基于 BIM 技术的绿色建筑能耗评价 Research on Evaluation of Green Building Energy Consumption： Based on the BIM technology 杨文领 /YANG Wenling ( 浙江建设职业技术学院 建筑工程系，浙江 杭州，311231） 【摘　要】结合建设项目实际，借助问卷调查、专家访谈等方法对绿色建筑的设计及能源消耗现状进行调查分析，通过分析比较 传统技术下的建筑能耗评价方法和 BIM 技术下绿色建筑能耗评价方法，提出了基于 BIM 技术的绿色建筑能耗评价模型。在此基 础上，对具有典型特点的某建筑工程进行建筑能耗评价，验证模型的科学性和可行性。 【关键词】BIM 技术；绿色建筑；建筑能耗；评价体系 【中图分类号】TU985 【文献标识码】A 【Abstract】This paper combined with a practical construction project, analyzed the design and energy consumption of building by questionnaire survey and expert interview. By comparing the traditional building energy consumption evaluation method with the method based on BIM, the BIM-based model to evaluate the building energy consumption was proposed; Then, a typical construction project was adopted to verify scientificity and feasibility of the model。 【Keywords】BIM Technology; Green Building; Energy Consumption; Evaluation System 近年来，我国建筑能耗增长较快，约占社会总能耗的 30% 左右，已与传统 “能耗大户”工业能耗、交通能耗接近，建筑 节能刻不容缓。中共十八届五中全会提出了“创新、协调、绿色、 开放、共享”的五大发展理念，我国节能建筑将实现跨越式发展， 直接走向绿色建筑。目前，传统的建筑节能分析难以有效地指 导绿色建筑设计，而建筑能耗评价作为绿色建筑设计和评估的 重要组成部分，正逐渐成为研究热点。 1. BIM 技术在绿色建筑能耗分析评价的应用 中具有显著优势 目 前， 绿 色 建 筑 评 价 体 系 主 要 由 LEED、BREE-AM、 CASBEE、HQE，而建筑能耗评价是绿色建筑评价体系中至关 重要的环节。传统的建筑能耗模拟分析大都是在施工图阶段进 行，建筑能耗模拟的优越性无法得到体现，并且施工图阶段能 耗模拟很难对设计方案进行修改。传统的能耗模拟分析软件并 不适用于方案设计阶段进行能耗模拟分析，BIM 技术则为在方 案设计阶段进行能耗分析提供了解决方案。 传统的建筑能耗性能分析所使用的数学分析模型用于 能 耗 分 析 方 面 存 在 不 足。 比 如 基 于 CAD 模 型，Tantisevi 和 Sornsuriya[1] 认 为 耗 时 是 其 首 要 问 题。Ryan 和 Sanquist 等 [2] 认为能耗模型在建筑设计阶段作用显著，将三类 BIM 工具 （Ecotect、Green Building Studio 和 IES<VE>） 对 建 筑 仿 真 能 耗与测量能耗进行比较，发现三类软件对建筑能耗模拟精度不 同，Ecotect 最为精确。Jung 等 [3] 认为建筑能控要从 HAVC（采 暖、通风、空调系统）进行，通过 Revit 建模，辅以 HAVC， 在 Energyplus 环境下进行能耗模拟，基于遗传算法 GA 对建筑 能耗进行优化，实现 BIM 辅助下建筑节能设计的目标。Cho 等 [4] 为了得出较为精确的建筑能耗模拟，比较了 Energy Plus 和 IES （VE）两者的有效性和适用环境。结论是 Energy Plus 的使用 Urban Development Studies Vol.23 No.3 2016 亲和度更高而 VE 则更为灵活。Park 等 [5] 通过建立基于 BIM 的建筑能耗评价体系，并应用于实际案例，同时与基于 CAD 模型的评价方法比较，证明 BIM 相对于基于 CAD 的能耗模拟 优势明显。 我国绿色建筑起步较晚，绿建评价体系尚处于完善阶段， 结合 BIM 进行绿色建筑能耗评价的研究尚待深入 [6-9]。国内的 研究者也意识到 BIM 在能耗模拟上的作用，云朋 [10] 研究了 BIM 主流平台框架下的生态节能分析与设计应用。刘芳 [11] 将 绿建评估体系中各项标准逐条拆分后与 BIM 技术各项作用相结 合，为绿色建筑设计过程中建筑材料、建筑能耗、建筑环境等 计算和评估提供分析依据。李延钊 [12] 通过将南宁城市规划展 示馆的 BIM 导入能耗分析软件 Ecotect 中进行分析，并对采光， 通风进行优化，实现了 BIM 与能耗软件辅助下进行绿色节能设 计的目标。管昌生 [13] 以武汉地区某小高层办公楼为例，基于 BIM 技术建立了相应的 3D-BIM 信息模型，通过信息转换，将 该模型导入 BIM 子系统 -Ecotect 绿色建筑应用软件中，得到相 应建筑节能分析模型。因此，BIM 技术的可视化、协调性、模 拟性、优化性等特点将对推动绿色建筑能耗评价创新发展。 2. 基于 BIM 技术的绿色建筑能耗评价模型构 建 2.1 BIM 模型的构建 基于 BIM 技术的绿色建筑能耗评价及优化模型框架结构如 图 1 所示。 在 Ecotect 支持下的建筑信息模型分析，来源主要有两种： 来自 Ecotect 本身的建模以及用其他建模软件如 Revit 建立模型， 再导入 Ecotet 中进行能耗分析。 2.2 绿色建筑能耗评价体系的构建 基于文献 [14-18]，对影响绿色建筑能耗的因素进行分类和总 ·C14· 【文章编号】1006-3862(2016)03-0C14-04 统四个指标强调了节能设计的重要性，由专家针对两两比较各 指标相互重要性，其准则层对目标层形成了一级指标的判断矩 阵 A，如表 2。 表 2 一级指标的判断矩阵 A-B B1 B2 B3 B4 WA 单排序 一致性指标 B1 1 1/6 1/4 1/3 0.062 4 B2 6 1 3 5 0.559 1 λmax=4.147 CI=0.049 RI=0.89 CR=0.054 ＜ 0.1 B3 4 1/3 1 3 0.257 2 B4 3 1/5 1/3 1 0.121 3 （2）二级指标的判断矩阵及计算结果 同理，得出方案层对准则层的二级指标的判断矩阵如表 3 ～表 6 所示。 表 3 二级指标的判断矩阵（1） B1-C a1 a2 a3 a4 W1 单排序 一致性指标 a1 1 1/3 1/2 3 0.161 3 a2 3 1 5 5 0.564 1 a3 2 1/5 1 3 0.201 2 a4 1/3 1/5 1/3 1 0.074 4 λmax=4.222 CI=0.082 RI=0.89 CR=0.074 ＜ 0.1 表 4 二级指标的判断矩阵（2） 图 1 绿色建筑能耗评价及优化流程 B2-C b1 b2 b2 b4 b5 b6 b7 W2 单排序 b1 1 1/7 1/5 1/6 1/3 1/2 3 0.035 6 b2 7 1 3 2 5 6 8 0.360 1 b2 5 1/3 1 1/3 3 4 8 0.170 3 结，并设计问卷进行调研，得出建筑能耗影响因素如表 1 所示。 得出建筑能耗影响因素之后，需要进一步分析各个因素对绿色 建筑能耗的影响程度，通过找出关键因素，即为可优化指标。 拟采用 AHP 法求各项因素赋以权重，得出绿建能耗评价体系。 表 1 建筑能耗影响因素 b4 6 1/2 3 1 4 5 6 0.262 2 b5 3 1/5 1/3 1/4 1 3 4 0.090 4 1/5 1/3 1 4 0.056 5 1/6 1/4 1/4 1 0.028 7 一级影响 二级影响 b6 2 1/6 1/4 建筑规划 a 建筑朝向 a1；套型面积 a2；建 筑密度 a3；建筑布局 a4 b7 1/3 1/8 1/8 围护结构 b 供热采暖方式 c1；通风系统 c2 电气与照明系统 d 节能光源的选择 d1；照明控制管理 系统 d2；照明方式的选择 d3； 照明功率密度值 d4 λmax=7.423 CI=0.071 RI=1.32 CR=0.053 ＜ 0.1 表 5 二级指标的判断矩阵（3） 屋面传热系数 b1；外墙传热系数 b2； 外窗传热系数 b3；窗墙比 b4； 墙体保温方式 b5；遮阳系数 b6；地面热惰性 b7 供热、制冷及通风系统 c 一致性指标 B3-C c1 c2 W3 单排序 c1 1 1/8 0.11 2 c2 8 1 0.89 1 一致性指标 n=2，不需验证 表 6 二级指标的判断矩阵（4） 2.3 基于 BIM 技术的绿色建筑能耗分析及优化 通过绿色建筑评价体系对现有建筑进行评分后，将建立好 的 BIM 模型导入建筑能耗分析软件 Ecotect 进行能耗模拟及分 析，找出低分项对应的建筑指标，修改建筑信息模型中构件的 性质或尺寸，以达到提高对应评分项得分的目的，实现节能优 化。 3. 基于 BIM 技术的绿色建筑能耗评价模型的 实证研究 以某别墅项目为例，通过 Revit 建立 BIM 模型，将初步建 筑信息模型导入 Ecotect 分析建筑能耗，专家依据建筑信息及 初步能耗分析，确定各项方案层得分，找出低分项，在分析软 件中修改对应参数，再次进行能耗分析，若能耗减少，则得以 优化，据此得出新分数，估计建筑绿色水平。 3.1 基于 AHP 法确定因素权重 （1）一级指标的判断矩阵及计算结果 从建筑规划、围护结构、供热及制冷系统、电气与照明系 B4-C d1 d2 d3 d4 W4