基于BIM技术的建筑节能设计软件研制及应用

【摘要】：中国拥有世界上最大的建筑市场，全国房屋总面积已超过400亿平方米，我国每年新增建筑面积将达到16－20亿平方米，到2020年我国新增建筑面积将达到200亿平方米。另一方面，我国建筑单位建筑面积能耗是发达国家的2-3倍以上，大多数建筑都属于高能耗建筑。严峻的事实表明在我国推进建筑节能已刻不容缓。但是当前我国的建筑节能设计软件不能直接使用建筑设计软件的二维或三维形式的设计结果，这使得建筑节能设计人员需要耗费掉大量时间和精力来进行人工建模工作以输入建筑模型，频繁的设计变更又将使得这种建模工作越来越繁重。为解决这个问题，需要一个数字化的建筑模型以及基于此模型的建筑节能设计工具。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术正是为节能设计人员提供了这样一个数字化的建筑模型，基于BIM技术的建筑节能设计软件可有效地解决当前建筑节能设计存在的问题。 本研究作为“基于BIM技术的建筑节能设计软件系统”的中后期研究工作，其目的在于，在已有研究成果的基础上，基于BIM技术，结合当前最先进的能耗模拟内核EnergyPlus，依据我国建筑节能设计规范，研制基于BIM技术的建筑节能设计软件。 首先，通过文献调研和软件调研，完善了基于BIM技术的建筑节能设计软件的系统功能需求；其次，进一步分析IFC标准和IDF数据格式，以信息模型为基础，建立转换的关键算法，最终完善由IFC数据向IDF数据转换的机制；再次，对软件系统进行了遮阳和热桥两个方面的功能扩展和数据转换分析；然后，对系统的流程和模型进行了调整，完成新加的模块的开发并最终完成原型系统；最后，将开发完成的软件原型系统应用于实际工程，用以验证基于BIM技术的建筑节能设计软件的可用性。 结果表明，基于BIM技术的建筑节能设计软件原型系统可用于我国公共建筑的节能设计工作。上述研究成果为研制我国下一代建筑节能设计软件奠定了坚实的基础。 【关键词】：建筑节能设计软件 IFC标准 IDF数据 BIM
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU201.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 引言9-25
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究目的、内容和意义10-11
• 1.3 文献综述11-22
• 1.3.1 建筑节能设计标准、规范和法规11-12
• 1.3.2 BIM 与 IFC 标准概述12-13
• 1.3.3 建筑能耗分析内核及基于 EnergyPlus 的软件研究13-15
• 1.3.4 主要节能设计软件概述15-17
• 1.3.5 BIM 技术和 IFC 标准在节能相关领域的研究情况17-18
• 1.3.6 IFC-IDF 的数据转换已有研究18-21
• 1.3.7 研究室已进行的工作21-22
• 1.4 研究重点、难点及技术路线22-23
• 1.4.1 研究重点22-23
• 1.4.2 研究难点23
• 1.4.3 技术路线23
• 1.5 论文内容构成及章节安排23-25
• 第2章 基于 BIM 技术的建筑节能设计软件需求分析25-37
• 2.1 概述25
• 2.2 现行建筑节能设计软件的功能分析25-34
• 2.2.1 现行建筑节能设计软件的功能特征25-33
• 2.2.2 现行节能设计软件的基本特征和问题33-34
• 2.3 系统需求34-36
• 2.3.1 基于 BIM 技术的建筑节能设计软件的功能需求34-36
• 2.3.2 建筑节能设计信息需求模型36
• 2.4 小结36-37
• 第3章 由 IFC 数据向 IDF 数据几何转换机制的完善37-46
• 3.1 概述37
• 3.2 建筑节能设计信息模型的调整37-41
• 3.2.1 基于 IFC 标准的建筑节能设计信息模型的调整37-38
• 3.2.3 基于 IDF 数据格式的建筑节能设计信息模型的调整38-41
• 3.3 转换机制的关键算法41-44
• 3.3.1 基本原理41
• 3.3.2 由三维实体模型生成特征表面模型的算法41-42
• 3.3.3 热区不闭合情况的处理的算法42-43
• 3.3.4 内外边界识别的算法43-44
• 3.4 小结44-46
• 第4章 功能扩展分析及数据转换机制46-64
• 4.1 概述46
• 4.2 门窗遮阳功能扩展及数据转换机制46-59
• 4.2.1 遮阳及其重要性46-47
• 4.2.2 窗户外遮阳的转换机制47-50
• 4.2.3 窗户自遮阳的转换机制50-58
• 4.2.4 计算总体遮阳系数的算法58-59
• 4.3 热桥功能扩展分析59-63
• 4.3.1 常见的热桥形式59-60
• 4.3.2 热桥的 IFC 表达方式60-61
• 4.3.3 计算考虑热桥的围护结结传热系数61-62
• 4.3.4 常见热桥形式的自动结露验证算法62-63
• 4.4 小结63-64
• 第5章 系统进一步设计与开发实现64-76
• 5.1 概述64
• 5.2 系统工作流程和功能模块的调整64-67
• 5.2.1 系统工作流程的调整64-65
• 5.2.2 系统功能模块的调整65-67
• 5.3 系统新增界面设计67-72
• 5.4 系统新增数据库设计72-73
• 5.5 关键技术73-75
• 5.5.1 自动生成参照建筑进行权衡判断73-74
• 5.5.2 加入空调系统74-75
• 5.6 小结75-76
• 第6章 系统在示范工程中的应用76-88
• 6.1 概述76
• 6.2 示范工程概况76-77
• 6.3 系统应用过程77-87
• 6.3.1 新建或打开节能项目77
• 6.3.2 项目基本设置77-78
• 6.3.3 初步验算78-79
• 6.3.4 构造设置79-80
• 6.3.5 热桥设置80-81
• 6.3.6 检查规范指标81-82
• 6.3.7 运行设置82-83
• 6.3.8 高级验算83-85
• 6.3.9 生成报告书85-87
• 6.4 应用效果87
• 6.6 本章小结87-88
• 第7章 结论与展望88-90
• 7.1 成果与结论88-89
• 7.2 后续工作建议和展望89-90
• 参考文献90-95
• 致谢95-97
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果97

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

福建省建筑节能设计分析软件的开发与研究    黄汉东;

BIM的历史    杰里·莱瑟林;王新;

建筑热桥研究现状与展望    孙大明;周海珠;田慧峰;

从建筑遮阳设计谈绿色建筑技术    彭俊;

建筑全能耗分析软件Energy Plus及其应用    潘毅群 ,吴刚 ,Volker Hartkopf

EnergyPlus建筑能耗分析软件汉化用户应用界面的开发    刘俊杰 ,刘洋 ,朱能

基于BIM技术的施工企业信息资源利用系统研究    陆宁

基于BIM技术的建筑成本预算软件系统模型研究    娄喆

软件热模型影响负荷计算结果的比较研究    简毅文;王瑞锋;

地铁屏蔽门环控系统制冷机组能耗计算及选型比较    李昊翔;吴喜平;于连广;彭博;

浅谈高层住宅建筑外保温工程施工中热桥问题的处理    张学著;

地铁排热风井对地铁车站冷却塔运行影响的模拟分析    任国均;吴喜平;李昊翔;张君瑛;

EnergyPlus能耗模拟软件及其应用工具    冯晶琛;丁云飞;吴会军;

喷射聚合物保温砂浆在外墙加固节能中的应用    张学伟;刘卫东;钟海荣;邹文宝;肖煌俊;

市政工程设计中BIM技术的发展前景    印明;

建筑协同设计的模型视图管理应用研究    周成;邓雪原;

科技部节能示范楼的节能效果分析    王雪梅;吴醒龙;

夏热冬冷地区不同玻璃类型幕墙对建筑能耗影响的模拟分析    程建杰;张小松;龚延风;

基于BIM技术的建筑工程预算软件框架设计    马智亮;张修德;邱世勋;魏振华;王鹏翊;

夏热冬冷地区人员行为对住宅建筑能耗的影响研究    李楠

基于BIM技术的施工企业信息资源利用系统研究    陆宁

蒸汽型双效溴化锂吸收式热泵机组性能及优化研究    杨筱静

建筑冷热源系统自适应优化控制模型的研究    颜永民

建设项目隐性环境影响评价的量化研究    帅小根

西藏高原低能耗居住建筑构造体系研究    桑国臣

铁路客运站候车环境与能耗研究    马卫武

节能建筑模块化体系设计与评价及仿真优化方法研究    黄茜

用于海水源热泵系统的抛管式换热器优化研究    俞洁

寒冷地区居住建筑体型设计参数与建筑节能的定量关系研究    张海滨

武汉公共建筑能耗定额制定与建筑能效等级认证体系的研究    胡勇

地板辐射供冷系统特性研究    黎艳

北京市CBD核心区热电冷联产系统优化配置研究    梁丽君

夏热冬冷地区铁路客站围护结构节能优化研究    邓勤犁

动态负荷下天然气冷热电联供系统运行优化    李政义

“空气层”在湖南地区建筑外围护结构中的保温隔热作用研究    黄友生

膨胀珍珠岩与玻化微珠配制无机保温砂浆的研究    张训

中央空调系统变水温调节可适用域的研究    唐娟

航站楼供冷站系统的仿真与优化控制    张旭豪

基于BIM技术的建筑节能设计软件系统研制    冯妍

超限高层建筑工程数据库及Bayes知识发现    梁本亮;吕西林;王增忠;

住宅建筑构造柱热桥采暖能耗的分析    刘学来,李永安,李常河

热桥对寒区砌体结构建筑节能效果影响    张淑红

建筑热桥的数值模拟与实验研究    南艳丽;冯雅;谷晋川;王磊;

高层建筑中遮阳与艺术相结合的探讨    谢浩,刘晓帆

严寒地区冬季室内结露问题分析    刘岩松

灰色系统预测在工程材料价格中的应用    李佑莲;

采用单价法编制施工图预算的步骤和程序    吴岭

以西安地区为例谈教学建筑的遮阳设计    刘明娟;张永生;王洪光;

利用灰色系统算法对项目投标报价材料价格预测    曹波;廖伟权;曹琳;

基于IFC标准和工程信息模型的建筑施工4D管理系统——第十四届全国结构工程学术会议特邀报告    张建平;曹铭;张洋;

IFC模型中建筑信息的描述与获取方法    张剑涛;刁波;唐春凤;张汉义;

建筑信息化平台——从PKPM模型到IFC模型的数据交换    唐春凤;刁波;张剑涛;张汉义;

面向对象数据库技术与建筑参数化建模    宣云干;刘永刚;

基于网络的建筑工程4D施工管理系统    张建平;郭杰;吴大鹏;张洋;

建设工程生命周期信息管理（BLM）的理论与实现方法研究    李永奎

复合墙体热工特性与能耗分析    王海燕

基于BIM的建筑工程信息集成与管理研究    张洋

工程量清单计价模式下的工程项目成本管理研究    王永萍

建筑施工企业数据仓库与数据挖掘技术的应用与研究    马天一

大型冶金建设项目的进度控制和预测模型    梁森

商务智能的实施策略研究及其应用    李林杰

下一代建筑节能设计系统建模及BIM数据管理平台研究    赵毅立

基于BIM技术的建筑成本预算软件系统模型研究    娄喆

广东建筑节能现状与发展对策    劳应勋;

建筑节能设计的现状与未来    

浅议建筑节能监理工作    戎朝晖;

建筑节能设计的一般途径    邵力权;

天津加强建筑节能专项检查 促进工程质量提高    王月辛;

福建省建筑节能“十一五”专项规划    

进一步加大推进发展节能省地型建筑的工作力度——访建设部总工程师王铁宏    齐继禄;

建筑节能设计浅析    袁炳堂;

浅谈对节能建筑的认识    贺玉;

行业动态与资讯    

基于BIM技术的建筑节能设计软件开发研究    邱相武;赵志安;邱勇云;

“建筑节能设计方法与模拟分析软件的实际检验”课题成果综述    北京市建筑设计研究院课题组;

建筑节能设计执行中的反思    王伟;

《湖南省公共建筑节能设计标准》即将颁布执行    

建筑节能设计的重要环节    刘敏;

浅谈建筑节能设计    宋宇飞;

生态型新校区的建筑节能设计规划    杨嘉;吴祥生;庄春龙;

BIM-推动无限延续的行业创新    李邵建;

BIM在钢结构加工制造的应用    沈峰;曹洁华;

我国BIM的现状和对策    刘西拉;

上半年建筑节能设计率100%    记者 蔡菡　实习生 谢文倩

江苏将实施《公共建筑节能设计标准》    驻江苏记者 许竹　通讯员 赵怀民 张杰

现代建筑节能设计研究    李冀 新疆有色冶金设计研究院有限公司

我市新建建筑节能设计执行率和建造实施率均达100%    记者 胡锐

执行建筑节能设计标准率达90%    记者 田逢春

北京将率先实施75%居住建筑节能设计标准    马力 张英

地区明确民用建筑节能设计要求    本报记者 徐栋 通讯员 全宗来 张芳

新建建筑节能设计全覆盖    记者 吴量亮

主被动建筑节能设计    北京梁开建筑设计事务所执行合伙人 总建筑师 开彦

武陵源区建筑节能设计率达100%    杨贵兰

湿热地区通信基站建筑节能设计策略与技术    陈沂

SIAH1与Bim在乳腺癌中的表达及意义    温媛媛

糖皮质激素对ALL细胞Bim、Puma表达的影响及HA14-1诱导ALL细胞凋亡的途径    徐波

FHC、Bim相互作用在细胞凋亡中作用及φC31整合酶结构研究    邹冠玉

基于BIM的建筑工程信息集成与管理研究    张洋

生长因子受体结合蛋白10对Bim介导的细胞凋亡影响的研究    张佳忆

前凋亡因子Bim在地塞米松诱导的小鼠胸腺细胞、人T-ALL CEM-C7细胞凋亡中的作用及BimS重组腺病毒感染对人Burkitt淋巴瘤Raji细胞的影响    赵亚宁

人类激酶RIOK3的功能研究    单敬轩

FoxO3a及其信号转导通路在糖尿病性心肌病发病机制中的作用    宋辉

4-氯苯甲酰小檗胺在血液肿瘤中的作用及其机制研究    沈佳坤

基于BIM技术的建筑节能设计软件研制及应用    曾统华

基于BIM技术的建筑节能设计软件系统研制    冯妍

可持续发展视角下的澳门建筑节能设计研究    许海岐

建筑节能设计计算及审查自动化    闻旻

绿色建筑节能设计方案的评价方法及应用研究    阳芳

基于全生命周期成本的绿色建筑节能设计优化研究    吕赛男

陕西省采暖地区居住建筑节能设计基础研究    金姝倩

陕南地区城镇居住建筑节能设计研究    陈婕

青岛早期建筑的地域性热工特性研究    赵炜

基于气候变化下的办公建筑节能设计    刘涛