场馆、大型音乐厅堂）、地铁等通风空调空间的气流组织设计，以可视化的方式将速度场、温度场，用动态或静态予以展示；对一些建筑小区或建筑群（如：CBD地区）的二次风、热环境等进行模拟分析，以求能设计出合理的建筑风环境；暖通设备的质量的提高、性能的改进，也可以借助CFD得以实现。

CFD以成本低、速度快、资料完整且可以模拟各种不同工况的特点，成为分析和竞标工程项目的有力工具。许多设计院都在奥运及相关工程中，应用了CFD分析，并配以彩色的温度场、速度场图示，得到业主好评。清华大学开发了通用三维流动与传热的数值模拟程序STACH-3，同济大学、湖南大学及北京工业大学在CFD方面也都作了不少开拓性工作。北京市建筑设计院，专用设置了CFD应用机构，用以解决重大项目投标和设计上的难题，推动了设计水平的提高。

2.重视水源热泵技术的应用