(2)文章中涉及到运营期间碳排放的预测分析,需要用到云端能耗分析软件GBS,这部分的研究将利用建筑学专业的知识协助完成。
三、拟采取的研究方案及可行性分析
3.1研究的基本思路
基于BIM技术,本研究将对绿色建筑全生命周期碳排放进行分析,研究的主要内容包括以下几个方面:
(1)分析并划分绿色建筑生命周期阶段,分析绿色建筑生命周期碳源排放规律,整理并构建碳排放因子数据库,提出基于BIM技术的碳排放量计算模型。
(2)利用模型计算碳排放量分析提出低碳策略。
(3)结合实际案例计算并证明模型与策略是合理有效的。
同时,利用BIM技术计算建筑全生命周期碳排放量,构建基于BIM技术的全生命周期碳排放计算模型,提出各阶段碳排放量计算方法与最终结果可视化方法。另外研究也提出两方面低碳策略,一方面是利用“单位面积建筑碳排放强度”和“建筑生命周期碳减排率”作为参数来评价《绿色建筑评价标准》“碳排放计算”结果;另一方面是利用碳排放量的计算结果改进建筑方案设计流程。
3.2研究过程拟采用的方法和手段
本研究过程中拟采用的软件手段:
(1)本文中运用的BIM软件
A. Autodesk Revit
本文中案例使用BIM核心建模软件Autodesk Revit 2014进行建立模型,此软件的2014版本使得各类工程师可以围绕同一个中心文件进行绘图、识图、修改等行为。
Revit将各类项目信息转化为三维模型,三维模型包含五种元素:主体、构件、注释、视图以及基准面,即三维模型由这五个部分构成。其中模型里的主体和构件两部分是Revit模型里的核心部分,它们都被数据化集成,如果只在Revit模型里看主体和结构图元,那么它们的数据结构中包含几何数据、物理数据以及功能数据。如果将Revit模型导入应用类BIM软件中,那么还可以获得其他相关数据[46~54]。
B.Green Building Studio(GBS)
Green Building Studio即绿色建筑工作室,简称GBS。GBS是Autodesk公司发布的一款能耗模拟软件,它是基于云计算的网络分析平台,分析内核采用的是DOE-2,多个终端共同计算,能够将Revit软件里导出的gbxml格式文件进行能耗模拟,让设计师对自己的设计成果进行快速简单的能耗计算,便于在短时间内优化其设计方案。其中包括运营期间年碳排放量的自动预测。
3.3现有研究条件和基础
在规划设计阶段,根据业主的主要意图、建设场地基本状况、行业内设计要求与标准等因素形成概念设计,再通过初步设计与深化设计,最终形成一个完整的建筑方案。随着低碳建筑在国内建筑行业的需求与发展,必须将低碳理念与技术整合到建筑方案设计中,在规划设计阶段就做出合适的低碳建筑方案,从而使建筑各个生命周期阶段都实现低碳化。发展低碳建筑研究,其目的是减少建筑行业的碳排放量,在前文中讨论的碳排放计量模型就是以减少碳排放量为角度,在初步设计阶段时就形成低碳化的基本方案,同时为了快速精准地实现这一目的,需要BIM作为技术支撑。国内目前的BIM技术主要是用在设计阶段和施工阶段,在设计阶段中的概念设计、初步设计、深化设计中都能够将BIM技术应用其中,例如概念设计时场地的分析与建筑功能形体的推敲、初步设计时对材料的选用与表达、深化设计时各项性能分析等。这些最终都能够影响建筑全生命周期的碳排放量,尤其是初步设计时对建筑材料的选择,在很大程度上影响了建筑物是否符合低碳理念。而建筑材料的信息表达可以通过BIM技术在建立的模型中呈现,因此,在初步设计时通过BIM技术将建筑材料与碳排放量分析建立起联系,可以构建出基于BIM技术与碳排放量的低碳建筑设计框架。
在建筑行业里,大约80%能量相关的设计决策都会在设计初期进行分析,如果在这个阶段没有专业人员对其能耗进行有效评估,就无法对各类决策进行有效的分析,由BIM技术建立的模型内包含了大量的建筑材料性能、建筑构件的特征等信息,并且与能耗分析工具相结合,建筑师在这个阶段能够比较快速地完成建筑项目相关的能耗计算与分析,从而实现碳排放量等的导出与评价,例如研究中可以运用到GBS云端能耗分析软件,它可以在短时间内自动完成能量分析过程、涉及建筑碳排放的结果数据显而易见等,因而设计人员就可以快速精准地做出低碳的设计策略并确保低碳设计方案的合理性。
所以,在规划设计阶段,传统的建筑方案设计的基础上融合BIM技术与低碳理念可以有效地实现低碳建筑的设计思路。
3.4研究开发方案和技术路线图
在建筑全生命周期过程中有着繁多复杂的各类信息、庞大的数据量,并且如何将这些信息进行整合应用于低碳建筑的研究是目前行业内急需解决的问题。如今行业内一种先进的BIM技术的出现,不但改变了建筑设计的手段和方式,而且在建筑行业跨出了革命性的一大步,通过建立BIM信息平台,以数据信息为核心,在建筑全生命周期内融会贯通,建筑行业的协同工作形式发送了一定的改变。因此,运用低碳经济理念,将BIM引用到建筑行业碳排放量化计算中,为低碳建筑的发展提供技术支撑。
本文通过收集大量的文献资料,并进行了对比分析,根据建筑生命周期碳排放特点按设计规划、建筑物化、运营维护、拆除处理四个阶段,对碳排放来源进行分析,并且收集整理了碳排放因子数据库,为绿色建筑的研究提供数据支持。借鉴BIM技术强大数据功能将其运用于建筑碳排放研究,基于BIM技术分别构建了建筑生命周期各个阶段的碳排放量计算模型,为碳排放定量评价做出了探索,根据评价结果提出了绿色建筑方案结合碳排放量优化的低碳策略。最后通过实际案例计算并验证其合理有效。研究技术路线图详见图一。
四、本课题的特色与创新之处
(1)利用BIM技术计算建筑全生命周期碳排放量,构建基于BIM技术的全生命周期碳排放计算模型,提出各阶段碳排放量计算方法与最终结果可视化方法。同时,研究分析并划分建筑碳排放阶段,分析碳排放来源,整理并构建碳排放因子数据库。
(2)提出两方面低碳策略,一方面是利用“单位面积建筑碳排放强度”和“建筑生命周期碳减排率”作为参数来评价《绿色建筑评价标准》的加分项11.2.11中的“碳排放计算”结果;另一方面是利用碳排放量的计算结果改进建筑方案设计流程。在传统的建筑方案设计流程的初步设计时结合碳排放量进行低碳分析。其二,提出了《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2014关于碳排放指标项的可优化处,选取“单位建筑面积碳排放强度”和“建筑生
命周期碳减排率”作为参数,确定标准值,对案例得出碳排放总量进行分析。最后提出建议可将此项优化为“进行建筑碳排放计算分析,采取措施降低单位建筑面积碳排放强度,且建筑生命周期碳减排率不应小于每年计划最低碳减排率”。
五、文章结构与提纲
1 绪论
1.1 研究背景及研究意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 研究现状
1.2.1 BIM技术在国内外的研究现状
1.2.2 建筑碳排放在国内外的研究现状
1.3 研究内容和研究目标
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究目标
1.3.3 研究框架
1.4 研究难点和关键技术问题
1.4.1 研究的难点
1.4.2 研究的关键技术问题
2 相关理论及技术
2.1 绿色建筑相关概念
2.2 BIM技术
2.2.1 BIM技术的基本概念
2.2.2 BIM技术的相关软件
2.3 建筑碳排放计算理论
2.3.1 建筑碳排放的阶段划分
2.3.2 碳排放的计算模型
2.3.3 建筑碳排放的因子
3 基于BIM技术的绿色建筑碳排放计算模型
3.1 基于BIM 技术对绿色建筑设计规划阶段碳排放计算
3.2 基于BIM 技术对绿色建筑物化阶段碳排放的优化与计算
3.3 基于BIM 技术对绿色建筑运营维护阶段碳排放计算
3.4 基于BIM 技术对绿色建筑拆除处理阶段碳排放计算
4 案例分析
4.1 项目概况介绍
4.2 基于BIM技术应用模型计算各阶段碳排放量
4.3 碳排放量的评价分析
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望