BIM与建筑能耗模拟结合的困难以及解决方案

来源:BIM观察

2019/11/11 17:16:20

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      BIM与建筑能耗模拟结合须克服的困难以及如何解决?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( cooling load and heating load),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, Building Information Modeling) ,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:Industry Foundation Class ( IFC) 以及 Green Building( gbxml BIM) 。IFC 标准是IAI( Industry Alliance for Interoperability)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 Green Building Studio Inc.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。 Green BuildingStudio 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 Autodesk Revit 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。

      BIM与建筑能耗模拟之间应该要有更标准化的管道、转化程序及格式,且不是单一方向的。建筑能耗模拟 需要能支持各种 BIM所提供的属性,而BIM的文件格式则须更完整的定义能源仿真所需的信息。此外,建筑能耗模拟 引擎虽然一直在进步,但对最新技术以及一些细节的处理都还有改善及发展的空间。在使用软件上,理想的情形当然是用户只要按几个按键,就可以轻松转换,得到结果,甚至把结果再输回BIM模型中,透过几个按键做出可视化的效果。当然,要达成这个目标,还有很长的一段路要走,但在科技的快速发展下,应是指日可待。

      然而,软件只是工具,好用与否固然可以缩减设计的时间,但持续培养用户(工程师、建筑师等)的侦错能力与设计能力,才是永续发展的根本。当软件回报出不合理的结果时能及时发现错误,可避免后续牵一发动全身的进退维谷,进而了解如何设计才会有想要的结果,减少尝试错误道路的时间,甚至发展创新的技术。要达成永续发展的目标,人类的智能不可或缺。

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