BIM技术助力室内热湿环境模拟

远洋国际建设有限公司 100020

摘要：摘要：随着房地产行业发展，人们对居住环境提出了更高的要求。近年来，建筑行业倡导打造健康建筑，而BIM作为当前建筑行业比较核心的数字化技术,两者的结合，是建筑发展的新方向。本文就BIM技术在室内热湿环境模拟上的应用思路，与大家进行探讨。关键词：健康建筑...

关键词：

健康建筑 BIM 室内热湿环境

出处：

《建筑设计管理》2023年第12期

DOI：
10.13738/j.cnki.acc.qklw60536
专辑：
科学Ⅰ辑;信息科技
专题：
信息、科学;综合科技
分类号：
G90;N92

摘要：随着房地产行业发展，人们对居住环境提出了更高的要求。近年来，建筑行业倡导打造健康建筑，而BIM作为当前建筑行业比较核心的数字化技术,两者的结合，是建筑发展的新方向。本文就BIM技术在室内热湿环境模拟上的应用思路，与大家进行探讨。

关键词：健康建筑 BIM 室内热湿环境

房地产行业发展至今，人们对居住环境的要求已不再仅仅是基本的居住要求，而更多的关注建筑与健康的关系，而居住室内的热湿环境是评价健康建筑的重要指标，也是人们日常居住感知最明显的。如何打造健康建筑，满足人们日益提升的居住需求，是我们亟待研究的方向。

BIM作为当前建筑行业比较核心的数字化技术，通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目方案、设计、施工、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，在提高生产效率及工程质量、节约成本和缩短工期方面发挥着重要作用，那么BIM技术在落实健康建筑时能发挥怎样的作用及效果，是值得我们深入研究及落实的方向。

BIM技术作为健康建筑的可持续发展的新工具，在推动健康建筑发展与创新中潜力巨大。BIM平台具备开放性的特点，允许导入相关软件数据进行一系列可视化操作，为其在健康建筑中的应用创造了条件。BIM技术助力健康建筑在热湿环境方面的应用，可以借助不同软件来实现建筑物的能耗、采光、通风等分析。BIM技术致力于实现全生命周期内不同阶段的集成管理；而健康建筑体系具有全程化、全链条特点，时间维度对应为两者的结合提供了便利。

健康建筑包含空气、水、舒适、健身、人文、服务等多个方面，尤其以空气和水与人们的身体健康关系紧密。下面，我将以BIM技术在室内热湿环境模拟上的应用思路，与大家进行探讨。

由于建筑模拟分析软件需要建立几何模型才能进行后续的模型，重复建立几何模型浪费人力与时间，增加模拟过程的成本，而BIM模型可以很好的解决此问题，节省人力与时间，可以将这部分人力与时间投入到模拟过程。

BIM模型包含项目各个方面信息，利用计算机软件和BIM模型里的信息项目结合，通过“设计-分析-模拟-修改”一体化动态表达，最终达到所想要的产品。针对建筑环境模拟这一阶段，需要对建筑内外风光声热进行模拟分析，通过对分析出来的数据进行定性、定量分析，研究室内如何布置风口位置和设定送风温度增加人员的满意度，综上所述，BIM模型是建筑环境模拟的前提基础。

建筑室内热湿环境指标主要包括空气风速、空气温度、空气湿度、颗粒物含量等，通过BIM技术仿真模拟，合理设计风口位置、房间户型可改善室内空气环境，合理利用自然通风不仅能节约建筑能耗，也可以改善室内的舒适性。

为合理评价建筑室内外环境品质，国家出台了与之相关的规范和标准，例如《绿色建筑评价标准技术细则》、《民用建筑室内热湿环境评价标准》、《室内空气质量标准》等，国际上标准有LEED、WELL、ARI标准、IGCC等。

一、模拟软件介绍

软件名称	简介	BIM接口
Fluent	Fluent是国际上比较流行的商用CFD软件包，在美国的市场占有率为60%，凡是和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。	需要中间软件
IESve	英国IES公司旗下的建筑性能模拟分析软件Virtual Environment(VE)，为建筑师、工程师、咨询顾问等提供模型、能耗、空调系统、自然通风、日照、采光、CFD、造价、管道计算、逃生、LEED、BREEAM认证等各个方面的建筑性能集成化分析解决方案，引领绿色建筑潮流，创造可持续发展的生态环境。	需要插件
Comsol	COMSOL-Multiphysics软件来模拟仿真不同工程领域的设备、工艺和流程。COMSOL-Multiphysics作为多物理场仿真平台，提供了模拟单个物理场，以及耦合多个物理场的功能和工具。软件自带的模型开发器提供了支持建模工作流程中从几何、材料参数、物理场设置到结果后处理所有步骤的相应工具。	支持BIM导出格式
HyperWorks-CFD	HyperWorks-CFD的Navier-Stokes(NS)求解器具有一系列完备的流动、传热、湍流和非牛顿材料分析功能。无论网格元素的质量和拓扑结构如何，它都能为企业提供稳健、可扩展且准确的解决方案。提供专用且简化的工作流程，包括预处理、求解器执行和后处理，所有这些都在同一界面进行。	需要中间软件

二、BIM在建筑热湿环境模拟的应用流程

1、BIM模型的建立。建筑相关的收集整理是实现准确性能模拟的前提，因此在建筑空气质量模拟分析前应对建筑的相关信息进行收集整理，例如建筑的几何信息、门窗信息等。

2、边界条件的界定。边界条件指的是环境性能分析的软件参数，如建筑物的几何信息，周边道路信息，人行高度、室内户型图以及当地的气候条件等。在空气质量模拟分析中，需要将边界给定，BIM提供数据支持。

3、BIM接口。主要应用BIM的转换功能，通过BIM设计软件，将现有建筑设计的模型进行转换，生成并输出为适用于其他软件的格式，能被环境模拟软件分析、计算和支持。当前BIM的导出格式，如CAD、DWF、gbxml等格式，这些格式一定程度上能被各性能分析软件（如COMSOL、IESVS等）所兼容，为模拟分析提供了模型基础，提高了分析效率，避免了重复建模的繁琐步骤，节约时间成本。随着BIM应用更加广泛，模拟分析软件与之兼容性也随之提高。

4、建筑空气质量分析。此类参数化模型主要包括大量信息内容，内部结构繁琐，不能把模型直接变成建筑环境性能研究对象。由于当前模拟分析软件的理论模型或计算方法约束，致使需将BIM导出模型进行简化，再检查分析软件中的简易模型，补充传输过程中损失的建筑信息。明确模拟对象及内容，以边界条件为模型参数进行室内外环境性能模拟。

5、模拟结果处理。环境模拟分析软件的计算结果以云图或数据表的形式表达空气温度、湿度、空气流速等。计算结果直观、形象简单易懂，方便将结果与对应的标准规范直接比较。

BIM技术助力室内热湿环境模拟(图1)