建筑節(jié)能技術(shù)在老舊小區(qū)改造中的應(yīng)用

李奕帆 侯洪彬 張曼 文均 王路達(dá)

摘 要：隨著世界建筑的發(fā)展，建筑節(jié)能逐漸成為大家關(guān)注的熱點(diǎn)話題，同時(shí)也是建筑領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文通過對(duì)國內(nèi)現(xiàn)存一些老舊小區(qū)現(xiàn)狀的分析，結(jié)合舊房改造中常見措施的使用，探討如何基于BIM技術(shù)，推進(jìn)建筑節(jié)能技術(shù)在老舊小區(qū)改造中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：老舊小區(qū);建筑節(jié)能;外圍護(hù)結(jié)構(gòu)

一、研究背景及意義

1.1我國發(fā)展建筑節(jié)能技術(shù)的必要性與趨勢(shì)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們毫無節(jié)制的進(jìn)行開發(fā)建設(shè)，對(duì)周圍環(huán)境造成了影響。大量的建筑活動(dòng)，不僅侵占了土地資源，而且對(duì)周圍的居民生活造成了嚴(yán)重困擾。隨著我國城市化水平不斷提高和人民對(duì)建筑舒適度的重視;為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，發(fā)展節(jié)能建筑、研究節(jié)能技術(shù)的是中國可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

建筑能耗是我國每年能源消耗的30%，因此發(fā)展建筑節(jié)能技術(shù)成為重中之重。我國在建筑節(jié)能方面的工作與發(fā)達(dá)國家相比開始較晚，與建筑節(jié)能相關(guān)法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)等并不完善。隨著近些年我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，我國每年新增建筑面積幾乎達(dá)到了全世界建筑面積的一半，建筑能耗總量呈逐年上升趨勢(shì)。因此國家對(duì)于建筑節(jié)能建設(shè)投入的資金不斷加大，政策層面也相繼出臺(tái)相關(guān)法律法規(guī)，建筑市場(chǎng)的規(guī)范運(yùn)行機(jī)制也在不斷完善。

1.2我國老舊小區(qū)居住建筑節(jié)能現(xiàn)狀

根據(jù)我國各地大致相同的界定，老舊小區(qū)一般是指1990年以前建成的小區(qū)，而且這些小區(qū)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不高、設(shè)施設(shè)備較落后、功能配套不完善、沒有建立有效的管理機(jī)制[1]。經(jīng)過了二三十年的使用，小區(qū)內(nèi)居住建筑的墻面、屋面以及樓道門窗等外圍護(hù)結(jié)構(gòu)破損老化比較嚴(yán)重，保溫隔熱效果不佳。

由于許多老舊小區(qū)在進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)使用的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范版本較低、綠色建筑理念缺乏、建筑材料與技術(shù)條件有限等原因，老舊小區(qū)中居住建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能較差，并會(huì)產(chǎn)生較大的能耗。而且現(xiàn)在正在進(jìn)行的老舊小區(qū)改造工程中，普遍采用的解決措施單一，主要是以加設(shè)保溫層為主，而且統(tǒng)一的模板并不能準(zhǔn)確地滿足不同建筑的節(jié)能需求。

二、研究方法和內(nèi)容

2.1 BIM和數(shù)據(jù)庫

BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling），是建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程的新工具[2]。BIM是建立三維模擬圖形，將二維平面時(shí)代帶入到三維立體時(shí)代，并利用數(shù)字化模型技術(shù)，為該模型提供信息資源。不僅含有建筑幾何建構(gòu)信息，更有非構(gòu)件信息。通過這些數(shù)據(jù)完整的建筑模型，能提升信息集成化能力，從而為三維建筑方提供信息交換與共享平臺(tái)。

Autodesk Ecotect Analysis軟件是可持續(xù)設(shè)計(jì)及分析工具，是一個(gè)對(duì)建筑性能分析的軟件，能夠提高現(xiàn)有建筑和新建建筑設(shè)計(jì)的性能。用戶可以利用該軟件模擬并分析真實(shí)環(huán)境下建筑的能耗、熱工性能、日照、水耗等性能，還能夠計(jì)算建筑的日照、陰影、采光等因素對(duì)環(huán)境的影響。在建筑的概念設(shè)計(jì)階段，該軟件是可持續(xù)建筑設(shè)計(jì)及分析的得力工具。

數(shù)據(jù)庫，相當(dāng)于電子化的文件柜，可視為電子文件的存儲(chǔ)站，用戶可以根據(jù)自身需求對(duì)文件柜中的電子文檔進(jìn)行新增、截取、更新簡(jiǎn)略等操作。同時(shí)，創(chuàng)建好的數(shù)據(jù)庫可以為多個(gè)用戶所共享，并盡可能以減小冗余度的方式將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在一起，形成與應(yīng)用程序彼此獨(dú)立的數(shù)據(jù)集合[3]。

2.2 研究方法

在進(jìn)行老舊小區(qū)節(jié)能改造中，可以將BIM模型導(dǎo)入到建筑節(jié)能分析軟件中，從而得出建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù)。再通過得到的數(shù)據(jù)，計(jì)算出建筑各朝向的窗墻面積比、建筑物的體形系數(shù)等數(shù)據(jù)。通過對(duì)比節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，從而判斷老舊小區(qū)是否滿足相關(guān)節(jié)能要求。設(shè)計(jì)人員根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果及時(shí)對(duì)改造方案做出修改意見，并通過不同方案在各方面優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比，從而獲得最優(yōu)改造方案。

2.3建筑節(jié)能技術(shù)在老舊小區(qū)改造中的應(yīng)用

選取華北地區(qū)各市的老舊小區(qū)中的居住建筑，分析建筑現(xiàn)狀并對(duì)其建筑保溫、建筑防熱通風(fēng)、建筑日照三大方面進(jìn)行研究分析。

首先，分析研究二維圖紙信息，將其分為外墻保溫措施、屋面保溫措施、窗戶的選型以及建筑材料四類，利用BIM技術(shù)建立建筑模型（如圖 5所示）。

然后根據(jù)ECOTECT軟件對(duì)模型熱工、日照、光環(huán)境等方面進(jìn)行分析。通過綜合分析得到的數(shù)據(jù)，獲得更加直觀的節(jié)能現(xiàn)狀。在對(duì)建筑進(jìn)行節(jié)能改造研究時(shí)，充分考慮建筑的限制條件以及規(guī)范，針對(duì)不同類別的建筑分別提出不同的改造方案。

之后對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行討論，對(duì)于不同的節(jié)能問題找出關(guān)鍵原因并提出相應(yīng)的改造方案。并且再次利用節(jié)能分析軟件對(duì)改造方案進(jìn)行模擬計(jì)算，如果結(jié)果仍舊不理想將不斷更改方案，直至滿足節(jié)能要求。

最后對(duì)滿足節(jié)能要求的方案進(jìn)行分析，匯總結(jié)構(gòu)或材料的優(yōu)化措施，將這些優(yōu)化措施與節(jié)能措施分類整理。將這些數(shù)據(jù)分類匯總存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，為其他居住建筑改造提供經(jīng)驗(yàn)值，提高工作效率。

三、總結(jié)展望

將此技術(shù)應(yīng)用于老舊小區(qū)的改造中，不僅可以緩解資源緊缺問題，還能夠優(yōu)化改造進(jìn)程，為待改造建筑提出專屬方案，從而提高改造效率并減少不必要的浪費(fèi)，更使得居住建筑更加宜居，提高大眾幸福感。建筑節(jié)能技術(shù)能夠有效緩解我國能源資源緊張的現(xiàn)狀，促進(jìn)能源節(jié)約和高效利用，加快實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展，提高人民群眾的生活質(zhì)量。我們應(yīng)不斷探索新方法、新技術(shù)來滿足節(jié)能需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊鴻揚(yáng)，城市老舊居住小區(qū)“微改造”模式的探討[J]. 建材與裝飾 2018.

[2] 王津紅，黃向陽，舊建筑改造中BIM技術(shù)應(yīng)用研究[C].信息·模型·創(chuàng)作——2016年全國建筑院系建筑數(shù)字技術(shù)教學(xué)研討會(huì)論文集 2016.

[3] 陳華，王鵬凱，鄧?yán)誓?，基于BIM數(shù)據(jù)庫的施工信息管理[J]，廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào) 2017.

基金項(xiàng)目：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)2019009）

作者簡(jiǎn)介：李奕帆（1999-），女，漢，河北邢臺(tái)人，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院城鄉(xiāng)規(guī)劃系（河北保定071000）

侯洪彬（1998-），男，漢，河北滄州人，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院城鄉(xiāng)規(guī)劃系（河北保定071000）

張曼（1999-），女，漢，河北廊坊人，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院城鄉(xiāng)規(guī)劃系（河北保定071000）

文均（1998-），女，漢，河北廊坊人，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院建筑系（河北保定071000）

王路達(dá)（1996-），男，漢，河北保定人，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院規(guī)劃系（河北保定071000）