基于BIM技術的節能軟件探索與研究

文/天津市建筑設計院 張 乾

張 乾，天津市建筑設計院BIM設計中心高級建筑師

1 利用BIM技術實現節能計算軟件的高效建模

通常在建筑節能計算過程中，往往直接通過CAD二維平面圖導入節能軟件，由于導入二維圖紙時的信息缺失導致經常需要在節能軟件中進行大量的人工修模，效率低下。隨著BIM技術的廣泛應用，利用Revit進行施工圖正向設計是不可逆轉的潮流。筆者利用BIM特有的三維信息完整性與PKPM節能和天正節能兩大主流節能計算軟件，通過一系列軟件及插件實現以BIM模型為核心的無縫對接節能計算模型的方法，提高了工作效率，也為BIM技術在節能計算方面的分析應用開辟了新的路徑。

2 節能軟件與BIM模型對接

2.1 格式轉化

節能軟件與BIM軟件的格式相互轉化關系如圖1所示，關系圖中數字所代表的轉化過程如下。

圖1 節能相關設計軟件相互轉化關系

①為通過天正建筑T20V4.0打開需要計算的建筑平面圖，點擊數據中心，BIM導出，全選，選擇對齊的坐標原點，輸出＊.tgl天正建筑模型文件（見圖2）。

②為打開TR天正建筑V3.0（天正建筑基于Revit平臺二次開發的三維設計軟件），點擊其他工具，天正接口，導入天正，打開上一步保存的＊.tgl天正建筑模型文件，得到自動生成的Revit三維建筑模型，保存為＊.rvt文件（見圖3）。

③為先安裝Revit導入PKPM節能軟件的插件PbecaAddinRevit.exe，右鍵以管理員身份運行exe文件，選擇對應的Revit版本，點擊“安裝插件”；打開Revit軟件，點擊“附加模塊-外部工具-導出到PBECA”，選擇導出內容、路徑和文件名，點擊導出，另存為＊.brc文件即可（見圖4）。打開PKPM節能軟件，左側菜單選“模型導入”-“三維模型導入”；在右側操作欄選擇Revit模型，選擇已轉好的＊.brc文件點擊轉換模型，點擊文件管理，保存工程，另存為＊.bdl文件，即可自動生成PKPM節能計算模型（見圖5）。

④為打開T R天正建筑V3.0，點擊其他工具，天正接口，導出天正，另存為＊.tgl天正建筑模型文件，打開天正建筑T20V4.0，點擊數據中心，BIM導入，選擇上一步保存的＊.tgl文件，即可自動生成＊.dwg天正建筑CAD二維圖紙。

⑤為打開PKPM節能軟件，模型導入，三維模型導入，選天正5.0以上版本，瀏覽＊.dwg平面，轉換標準層，即可將CAD圖導入PKPM進行節能計算。

圖2 ?.tgl天正建筑模型文件輸出

圖3 由?.tgl天正建筑模型文件自動生成Revit三維建筑模型的?.rvt文件

圖4 將三維建筑模型的?.rvt文件導出另存為?.brc文件

圖5 生成PKPM節能計算模型

⑥為打開天正節能，節能建模，工程管理，新建工程，點擊平面圖，添加圖紙，即可將CAD圖導入天正節能進行節能計算。

⑦為打開Revit，導入CAD，即可將CAD圖導入Revit。

⑧為打開Revit，導出CAD格式，即可將Revit文件導出CAD圖。

2.2 實用價值

①+②可實現＊.dwg二維天正CAD文件直接轉換成＊.rvt的Revit模型文件，實現自動翻模。

③可實現用Revit正向設計施工圖文件直接導入PKPM進行節能計算，避免重復建模。

①+②+③可實現＊.dwg二維天正CAD文件無縫鏈接PKPM建模進行節能計算，減少傳統二維CAD文件直接導入PKPM節能軟件因信息缺失所需對＊.bdl文件進行人工修模的工作量。

④可實現Revit三維模型導出天正建筑CAD文件，保持墻柱、門窗、樓梯等建筑構件的三維信息完整性，避免Revit模型直接導出CAD二維圖紙得到的僅是分解后的二維圖與傳統天正CAD對接不便問題。

⑧+⑥可實現用Revit正向設計施工圖文件直接導入天正節能進行節能計算，避免重復建模。

3 PKPM節能、天正節能軟件與人工計算結果對比研究

在節能計算的過程中，往往會因為各計算軟件內核的不同，導致計算結果存在一定偏差，而且在日常設計工作中很少會對同一個建筑使用不同節能軟件，這種偏差很少被關注，以1棟層高2.8m的18層普通住宅為例，通過CAD多段線人工計算、PKPM節能軟件計算及天正節能軟件分別進行計算，比較3種方法采用不同計算流程時的結果誤差，并進一步比較2種軟件與CAD多段線人工計算方法的結果誤差，用以指導工程設計。

3.1 CAD多段線人工計算

3.1.1 計算結果

層數18層，層高2.8m，標準層（屋面）面積350.11m2，標準層周長85.40m，表面積4654.27m2，體積V0為17645.54m3，體形系數0.26，節能建筑面積A0為6301.98m2。外墻門窗明細為：南側外窗面積583.2m2，外墻（含窗）面積1164.24m2，窗墻比0.50；北側外窗面積348.3m2，外墻（含窗）面積1164.24m2，窗墻比0.30；東、西側相同，外窗面積345.6m2，外墻（含窗）面積987.84m2，窗墻比0.35。

3.1.2 體形系數復核

1）表面積算法1：標準層周長×層高×層數＋屋頂面積=4654.27m2。

2）表面積算法2：各朝向外墻面積和＋屋頂面積=4654.27m2。

3）體積：標準層面積×層高×層數=17645.54m3。

4）體形系數：表面積÷體積=0.26。

CAD中采用多段線拾取不含外保溫的外墻結構外皮作為表面積體積的計算基準線，采用2種不同的表面積算法所得結果一致，體形系數一致。

3.2 PKPM節能軟件計算

3.2.1 計算結果

層數18層，層高2.8 m，節能計算建筑面積6149.05m2，表面積4605.45m2，建筑體積17217.35m3，體形系數0.27。外墻門窗明細為：南側外窗面積583.2m2（含透明幕墻），外墻面積1154.16m2，窗墻比0.51；北側外窗面積348.3m2（含透明幕墻），外墻面積1154.16m2，窗墻比0.30；東、西側相同，外窗面積345.6m2（含透明幕墻），外墻面積977.76m2，窗墻比0.35。

3.2.2 體形系數復核

1）表面積算法1：軟件自動生成為4605.45m2。

2）表面積算法2：軟件生成的各向外墻面積和＋屋頂面積=4654.45m2。

3）體積算法1：軟件自動生成為17217.35m3。

4）體積算法2：標準層面積×層高×層數=17217.14m3。

5）體形系數算法1：軟件自動生成為0.267。

6）體形系數算法2：表面積÷體積=0.267。

利用PKPM節能軟件，建模時不建外保溫，面積計算基線為外輪廓線，與人工計算基線一致，體形系數盡管PKPM軟件本身采用2種計算方法結果一致，但與人工計算結果存在一定誤差。

3.3 天正節能軟件計算

3.3.1 計算結果

天正節能軟件計算結果如圖6所示。

3.3.2 體形系數復核

1）表面積算法1：軟件自動生成為4654.27m2。

2）表面積算法2：軟件生成的各向外墻面積和＋屋頂面積=4917.45m2。

3）體積算法1：軟件自動生成為17645.75m3。

4）體積算法2：標準層面積×層高×層數=17645.74m3。

5）體形系數算法1：4654.27/17645.75=0.264。

6）體形系數算法2：4917.45/17645.74=0.279。

利用天正節能軟件，采用2種計算方法體形系數結果存在一定程度誤差，但與人工計算結果0.26基本一致。

4 結語

由于節能計算軟件采用計算內核的不同，會導致一定程度的計算誤差，且由于其非公開性，目前尚不明確產成這種誤差的根本原因，而采用CAD多段線人工計算方法可確保得到相對精確的計算結果。

圖6 天正節能軟件計算結果