PKPM綠色建筑設(shè)計(jì)軟件的案例實(shí)踐

時間：2013-11-12 14:02:14 作者：綠建之窗來源：綠建之窗閱讀：13283

內(nèi)容摘要：朱峰磊（建研科技股份有限公司設(shè)計(jì)軟件事業(yè)部上海分部）隨著國內(nèi)綠色建筑的發(fā)展，建筑能耗模擬軟件、CFD模擬軟件、室內(nèi)采光、噪聲等模擬軟件逐步開始大量應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，軟件應(yīng)用滲透到了綠色建筑設(shè)計(jì)的各個階段，在綠色建筑的應(yīng)用范圍主要包括標(biāo)準(zhǔn)評價、建筑能耗模擬、建筑風(fēng)、光、熱、聲環(huán)境模擬...

朱峰磊（建研科技股份有限公司設(shè)計(jì)軟件事業(yè)部上海分部）

隨著國內(nèi)綠色建筑的發(fā)展，建筑能耗模擬軟件、CFD模擬軟件、室內(nèi)采光、噪聲等模擬軟件逐步開始大量應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，軟件應(yīng)用滲透到了綠色建筑設(shè)計(jì)的各個階段，在綠色建筑的應(yīng)用范圍主要包括標(biāo)準(zhǔn)評價、建筑能耗模擬、建筑風(fēng)、光、熱、聲環(huán)境模擬、設(shè)備系統(tǒng)優(yōu)化等。設(shè)計(jì)人員也更加注重借助上述應(yīng)用軟件來實(shí)現(xiàn)綠色建筑的全面評價和模擬，更加關(guān)注兩者的結(jié)合與互動。如何實(shí)現(xiàn)合理的性能模擬優(yōu)化，如何驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)\x00性，如何建立統(tǒng)一的軟件數(shù)據(jù)接口提高設(shè)計(jì)師的效率等問題成為建筑設(shè)計(jì)軟件行業(yè)需要解決的難題。

為幫助設(shè)計(jì)師盡量簡化綠色建筑設(shè)計(jì)和模擬中的操作，我們將綠色建筑設(shè)計(jì)軟件各個階段的工作逐一細(xì)化并通過軟件向?qū)е笇?dǎo)設(shè)計(jì)，還著重研究系列軟件建筑\x00型的數(shù)據(jù)接口問題，充分地利用計(jì)算機(jī)功能，對PBES、Stream、Tas-Daylight、Solar、Sunlight等專項(xiàng)模擬軟件的參數(shù)設(shè)定進(jìn)行簡化，從而提高設(shè)計(jì)效率，自動生成綠色建筑專篇和資料匯總申報(bào)等功能。

本文就PKPM綠色建筑設(shè)計(jì)軟件通過工程實(shí)例作詳細(xì)介紹。

一、項(xiàng)目概況及技術(shù)路線選擇

某綠色居住建筑項(xiàng)目位于上海浦東新區(qū)北蔡鎮(zhèn)，咸塘港以東、御橋路以北、御青路以西。參評共8棟建筑，分別是7~14號樓，其中7#為20層高層住宅，8#為23層高層住宅，9#為25層高層住宅，10#為26層高層住宅，11~14#為27層高層住宅?？倯魯?shù)為865戶，總?cè)藬?shù)為2768人，總用地面積為40167.0 m2，總建筑面積為112071.89 m2。

圖1 項(xiàng)目基本2息輸入

為實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目前期的星級定位以及技術(shù)體系的建立，需要進(jìn)行以下幾個步驟的操作：

1）基本信息輸入：在綠色建筑設(shè)計(jì)軟件基本信息對話框中，錄入項(xiàng)目基本參數(shù)：項(xiàng)目名稱、建筑類型、建筑面積、地理位置、建設(shè)單位、評價標(biāo)準(zhǔn)、項(xiàng)目概述等。其中，基本參數(shù)如建筑面積、用地面積、建筑戶數(shù)以及是否空調(diào)采暖等輸入信息，軟件自動記錄，將會和之后的條文評價中涉及到的上述指標(biāo)進(jìn)行聯(lián)動，免去設(shè)計(jì)師重復(fù)輸入的麻煩。

2）前期計(jì)算分析：基本信息對話中，用地面積及建筑戶數(shù)關(guān)系到人均用地指標(biāo)這一控制項(xiàng)達(dá)標(biāo)與否，因此當(dāng)設(shè)計(jì)師輸入這兩個參數(shù)值之后，軟件將自動判定是否滿足該條目的要求，如不滿足，則無法達(dá)到綠色建筑目標(biāo)要求，需調(diào)整申報(bào)范圍。根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)，本項(xiàng)目的人均用地指標(biāo)為14.51 m2，滿足4.1.3條控制項(xiàng)的要求。

3）技術(shù)路線選擇：是建立適合于本項(xiàng)目技術(shù)體系的關(guān)鍵操作之一。軟件數(shù)據(jù)庫當(dāng)中包含了多種不同的技術(shù)路線。當(dāng)項(xiàng)目星級確定之后，可以根據(jù)項(xiàng)目所在地的氣候特征，項(xiàng)目特點(diǎn)選擇匹配的技術(shù)路線，并聯(lián)動相應(yīng)條文評價達(dá)標(biāo)與否。設(shè)計(jì)師可以采用軟件推薦的默認(rèn)技術(shù)點(diǎn)，也可自定義技術(shù)路線，以便其他項(xiàng)目使用。結(jié)合以往本地區(qū)及本建設(shè)單位的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，最終確定采用雨水收集利用、預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)體系、low-e節(jié)能外窗等技術(shù)措施。

4）增量成本分析：增量成本是建設(shè)項(xiàng)目按照綠建標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)并以星級為目標(biāo)，在項(xiàng)目建設(shè)閌┕程中所導(dǎo)致的成本增加。和技術(shù)點(diǎn)對應(yīng)，每項(xiàng)增加的主動式綠色建筑技術(shù)措施都有其對應(yīng)增量，選擇技術(shù)路線的同時可參看其增量范圍，最終確定本項(xiàng)目的增量成本是多少。

圖2 技術(shù)路線選擇和增量成本計(jì)算

在項(xiàng)目信息及技術(shù)體系確認(rèn)完成之后，前期所需要的參數(shù)已完整，可以進(jìn)行下一步的模擬和評價工作。模擬計(jì)算和條文評價兩部分可以同時進(jìn)行，模擬i析的結(jié)果軟件可及時反饋給相應(yīng)條目，判斷其達(dá)標(biāo)與否。

二、建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型及模擬優(yōu)化

模擬計(jì)算這部分的核心內(nèi)容是建立建筑模型，并與各專項(xiàng)模擬分析軟件數(shù)據(jù)接口銜接。該部分的處理，可節(jié)約綠色建筑設(shè)計(jì)過程中大量i時間成本，提高模擬分析效率。綠色建筑設(shè)計(jì)軟件中有單獨(dú)的模型處理平臺，可以處理各種復(fù)雜的模型問題。

（1）建立建筑模型

本文為了簡化模型處理部分的時間，取一典型樓棟進(jìn)行分析。該模型處理平臺與設(shè)計(jì)師熟悉的PBECA建筑節(jié)能分析軟件模型處理平臺一致，符合設(shè)計(jì)師的操作習(xí)慣。導(dǎo)入dwg平面圖紙進(jìn)行建模設(shè)計(jì)，在完成模型編輯和材料設(shè)置后，通過樓棟拼裝功能導(dǎo)出bdls文件。

圖3 導(dǎo)入bdls模型

（2）導(dǎo)出各專項(xiàng)模擬軟件所需數(shù)據(jù)格式

點(diǎn)擊相應(yīng)模擬專項(xiàng)軟件圖標(biāo)，會自動導(dǎo)出該軟件支持的數(shù)據(jù)格式。如導(dǎo)出給Tas-Daylight光環(huán)境模擬軟件的數(shù)據(jù)格式為XML，導(dǎo)出給Stream風(fēng)環(huán)境模擬軟件的數(shù)據(jù)格式為STL，其他PKPM綠色建筑系列軟件均采用BDL模型進(jìn)行分析。

圖4 導(dǎo)出其他模擬軟件所需接口模型

（3）專項(xiàng)模擬分析

專項(xiàng)模擬計(jì)算共分為三大類：基礎(chǔ)設(shè)計(jì)項(xiàng)、高端模擬項(xiàng)以及綠建專項(xiàng)計(jì)算。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)項(xiàng)當(dāng)中有節(jié)能計(jì)算、日照分析、結(jié)露計(jì)算等；高端模型項(xiàng)包括建筑能耗、自然采光、室外風(fēng)環(huán)境、室內(nèi)自然通風(fēng)、環(huán)境噪聲、太陽能熱水模擬等；綠建專項(xiàng)計(jì)算包括非傳統(tǒng)水源利用率、構(gòu)件隔聲、窗地比等內(nèi)容。以下簡單介紹一下幾種不同的模擬。

1、綠色建筑設(shè)計(jì)軟件導(dǎo)出的STL數(shù)據(jù)格式為Stream風(fēng)環(huán)境模擬軟件讀取，用于室外風(fēng)模擬時，自動忽略內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的影響，減少不必要的模型信息。并根據(jù)夏季、過渡季、冬季的環(huán)境主導(dǎo)風(fēng)向、風(fēng)速對建筑方案周邊風(fēng)環(huán)境進(jìn)行模擬。Stream軟件模擬時需考慮建筑周圍的相對位置、外形以及四周地形、地貌等影響。最終模擬結(jié)果顯示，人行區(qū)域1.5米處的風(fēng)速均在5 m/s以下，風(fēng)速放大系數(shù)均小于2，符合行人舒適要求。

圖5 Stream室外風(fēng)環(huán)境模擬分析

2、XML數(shù)據(jù)模擬為光環(huán)境模擬軟件Tas-Daylight的數(shù)據(jù)導(dǎo)入文件，運(yùn)算采p反向光線追蹤算法，考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)壁面的反射系數(shù)、玻璃的可見光透射比以及建筑物間的相互遮擋以及建筑物的自遮擋，模擬計(jì)算中設(shè)置天空狀態(tài)為全陰天。自動劃分網(wǎng)格，其平均采光系數(shù)均滿足綠標(biāo)的要求，臥室起居室小于2.2%，廚衛(wèi)小于1.1%，各戶型功能房間采光效果較好。

圖6 Tas-Daylight室內(nèi)自然采光模擬分析

3、構(gòu)件隔聲分析，綠色建筑設(shè)計(jì)軟件會自動讀取bdls模型圍護(hù)結(jié)構(gòu)信息，運(yùn)算判斷外墻、樓板、分戶墻以及外窗等構(gòu)件的空氣聲計(jì)權(quán)隔聲量，直接輸出分析報(bào)告，并將計(jì)算結(jié)果反饋給相應(yīng)條文判斷。

4、非傳統(tǒng)水源利用是節(jié)水非常重要的一個環(huán)節(jié)，非傳統(tǒng)水源計(jì)算工具將會根據(jù)模型信息默認(rèn)得到總用水定額值，包括居住用水，綠化灌溉，車庫沖洗等方面，并根據(jù)雨水或中水回收計(jì)算年月水量平衡，最終得出本項(xiàng)目非傳統(tǒng)水源利用率為10.19%，剛滿足節(jié)水及水資源利用一般項(xiàng)的要求。

5、高強(qiáng)度鋼用量比例計(jì)算，用戶只需輸入不用類型鋼筋重量數(shù)據(jù)，就可得出本項(xiàng)目HRB400以上的高強(qiáng)度鋼筋用量比例，諸如此類的計(jì)算分析，在此不一一列舉。

圖7 綠建專項(xiàng)計(jì)算工具及輸出報(bào)告書

三、深化施工圖及條文評價

本階段為施工圖階e，需完成幾項(xiàng)核心工作，一是設(shè)計(jì)師深化施工圖，在圖紙上落實(shí)具體綠色技術(shù)措施；另一是針對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行條文評價，并完成自評估報(bào)告的填寫。在綠色建筑設(shè)計(jì)軟件中針對不同條目劃分成八大專業(yè)，如規(guī)劃、建筑、暖通、電氣、給排水、景觀等，各專業(yè)設(shè)計(jì)人員完成涉及條目的評價及報(bào)告e寫。

圖8 條文評價對話框并填寫自評估

（1）定量條目的判定軟件從反饋來的數(shù)據(jù)結(jié)果將自動進(jìn)行處理；

（2）設(shè)計(jì)軟件針對每e條目均有說明信息，如本條目需要達(dá)到的技術(shù)深度，施工圖所需包含的信息，以及本條目需提交的資料文件等；

（3）軟件加載了Google Earth以及百度地圖，谷歌地區(qū)可查看項(xiàng)目所在地的土地情況，百度地圖可直接判斷主要出入口的公共交通站點(diǎn)及周邊服務(wù)設(shè)施配套；

圖9 Google Earth及百度地圖定位

（4）當(dāng)有重要條目不達(dá)標(biāo)，影響評價目標(biāo)的星級變更時，軟件星級顯示對話框&自動進(jìn)行調(diào)整，并針對該調(diào)整進(jìn)行原因說明及改進(jìn)策略提示；

（5）本階段完成施工圖深化及審查備案，自評估報(bào)告填寫后，將輸出符合地區(qū)審查備案要求的綠色建筑專篇或信息登記表，之前評價及計(jì)算的數(shù)據(jù)將聯(lián)動到專篇上。

四、資料整理及項(xiàng)目申報(bào)

綠色建筑評價標(biāo)識工作流程包括申報(bào)單位簽署申報(bào)聲明、提交申報(bào)材料、評審組進(jìn)行形式審查、專業(yè)評價、專家評審以及公示、公布等程序。在完成本項(xiàng)目的各專項(xiàng)報(bào)告以及施工圖紙審圖備案后，需進(jìn)行申報(bào)資料的整理。在綠色建筑設(shè)計(jì)軟件中加載了住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心綠色建筑評價標(biāo)識管理辦公室標(biāo)識評價證明材料清單及文件夾。用戶可根據(jù)左側(cè)提供的清單列表，逐一添加整理，軟件中會對每一子目錄均有文件夾說明，提高整理效率和資料完備性。至此，本項(xiàng)目的所有申報(bào)數(shù)據(jù)及資料全部生成。