基于BIM技术的建筑设计软件与建筑能耗模拟软件EnergyPlus的数据交换分析VIP专享VIP免费

基于BIM技术的建筑设计软件与建筑能耗模拟软件EnergyPlus的数据交换分析马智亮赵毅立（清华大学土木工程系，北京100084）摘要对免费的主流建筑能耗模拟软件EnergyPlus的数据接口进行分析，探讨将建筑信息模型（BIM）标准——IFC标准数据转换为EnergyPlus输入数据文件格式数据的可行性。采用了文献阅读与实例分析相结合的方法。总结了EnergyPlus的数据接口以及IFC标准数据的特点，指出了为实现转换需解决的关键问题及解决方法。结果表明，上游建筑设计软件与建筑能耗模拟软件间自动的数据交换是可行的。关键词建筑能耗模拟EnergyPlus数据接口IFCAnalysisoftheDataExchangebetweenBIM-basedArchitecturalDesignSoftwareandBuildingEnergySimulationProgramEnergyPlusMaZhiliangandZhaoYili（TsinghuaUniversity,Beijing100084）AbstractThedatainterfaceofEnergyPluswhichisamainstreamfreebuildingenergysimulationsoftwareisanalyzedandthefeasibilityforconvertingIFCstandarddataintoEnergyPlusInputDataFileformatteddataisinvestigated.Itisrealizedbyconductingliteraturesurveyandanalyzingtypicalexamples.ThedatainterfaceofEnergyPlusandthatofIFCstandarddataweresummarized,andtheproblemsforconvertingthedataandthesolutionstothemwereputforward.ItisincludedthattheautomaticdataexchangebetweenBIM-basedbuildingdesignsoftwareandbuildingenergysimulationsoftwareisfeasible.KeyWordsBuilding,Energysimulation,EnergyPlus,Datainterface,IFC1引言目前我国建筑能耗占总能耗的比例已达到约25%[1]。导致建筑能耗规模巨大且迅速增长的主要因素有3点：建筑节能水平低下；建筑规模大、增速快；人们对生活质量的要求不断提高，导致空调、取暖设施的广泛使用。由于后两项因素具有必然性，解决建筑能耗问题主要依靠提高建筑节能水平。施行建筑节能设计是提高建筑节能水平的关键。它是一项系统工程，对建筑师、建筑环境工程师和设备工程师均提出了挑战，尤其是对建筑师。在决定建筑能量性能的各种因素中,建筑的体型、方位及围护结构形式起着决定性作用，直接的影响包括建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平，且这3方面涉及的内容将构成70%以上的建筑采暖通风空调能耗。因此，建筑设计对建筑的能量性能起着主导作用[2]。对于建筑节能设计，最关键的环节是，在建筑方案设计阶段，对建筑的能耗水平进行定性的评估和定量的计算。定性的评估主要是指，检查建筑设计方案是否满足节能设计标准中有关的强制性规定，满足者可称作是节能建筑设计方案；定量的计算是指，采用建筑能耗模拟软件动态地计算建筑能耗，从而可比较不同的建筑设计方案的在节能方面的优劣，从中得出的建筑能耗数据也是后续HVAC（暖通空调）系统设计所必需的。当前我国建筑节能设计尚处于初级阶段，国家颁布的建筑节能设计标准正在推广中，新建建筑的节能设计也仅限于满足建筑节能设计标准的强制性规定，使用建筑能耗模拟软件来优化建筑节能性能的案例还不多见。其主要原因是，建筑能耗模拟软件难学难用。这是因为，在使用建筑能耗模拟软件时，需要首先输入包括建筑几何信息、材料热工性能、暖通空调系统信息等大量复杂且专业化的数据，非常繁琐且容易出错。同时，使用建筑能耗模拟软件需要具备复杂的能耗分析基础知识。这些困难，阻碍了建筑师对建筑能耗模拟软件的使用，造成建筑设计和能耗分析严重脱节，使在建筑设计阶段优化建筑节能性能成为空谈。可以从两方面出发，解决这个问题。一方面是尽可能实现上游建筑设计软件和建筑能耗模拟软件间自动的数据交换，避免建筑信息的重复输入。另一方面是结合建筑设计的特点，简化建筑能耗模拟软件的使用方法，使建筑师在不需要花太多精力学习相关知识的情况下，也能够利用建筑能耗模拟软件进行建筑能耗的计算。本文作为前一方面的关键环节，将分析典型的建筑能耗模拟软件EnergyPlus（以下简称E+）的数据接口，讨论利用建筑信息模型（BIM,BuildingInformationModeling）的主流标准IFC（IndustryFoundationClasses）实现两类软件之间数据交换的可行性，...