面向生命周期能耗评估的建筑信息模型研究

At present, the importance of building life-cycle energy assessment for building energy efficiency design has been approved.However, it is still lack of integrated calculating method and scientific and effective analytical approach in this field today. This research,based on the theory of the building life-cycle assessment(BLCA),is going to study the facts and figures of building life-cycle energy(BLCE), put forward the framework and the mathematical description of building life-cycle energy,and present a specific calculating method for BLCE. . Furthermore, combined with the concept of building life-cycle management(BLM) and supported from the information intergration and sharing advantages of BIM, the research will propose the methodology of building information integrated based on the IFC standard, and design the building information model for building life cycle energy assessment,by which the information intergration and operation based on BIM can be realized.The aim of this project is to provide a scientific and effective tool for building life cycle energy assessment and to create a feasible way for setting up an approach and an operating platform for building life-cycle energy assessment and optimization. In addition, this project can enrich and strengthen theory and application research of BIM which target to the building life cycle management.

针对当前建筑节能设计对建筑生命周期能耗评估的迫切需要，以及建筑生命周期能耗评估缺乏统一的计算方法和科学有效的分析工具的现状，本课题拟以生命周期评价(LCA)理论为基础，研究建筑生命周期能耗的内涵，界定建筑生命周期能耗的指标框架，构建建筑生命周期能耗的数学描述/数学模型，提供一套规范的建筑生命周期能耗计算方法；并以此为基础，结合建筑生命周期管理(BLM)的理念，借助建筑信息模型（BIM）技术在信息集成与共享上的优势，研究基于IFC标准的建筑信息集成方法，设计面向建筑生命周期能耗评估的建筑信息模型，从而实现基于BIM技术的建筑生命周期能耗信息集成与运算，为建筑生命周期能耗评估提供科学有效的工具，为创建面向建筑生命周期的能耗评估与优化方法及操作平台提供可行的途径，丰富和充实面向建筑生命周期管理的BIM信息创建理论和应用研究。

全生命周期的能耗评估和管理是实现建筑节能的重要方法，长期以来，大量全生命周期的能耗评估的研究主要是针对能耗清单分析，能耗计算以人工和Excel表格为主，缺乏统一的计算方法和科学有效的分析工具。另一方面，BIM技术的发展在建筑设计与施工、全生命周期管理、建筑运行能耗模拟等领域都取得巨大突破，但是对于全生命周期的能耗评估仍存在空白。本课题正是针对这一研究现状，以生命周期评价(LCA)理论为基础，研究建筑生命周期能耗的内涵，界定建筑生命周期能耗的指标框架，丰富和完善了现有全生命周期能耗评价清单，尤其在清单中加入全生命周期各阶段的人功能耗，并实现全生命周期能耗的数据计量与运算方法，并针对revit数据特征提出各阶段生命周期能耗的计算公式和指标函数；在此基础上，课题组在revit软件基础上，进行二次开发，提出 “基于revit技术的建筑模型能耗分析软件”。该软件运用SQL语言建立MySQL数据管理系统，使用C#语言进行相关的数据访存、数据交互、数据传递，并提出了面向关系的数据库管理模式，建立全生命周期的能耗数据库，实现基于revit数据基础上的建筑全生命周期能耗数据导出和各阶段数据模拟，并做到用户可根据自行需要修正和调整数据，由此，可在方案调整阶段实现多方案的全生命周期能耗预测的对比，使全生命周期能耗指标可作为方案比对的参考指标。由于能耗值标数据采集的难度，现有数据库仅可供实验用。但是，通过实验证明，本次开发数据库和数据读取与转换技术完全满足全生命周期能耗评估的需要。同时，通过实验，课题组也发现，全生命周期所涉及的能耗数据相当繁杂，且数据计量方式各不相同，必须依赖有效的计算工具才能实现，进一步证明本研究的重要性。此外，该研究还可作为建筑全生命周期管理的辅助工具，进行建筑全生命周期的能耗管理和比对，如果在未来能够与大数据技术相结合，并结合数据库技术，将可以实现建筑全生命周期的能耗的采集和管理，为建筑节能设计提供真实有效的参考数据。