基于BIM技术的节能软件探索与研究

2018-08-24天津市建筑设计院

城市建筑空间 2018年7期

文/天津市建筑设计院张乾

张乾，天津市建筑设计院BIM设计中心高级建筑师

1 利用BIM技术实现节能计算软件的高效建模

通常在建筑节能计算过程中，往往直接通过CAD二维平面图导入节能软件，由于导入二维图纸时的信息缺失导致经常需要在节能软件中进行大量的人工修模，效率低下。随着BIM技术的广泛应用，利用Revit进行施工图正向设计是不可逆转的潮流。笔者利用BIM特有的三维信息完整性与PKPM节能和天正节能两大主流节能计算软件，通过一系列软件及插件实现以BIM模型为核心的无缝对接节能计算模型的方法，提高了工作效率，也为BIM技术在节能计算方面的分析应用开辟了新的路径。

2 节能软件与BIM模型对接

2.1 格式转化

节能软件与BIM软件的格式相互转化关系如图1所示，关系图中数字所代表的转化过程如下。

图1 节能相关设计软件相互转化关系

①为通过天正建筑T20V4.0打开需要计算的建筑平面图，点击数据中心，BIM导出，全选，选择对齐的坐标原点，输出＊.tgl天正建筑模型文件（见图2）。

②为打开TR天正建筑V3.0（天正建筑基于Revit平台二次开发的三维设计软件），点击其他工具，天正接口，导入天正，打开上一步保存的＊.tgl天正建筑模型文件，得到自动生成的Revit三维建筑模型，保存为＊.rvt文件（见图3）。

③为先安装Revit导入PKPM节能软件的插件PbecaAddinRevit.exe，右键以管理员身份运行exe文件，选择对应的Revit版本，点击“安装插件”；打开Revit软件，点击“附加模块-外部工具-导出到PBECA”，选择导出内容、路径和文件名，点击导出，另存为＊.brc文件即可（见图4）。打开PKPM节能软件，左侧菜单选“模型导入”-“三维模型导入”；在右侧操作栏选择Revit模型，选择已转好的＊.brc文件点击转换模型，点击文件管理，保存工程，另存为＊.bdl文件，即可自动生成PKPM节能计算模型（见图5）。

④为打开T R天正建筑V3.0，点击其他工具，天正接口，导出天正，另存为＊.tgl天正建筑模型文件，打开天正建筑T20V4.0，点击数据中心，BIM导入，选择上一步保存的＊.tgl文件，即可自动生成＊.dwg天正建筑CAD二维图纸。

⑤为打开PKPM节能软件，模型导入，三维模型导入，选天正5.0以上版本，浏览＊.dwg平面，转换标准层，即可将CAD图导入PKPM进行节能计算。

图2 ⋆.tgl天正建筑模型文件输出

图3 由⋆.tgl天正建筑模型文件自动生成Revit三维建筑模型的⋆.rvt文件

图4 将三维建筑模型的⋆.rvt文件导出另存为⋆.brc文件

图5 生成PKPM节能计算模型

⑥为打开天正节能，节能建模，工程管理，新建工程，点击平面图，添加图纸，即可将CAD图导入天正节能进行节能计算。

⑦为打开Revit，导入CAD，即可将CAD图导入Revit。

⑧为打开Revit，导出CAD格式，即可将Revit文件导出CAD图。

2.2 实用价值

①+②可实现＊.dwg二维天正CAD文件直接转换成＊.rvt的Revit模型文件，实现自动翻模。

③可实现用Revit正向设计施工图文件直接导入PKPM进行节能计算，避免重复建模。

①+②+③可实现＊.dwg二维天正CAD文件无缝链接PKPM建模进行节能计算，减少传统二维CAD文件直接导入PKPM节能软件因信息缺失所需对＊.bdl文件进行人工修模的工作量。

④可实现Revit三维模型导出天正建筑CAD文件，保持墙柱、门窗、楼梯等建筑构件的三维信息完整性，避免Revit模型直接导出CAD二维图纸得到的仅是分解后的二维图与传统天正CAD对接不便问题。

⑧+⑥可实现用Revit正向设计施工图文件直接导入天正节能进行节能计算，避免重复建模。

3 PKPM节能、天正节能软件与人工计算结果对比研究

在节能计算的过程中，往往会因为各计算软件内核的不同，导致计算结果存在一定偏差，而且在日常设计工作中很少会对同一个建筑使用不同节能软件，这种偏差很少被关注，以1栋层高2.8m的18层普通住宅为例，通过CAD多段线人工计算、PKPM节能软件计算及天正节能软件分别进行计算，比较3种方法采用不同计算流程时的结果误差，并进一步比较2种软件与CAD多段线人工计算方法的结果误差，用以指导工程设计。

3.1 CAD多段线人工计算

3.1.1 计算结果

层数18层，层高2.8m，标准层（屋面）面积350.11m2，标准层周长85.40m，表面积4654.27m2，体积V0为17645.54m3，体形系数0.26，节能建筑面积A0为6301.98m2。外墙门窗明细为：南侧外窗面积583.2m2，外墙（含窗）面积1164.24m2，窗墙比0.50；北侧外窗面积348.3m2，外墙（含窗）面积1164.24m2，窗墙比0.30；东、西侧相同，外窗面积345.6m2，外墙（含窗）面积987.84m2，窗墙比0.35。

3.1.2 体形系数复核

1）表面积算法1：标准层周长×层高×层数＋屋顶面积=4654.27m2。

2）表面积算法2：各朝向外墙面积和＋屋顶面积=4654.27m2。

3）体积：标准层面积×层高×层数=17645.54m3。

4）体形系数：表面积÷体积=0.26。

CAD中采用多段线拾取不含外保温的外墙结构外皮作为表面积体积的计算基准线，采用2种不同的表面积算法所得结果一致，体形系数一致。

3.2 PKPM节能软件计算

3.2.1 计算结果

层数18层，层高2.8 m，节能计算建筑面积6149.05m2，表面积4605.45m2，建筑体积17217.35m3，体形系数0.27。外墙门窗明细为：南侧外窗面积583.2m2（含透明幕墙），外墙面积1154.16m2，窗墙比0.51；北侧外窗面积348.3m2（含透明幕墙），外墙面积1154.16m2，窗墙比0.30；东、西侧相同，外窗面积345.6m2（含透明幕墙），外墙面积977.76m2，窗墙比0.35。

3.2.2 体形系数复核

1）表面积算法1：软件自动生成为4605.45m2。

2）表面积算法2：软件生成的各向外墙面积和＋屋顶面积=4654.45m2。

3）体积算法1：软件自动生成为17217.35m3。

4）体积算法2：标准层面积×层高×层数=17217.14m3。

5）体形系数算法1：软件自动生成为0.267。

6）体形系数算法2：表面积÷体积=0.267。

利用PKPM节能软件，建模时不建外保温，面积计算基线为外轮廓线，与人工计算基线一致，体形系数尽管PKPM软件本身采用2种计算方法结果一致，但与人工计算结果存在一定误差。