基于BIM模型的室内自然通风模拟研究

基于BIM模型的室内自然通风模拟研究

焦丹

浙江商业职业技术学院浙江杭州310053

摘要：本文以杭州某办公楼典型层为例，结合BIM模型与CFD风模拟技术探索在室内自然通风模拟中的应用。基于BIM技术，利用Revitarchitecture软件建立建筑模型，并导入到风环境模拟软件Phoenics完成项目的室内通风模拟分析，为建筑设计的“绿色探索”注入高科技力量。

关键词：BIM技术，Phoenics，室内自然通风

一、引言

随着人们对健康、舒适、节能、绿色室内环境的追求，居住环境的品味不断升高，为满足人体热舒适的要求，对室内空气品质、气流组织要求将越来越高。自然通风是一种利用室内新鲜空气来改善室内空气品质的被动式通风技术。众多国内外优秀的建筑都采用此项技术作为其亮点之一，自然通风不仅能满足过渡季室内通风换气的要求，同时也可大幅度降低机械通风设备的能耗。通过BIM模型，采用数值预测和评价的方法，则是一种更为有效的方法，将越来越被人们所重视。

本文通过杭州某办公楼典型层为例，基于BIM技术完成室内自然通风节能设计，为建筑设计的“绿色探索”注入高科技力量。利用BIM技术在建筑空间设计方面的优势进行优化设计，为今后室内空间的建筑发展，建筑室内空间的设计提供了极大的保障[1]。

二、案例概况

1.建筑简介

项目建设地点位于浙江省杭州市，建筑总建筑面积约51000m2，地上15层，建筑性质为办公楼，模拟选取该楼中的典型层（5F），通过BIM建模并运用风模拟软件Phoenics对该办公楼的室内通风特性进行模拟分析。

2.三维建筑信息模型

基于BIM技术的设计可直接呈现出可视化的三维模拟模型，根据该办公楼典型层的建筑图纸建立BIM的几何模型，如图1所示。

图1Revit中的三维建筑信息模型（典型层）

3、模型的数据交换

RevitArchitecture与建筑环境软件之间的数据交换主要通过两种文件格式进行：gbXML格式或者DXF格式文件[2]。

gbXML格式的文件是以空间为基础的模型，房间的围护结构包含屋顶、内墙和外墙楼板和板、窗、门及洞口，都是以面的形式简化表达的，并没有厚度，而且没有构建的细部。而非房间围护结构的部分则是通过以外部平面的形式表达的，这些外部平面模型可能在数据传递的过程中丢失一部分。而DXF文件是详细的3D模型，建筑构建都是有厚度的。同gbXML文件相比，DXF文件因为其建筑构件有厚度，分析的结果显示效果会更好一些，故本文研究的BIM与风模拟软件Phoenics的应用是通过DXF的数据交换，交换后的模型如图2所示。

图2Phoenics中室内自然通风采用的模型图（典型层）

三、室内自然通风模拟分析

基于BIM技术，利用Revitarchitecture软件建立建筑模型，并导入到风环境模拟软件Phoenics，进行该办公楼典型层的室内自然通风模拟分析，计算采用标准k－ε模型[3]。根据《中国建筑热环境分析专用气象数据集》[4]及《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》[5]GB50736-2012中杭州的有关气象数据，过渡季模拟风向为NNW，取风速2.7m/s。

图3典型层室内自然通风的速度分布云图

室内周围空气的流速是影响人体对流散热和水分蒸发散热的主要因素之一。空气流速大时，由于提高了对流换热和湿交换，使对流散热和水分蒸发散热随之增强，亦加剧了人体的冷感。在自然条件下，空气流速应在0.2~0.3m/s，最大为1m/s。1m/s以上的空气流速所产生的扰动会引起噪声，使人感到不舒适。一般室内空气流速应控制在0.7m/s以下。

通过图3的速度分布云图可看出，室内速度分布总体比较合理，室内风速均小于0.7m/s，大开间办公部位，自然通风条件较好，空气滞留时间较短，空气新鲜，室内空气品质较好，满足国家标准《绿色建筑评价标准》GB/T50378—2014中要求的室内空气流速在1m/s以下[4]，满足人员活动舒适需求。

四、总结

本文以杭州地区某办公楼典型层为例，基于BIM技术，利用Revitarchitecture软件建立建筑模型，并导入到绿色建筑环境软件Phoenics完成项目的室内通风模拟分析，为室内自然通风提供技术保障，BIM模型的建立为模拟计算带来极大的便利，为建筑设计的“绿色探索”注入高科技力量。

参考文献：

[1]周文倩，田文涛，宋鹏飞，等.BIM技术在建筑节能领域的应用[J].河南科技，2015，（5）：80~82

[2]Autodesk，Inc，柏慕培训AutodeskEcotectAnalysis绿色建筑分析应用[M]北京：电子工业出版社，2012

[3]徐莉，朱少君.BIM技术在绿色建筑设计中的应用[J].住宅科技，2018，（8）：22~26

[4]中国气象局气象信息中心气象资料室.中国建筑热环境分析专用气象数据集[M]北京：中国建筑工业出版社，2005

[5]GB50736-2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].北京.中国建筑工业出版社，2012

[6]GB/T50378-2014，绿色建筑评价标准[S].北京.中国建筑工业出版社，2014