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聚焦行業熱點資訊 走在新基建建設前沿
目前，我國存在大量的既有居住建筑，其中大部分是 80 年代之后建造的。建筑 材料的使用方面，主要是普通燒結磚和鋼筋水泥。從熱工性能方面來說，建筑的圍護結構熱工性能遠不能達到我國的節能設計規范要求。
由于這些建筑還存在著很大的使用價值，如果簡單粗暴的推倒重建，住戶來說需要承擔一定經濟壓力，對自然環境來說，由于燒結磚和混凝土等材料的自然降解需要幾十年甚至幾百年，污染自然環境。
隨著社會的發展，國家專項資金的支持，既有居住建筑節能改造的需求越來越大。BIM作為國家推廣的技術，通過案例，讓我們來看看在既有建筑節能改造領域，BIM如何大有可為。
案例分析
1、項目概況
以安徽某小區為例，該小區共建有居住建筑 6 棟，均為 6 層住宅樓，設計使用年限 70 年。造于 1997~1999 年，住宅建筑總面積為 6381㎡。結構形式為普通框架結構，未采取保溫措施。外墻采用燒結普通磚，清水墻體分化嚴重，外觀情況比較差，傳熱系數遠高于 《安徽省居住建筑節能設計規范》的規定限值 1.0 W/(㎡·k)。屋面為加氣混凝土層平 屋面，屋面使用中重新做過防水設計。外窗的構造形式各戶的情況不一，大多依舊采用老式普通鋁合金窗戶，保溫性能比較差，氣密性也不好，漏風現象嚴重。
2、模型的建立
從項目原設計單位找到原始圖紙，首先根據項目的圖紙內容，收集所需族文件，如果沒有則需要單獨創建。然后根據項目圖紙內容進行繪制，注意標高等參數的設置。在模型創建的過程中，要及時檢查原有圖紙疏漏地方，因為原工程竣工可能會有圖紙變更沒有反映出來，還有的分部分項工程在使用過程中已進行改造過。創立過程中，對信息不全，圖紙不清的地方需要整合清楚，如有必要，需要現場測量情況。
3、利用 BIM 技術對既有居住建筑節能潛力分析
圍護結構熱工性能分析
用 Revit 模型導入到建筑節能設計分析軟件 PBECA 中，軟件可以計算出建筑物 各種形式的維護結構的面積和建筑物體積，計算各朝向的窗墻面積比、建筑物的體形 系數、考慮熱橋影響后墻體（含外墻、分戶墻）的平均傳熱系數等，并比較判斷計算 結果是否滿足相關節能標準的要求。摘取建筑節能計算報告書中重要的綜合權衡表和 綜合判斷結論兩部分。
通過對建筑節能改造前的圍護結構的熱工性能的模擬計算，綜合權衡后得到綜合判斷結 論，屋面、外墻和外窗等圍護結構熱工性能均不能滿足《安徽省居住建筑節能設計標準》中 相關要求。
光環境分析
將Revit模型導入到Autodesk Ecotect Analysis中，并與Radiance相結合進行模擬。 Autodesk Ecotect Analysis 軟件是一款功能全面，適用于從概念設計到詳細設計環節的 可持續設計及分析工具，其中包含應用廣泛的仿真和分析功能，能夠提高現有建筑和 新建筑設計的性能。但 Ecotect 的計算精度較低，而 Rdiance 軟件是由美國勞倫斯伯 克利國家實驗室以及瑞士洛桑生態技術聯邦局開發的采光軟件，采用了蒙特卡洛算法優化的反向光線追蹤算法，相對于光能傳遞算法來說光線追蹤更適合于精確的建筑采光分析，國際上采光分析論文基本都采用 Radiance 進行模擬，該軟件分析計算的結果受到廣泛的認可。本論文采用 Ecotect 建模，然后利用 Radiance 軟件內核進行模擬計算，最后將計算結果返回 Ecotect 進行可視化分析。
標準層室內采光系數分布云圖（臥室、起居室、廚房等）
標準層室內室內照度分布云圖（臥室、起居室、廚房等）
室內風環境分析
用 Revit 打開模型，導出.dwg 格式的三維模型。將此格式的模型導入到建筑風環境模擬軟件斯維爾 Vent 中。Vent 依據《建筑通風效果測試與評價標準》JGJ/T 309— 2013 推薦的 RNG k–ε湍流模型進行室外流場計算。
高度風速矢量圖
高度風速云圖
能耗分析
居住建筑的節能性由維護結構熱工性能、建筑朝向、體形系數、窗墻比等參數決定，但是居住建筑到底節能多少需要對能耗進行量化。居住建筑的能耗分析就是通過模擬計算的手段,分析上述建筑單體本身屬性的改變對建筑全年能耗的影響,進而為建筑師改進單體設計提供科學的依據。
將 REVIT 中建筑模型保存成.idf 格式的文件，在 IDFEdit 中對模型的參數進行 更加詳細的設置，根據《安徽省居住建筑節能設計標準》第 5.0.5 的規定采暖和空調 系統的運行規定如下：
通過對軟件輸出的 Spreadsheets 文件數據進行統計分析，得到改造建筑能耗的情況：
4、改造方案的設計
節能性分析
本項目提出來三套方案，建造出相應的 Revit 三維模型。將模型導出到 PBECA 軟件中進行模擬計算分析，驗證外墻、門窗和屋頂等部位平均傳熱系數是否滿足規范要求。在 ECOTECT、 斯維爾 Vent 和 ENERGY PLUS 等軟件中，分別驗證采光遮陽、室內通風和建筑全年能耗是否滿足要求。如果有不滿足要求的地方，應及時修改優化方案。分析數據如下：
通過三種方案的熱工性能的數據分析，可以得出方案一的熱工性能最優，其次是方案二，最后是方案三，且三套方案均滿足《安徽省居住建筑節能設計標準》的相關要求。
可視化分析
Revit 所建三維模型，在軟件里便可以進行可視化分析。設計人員及時對改造方案做出修改意見，并對比不同方案在建筑美學方面的優缺點。
能耗分析
利用 Energy Plus 分別對三套方案的全年能耗進行分析
三套方案的采暖耗熱量、空調耗冷量、采暖耗電量和空調耗電量逐漸增大，方案三能耗與方案一、二的差距最大。因為方案一采用了更好的保溫措施，所以相應能耗也最小。
造價分析
將設計方案的 Revit 工程模型導入到算量軟件中，軟件自動識別 Revit 模型中構件，進行清單定額套取并計算工程量。
結論：單位經濟指標方案一與方案二和方案三分別相差 3.5%和 16.19%，總體來說方案一與方案二的造價相差不大，方案三造價最低。
節能改造經濟性分析
根據能耗模擬結果，該項目在進行節能改造后，建筑物單位能耗由 70.08 kWh/m2 降低到方案一的 39.92kWh/m2，方案二的 43.4kWh/m2，方案三的 53.86 kWh/m2，按 此計算每年的節能收益為，方案一：（70.08-39.92×6381×0.5953=114566 元 ，方案二和方案三分別是：101346 元與 61614 元。
根據采用投資回收期法進行對節能改造經濟性分析，動態回收期計算考慮資金時間價值、折現率等因素，設第一年全年為改造期，貨幣的標準折現率為 5%，并從第二年產生折現率，節能改造的支出費用和改造后每年收益情況。運用動態回收期公式得到計算結果：方案 1 P't=13 年，方案二 P't=15 年，方案三 P't=21 年 （P't 為動態投資回收期）。
經過業主委員會綜合考慮節能效果、節能費用和節能投資回收期，最終選擇方案 一。目前進行節能改造的居住建筑大多是使用了十幾年的舊住宅，一般居住建筑的使用年限為 50 年，由改造方案的節能動態回收期為 13 年可知：在進行改造后，十幾年的時間可收回投資，至少還有一、二十年的收益。因此節能改造既能大大節省住宅使用過程的費用，又能大大降低住宅的使用能耗，提高室內居住舒適度，值得廣泛開展。
5、總結
中國既有居住建筑節能改造事業已開展十多年，已經初步形成一個系統，既有居住建筑節能改造的包括圍護結構的節能改造，遮陽通風改造，建筑設備改造更新，可再生能源的利用等方面。但是缺乏比較完善的節能改造方案，包括改造前，改造中，改造后的模擬分析和數據實測收集。利用 BIM 技術能夠很好分析出既有建筑節能方面存在的問題，設計出適合的節能改造方案。
目前，泛濫的智慧園區建設，滋生了許多問題，園區建設硬件設備傳感器、智能攝像等覆蓋率低，難以覆蓋整個園區，后端報警機制空白，缺乏體系化方案；智慧園區出現數據孤島現象，從攝像頭數據到更多環境、物流、車輛、人流數據，都是相互孤立的收集與輸出，無法進行主動判斷與整體判斷。
近年來，我國建筑業飛速發展，隨著各地對城市規劃布局的調整，城市功能的不斷完善，城市的一些新建筑中也加入了綠色理念，綠色建筑受到各級政府和居民的極大關注，人們向往建筑在綠色植物、樹蔭和湖泊中環繞的景色
