基于BIM技术的商业建筑暖通空调系统节能研究

来源: www.sblunwen.com 发布时间:2020-03-21 论文字数:29565字
论文编号: sb2020031823140029984 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
本文是一篇建筑论文,以 BIM 技术基础进行的暖通空 调系统节能研究为暖通空调系统的节能提出了一种新的模式和路线。本文研究的以 BIM 技术为基础的暖通空调系统节能措施,建筑围护结构节
本文是一篇建筑论文,以 BIM 技术基础进行的暖通空  调系统节能研究为暖通空调系统的节能提出了一种新的模式和路线。本文研究的以 BIM 技术为基础的暖通空调系统节能措施,建筑围护结构节能、空调系统方案比较以及室内外风环境分析等方面对暖通空调系统的节能情况进行了研究,能够体现 BIM 技术在暖通空调系统节能研究方面的使用情况并将 BIM 技术及能耗交互系统推广到更广的工业建筑中[48]。本文的节能研究使用 BIM 技术的软件平台重点突出的解决了暖通空调系统节能的优化问题。在本研究中使用 BIM 技术,通过对三种方案进行研究得出最优的暖通空调方案,并与其他方案对比得出能耗降低了 30%左右,为暖通空调的系统方案提供了新的方案,并通过能耗模拟对其进行了确定。本文提出的节能研究方法可以与更多的 BIM 技术的软件进行交互,尽可能体现 BIM 技术含有数据信息众多的特点。例如把BIM 技术的实体模型导入到更专业的 CFD 模拟软件中进行更有专业性和更精准的风环境模拟:也可以把 BIM 技术的实体模型导入到到造价预算模拟软件中进行暖通空调系统的成本分析等。

第 1 章   绪论

1.1  选题背景
据前瞻性产业研究院《2013-2017 年中国智能建筑行业市场前景与投资战略规划分析报告》中,通过目前所拥有的数据表明,我国现有的建筑能耗约占社会总能耗的 33%。在所拥有的建筑中消耗能源高的建筑的占比大,由于这种建筑的增多,加剧了能源紧张危机。目前,中国的能源正在减少的问题变得越来越明显,所以节能已经成为大趋势,那么建筑节能也是必然的。现有数据显示,我国现在拥有近 400 亿 m2的建筑面积,其中 90%的建筑属于高耗能建筑,并且我国每年有近 20 亿 m2的建筑物被建立,在这其中有 95%以上依然是能耗十分多建筑。与我国气象条件相近的先进的一些国家进行比较得出,虽然我国建筑单位面积供热给予的热量虽然差不多是先进的国家新建的建筑的 3 倍左右,但在采暖期给用户带来的舒适程度却并不能达到人们的期望。目前,中国所拥有的能源消耗速度越来越快,能源问题需要引起重视,所以节约能源是必然。而建筑能耗占比很大,但往往容易被忽略,所以很多在建筑节能方面的人才,提出了在建筑方面要采取节能措施。
图 1-1   建筑能耗占比图
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1.2  选题目的及意义
由于现在的设计还停留在仅仅传统的使用 CAD(Computer Aided Design,简称 CAD)等,主要是二维设计,所以在暖通空调系统方案采用选取以及建筑的能耗模拟等方面,在实际施工中面临许多问题[5]。传统的设计模式就是依据专业的标准规范或者一些专业人士给予的指导性意见进行设计和模拟研究。由于对建筑和空调系统信息的不足,所以对暖通空调系统的节能和深化强度不够,并使暖通空调系统的能耗大幅度的提高。BIM 技术以数字形式描述了建筑物物理和功能的特征,保证了建筑全生命周期的数据资源共享和资源的可靠。通过把 BIM 技术运用到暖通空调系统设计和改善之中,能够更好地减少在设计过程中可能会碰到的数据信息不足等情况的发生。使用 BIM 技术为基础用于暖通空调系统优化设计与传统设计模式对比之后,能够发现 BIM 技术有以下几方面的特点:首先,BIM 技术能够使对建筑的节能设计体现的更加高效。使用 BIM 技术能够减少建筑能耗模拟分析中使用的资源和其他信息来源导入的情况,节约了时间成本,提升了准确性和进度。并且,使用 BIM 技术的暖通专业工程师能够在其专业领域发挥更好的协同作用,通过进行技术层面的建筑能耗模拟,能够得出更适合建筑物的节能优化措施反应给建筑的设计人员,并对建筑的实体模型实时的更改。以此来看,在建筑物设计初期,暖通空调专业的共同进行工作能够更好平衡建筑物奇特外形与能源消耗之间的矛盾。还有一点就是,使用 BIM 技术能够对暖通空调系统的设计提出更好的方案。通常情况下的暖通空调系统设计大部分都是依据标准和规范中的数据进行设计,但在实践过程中的许多数据都是能够根据实际情况进行变化的。比如根据室外环境参数变化的新风量以及实际运行产生的部分负荷等,这些数据信息都要依据仿真模拟研究得出。由此来看,传统的暖通空调系统设计方案不太能够进行十分准确的仿真和分析,且在不经意间加大了空调设施的能耗。与此同时,室内使用空调系统的空间的模拟结果需要对室内空间的热湿环境进行分析,这些分析可以对空间的温度场、湿度场和风速场等进行仿真分析,这些都需要拥有很多的建筑物的数据信息才能实现。所以利用 BIM 技术对建筑物相应的仿真分析,能够让暖通空调系统设计方案更加合理和详细。最后,BIM 技术还能够为暖通空调系统设计呈现出清晰的三维可视化模型。构建 BIM 的建筑实体模型也可以构成清晰的并拥有足够数据信息的立体模型,有效地处理了建筑所有的专业管线之间的交叉问题,设施的排布也更方便和合理[6]。不同的专业之间的相互沟通也会更加简洁有效率。在设计初期阶段能够将设备与管线排布的空间问题前置化,并得到解决,在中期的施工节能设施的安装过程的立体清晰辅助以及后期设备的维护与检修时空间能够清晰的进行检查等,BIM 都能够发挥十分重要的作用,不仅仅能提升暖通空调系统的使用能力,还能够减少大量的人力和财力的投入。使用BIM 技术为基础对暖通空调系统进行相关探索,既能够对目前传统空调系统设计过程中存在的许多不足进行解决,又能够提升暖通空调专业与其他相关专业间共同进行设计时的效率,从而使暖通空调专业在建筑节能设计的探索中发挥更重要的作用。
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第 2 章   BIM 技术

2.1 BIM 技术的介绍
BIM 就是根据工程项目的数据化参数,建立了建筑实体模型,将建筑的相关数据存储为数据形式的信息。使建筑项目中的所有参与者在其整个项目从开始至结束都能使用他们在模型中的数据,它对建设项目的工作形式做出了改变,并同时将建设效率进行提高,也降低了项目参与者的失误及自身的风险值。将有关操作和管理过程的所有数据信息集成到一个建筑实体模型中,并在美国最先开始推广。BIM 不仅对设计制图软件或制图工具进行了更新换代,而且将数据信息和工程项目的全生命周期进行了深化与更紧密的联系在一起,大大提升了工程项目的数据之间的相互联系的情况以及数据在各方的相互移交的能力。按照住建部建立的标准而对 BIM 的定义,BIM 就是在工程项目的整个过程中,其具有的数据信息的共享数字化诠释,并具备四大特色,为可视化、数据化、协调性以及模拟性分别为:
(1)可视化
在建立的实体模型中,项目的整个进程是直观的,包含工程的规划与设计阶段,施工阶段,经营运行和维护阶段,不但能够显示效果图,而且可以在整个项目的设计、施工和经营运行阶段进行交流、探讨和进行决定。
(2)数据化
通过使用 BIM 技术能够实现对工程项目的数据化管理,从而实现在工程项目的全过程中产生的、所具有的数据进行有效存储,快速并精准的进行相关模拟和计算,有助于项目的信息化管理。如通过 BIM 快速、精确地计算出数量、金额等,大大加快了项目进程,它还提供有效的计算,精确的数字信息和科学的模拟分析能力。相对于传统的依赖经验和个人能力的管理地位,它可以实现项目的细化和企业的精确控制。
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2.2 BIM 技术在不同阶段的应用
2.2.1  规划
在开展建筑立项与规划方面的工作时,要对 BIM 技术的使用有足够的重视,这样能够提升建筑的设计人员在这些方面的工作进度,确保建筑项目的立项与规划更加有效。首先,在 BIM 的基础上,能够有助于在空间上对项目的建设区域进行实地了解分析,并与其立项及规划要求进行结合,对具体的现场状况、周围地形、植物的种类等客观因素进行研究分析,得到相关的建筑方位信息以及周边环境等方面的数据情况,为建筑立项与规划情况提供参考数据,为相关工作的高效开展提供保障;其次,在 BIM 技术的基础上进行建筑的立项与规划,能够实现在立体空间内的详细数据模拟排布,找出对应的影响事物并加以改善,使建筑立项与规划状况呈现良好的情况。
2.2.2  设计
在建筑项目最初设计阶段,通常会通过建立实体数据模型对项目性能进行仿真分析(如风环境、光环境、声环境等),使用 BIM 技术建立的实体模型由建筑学、结构、水暖电等专业共同完成,水暖电三个专业可以在已有的具有建筑结构专业的 BIM 实体模型的基础上,使用 Revit MEP 三维设计软件构建三个专业共同的 BIM 机电模型[23]。使用 BIM 相关模拟分析软件进行项目所有情况下的分析,并与业主的要求和相关规范标准相结合,并对设计形式的合理情况进行评估。同时以 BIM 技术为基础的造价模式更加方便快捷,有助于项目方案的深化和工程项目时间的把握。并且在施工图设计阶段,在 BIM 技术的基础上构建的实体模型,使用 BIM 技术的相关碰撞检查软件以及部分专业标准进行碰撞检查,得到碰撞检查报告,进行管道的深化设计,为后期项目施工打下坚实的基础,减少资源的浪费、返工情况,剪短工期,控制投资[24]。
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第 3 章   基于 BIM 技术的研究框架 ...................... 20
3.1  技术路线 ................................ 20
3.2  技术支持 .................................... 21
第 4 章   工程案例 ................................ 26
4.1  工程概况 ........................................ 26
4.2  气候分析 .................................... 28
第 5 章   结论与展望 ...................................... 44
5.1  总结 ....................................... 44
5.2  展望 ....................................... 44

第 4 章   工程案例

4.1  工程概况
该商业建筑项目位于吉林省长春市,总体用地面积为 54926.58 平方米,地上3 层,项目包含超市、室内步行街、宝贝王、健身房、大玩家、影城等。选取其中二层进行空调系统的节能应用研究,面积为 21252.59 平方米。
图 4-1   商业建筑整体 Revit 模型
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第 5 章   结论与展望

5.1  总结
以 BIM 技术基础进行的暖通空  调系统节能研究为暖通空调系统的节能提出了一种新的模式和路线。本文研究的以 BIM 技术为基础的暖通空调系统节能措施,建筑围护结构节能、空调系统方案比较以及室内外风环境分析等方面对暖通空调系统的节能情况进行了研究,能够体现 BIM 技术在暖通空调系统节能研究方面的使用情况并将 BIM 技术及能耗交互系统推广到更广的工业建筑中[48]。本文的节能研究使用 BIM 技术的软件平台重点突出的解决了暖通空调系统节能的优化问题。
在本研究中使用 BIM 技术,通过对三种方案进行研究得出最优的暖通空调方案,并与其他方案对比得出能耗降低了 30%左右,为暖通空调的系统方案提供了新的方案,并通过能耗模拟对其进行了确定。本文提出的节能研究方法可以与更多的 BIM 技术的软件进行交互,尽可能体现 BIM 技术含有数据信息众多的特点。例如把BIM 技术的实体模型导入到更专业的 CFD 模拟软件中进行更有专业性和更精准的风环境模拟:也可以把 BIM 技术的实体模型导入到到造价预算模拟软件中进行暖通空调系统的成本分析等。
现在有很多的建筑行业的应用软件都在向 BIM 技术的方向的进行研发,伴随BIM 技术向前继续发展,模型进行更广泛的应用会得到更好的解答。建筑实体模型的含义就是现代化设备及技术构建三维模型数据库,是将建筑物的实际性质和具有的性质进行数据化表达,是一个工程项目从规划至施工以及后期运维阶段的整个项目过程中的全专业的数据,构建了一个由不同专业进行共同设计与数据之间能够沟通的平台,使得设计的实体模型都是依照真实的数据进行模拟,极大的提高了设计质量和工作速率。现在社会的建筑数量在不断的增加,人民对于自己生活的环境舒适度的标准也在不断提升,建筑物的能源消耗也在不断增长,对建筑的节能研究现在变为整个建筑行业的必然趋势[49]。面对愈发严峻的可再生资源的逐渐减少以及我们所生存的环境的污染问题,绿色建筑越来越被大家所熟知。建立绿色建筑,减少建筑能耗已经变成整个建筑行业中,暖通空调方面的发展前景。
参考文献(略)

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