华通国际：在绿色建筑设计中全面应用BIM(技术版)
来源：AU客户：华通设计顾问工程有限公司
华通设计顾问工程有限公司（简称“华通国际”或“WDCE”）成立于1995年，是一家国际化综合建筑工程设计公司，具有国家住房城乡建设部颁发的甲级工程设计资质，甲级城市规划资质。业务涉及城市规划与城市设计、建筑工程设计、室内设计及景观设计等专业技术领域。2004年通过《ISO9001:2000》质量认证体系，现已形成具有国际水准的综合性工程顾问集团。
华通国际一直致力于为客户提供项目全程专业技术咨询、项目策划及工程项目管理等服务，严格执行环保经济，为客户实现投资安全性和经济性的统一。直砥城市核心价值，实现多赢城市利益，以专业服务社会是华通国际的目标。公司始终关注中国城市化过程中建筑领域发展的新趋势，追求实现“低碳城市，绿色建筑”的目标，并以自身的专业素质, 在地区投资建设中发挥专业指导作用。自成立以来，公司完成了大量的设计工作，使设计团队积累了从工程设计到施工配合设计再到现场监理设计的丰富专业一体化经验。
成功案例：
中•日唐山曹妃甸生态工业园综合服务大楼
相关软件及解决方案：
Autodesk Revit Architecture
Autodesk Revit Structure
Autodesk Revit MEP
Autodesk Navisworks
Autodesk 3ds Max
Autodesk Ecotect
客户证言：
“华通是一个强调集成化理念的设计公司，其优势在于各个专业在一个统一的平台上相互合作，避免了许多设计公司所出现的小团队技术力量薄弱的问题。而BIM和绿色设计理念的引入，更是改变了传统的流水线式的设计流程，从设计伊始就调动起各个专业设计师的积极性，围绕BIM平台，将绿色理念真正落实到设计上。
——华通设计顾问工程有限公司总裁 魏闵红“BIM和绿色设计是华通集成化设计理念的两个重要技术支撑点，BIM改变了传统的二维设计手段，将设计师的创意带入到三维自由空间中。绿色设计代表了未来可持续设计的发展方向，二者的结合不仅从工具和理念上提升了建筑设计的科技含量，更为我们展示了未来建筑设计的一副美妙图画。”
——华通设计顾问工程有限公司副总裁 刘吉臣“在满足使用功能的前提下，如何让人们在使用过程中感到舒适和健康是建筑环境领域研究的主要内容。其中，寻找室内舒适性、建筑能耗、环境保护之间的矛盾平衡点是亟待解决的问题。由BIM软件平台构建的深度BIM（详细建筑信息模型）通过软件输出为不同的数据格式，根据室内环境应用方向的不同，选择合适的数据格式，再输入到专业的分析软件中，可以有效解决数据一致性问题，提高建模效率。”
——华通设计顾问工程有限公司 绿色城市研究事业部总经理 武海滨“BIM为绿色设计提供了便利的技术验证平台，而绿色设计则扩展了BIM应用的范围和深度，我们相信两者的结合必定能够为客户创造出更好的可持续发展项目。”
——华通设计顾问工程有限公司总裁 魏闵红案例正文：
华通设计顾问工程有限公司在绿色建筑设计中全面应用BIM
项目概况
中•日唐山曹妃甸生态工业园综合服务大楼位于河北唐山的曹妃甸工业园区，是为满足园区内中日商务人士的住宿、餐饮、娱乐等功能而设计的地标性建筑。中•日唐山曹妃甸生态工业园由中日两国合作开发建设，立足环渤海，面向东北亚乃至全世界，吸引日本企业和各国先进企业入园，以聚集节能环保、绿色、低碳、循环经济、减灾防灾等领域的技术、产品、装备、服务、应用示范为主要产业特色，积极发展低碳的高新技术产业。
http://images.autodesk.com/apac_grtrchina_main/images/caofei_jishu_01.png图1中•日唐山曹妃甸生态工业园综合服务大楼效果图本项目作为中日唐山曹妃甸生态工业园的重要服务支持设施，承担着园区商务会展、交流和部分休闲娱乐功能，立足于为工业园及附近的投资者、工作人员和参观者提供舒适健康的交流和休闲空间。本项目建设用地14983.5平方米，总建筑面积21228.87平方米，地上部分共14层，首层为大堂接待、游泳池及健身房、SPA；二层为中式餐厅、日式餐厅；三层为酒吧、KTV；四层为会议室；五层以上为酒店式公寓房间；地下一层为公寓后勤用房、汽车库及设备用房。
解决方案
本项目在设计过程中全程采用了基于BIM的三维设计软件，包括Autodesk Revit、Autodesk Navisworks、Autodesk Ecotect等，并以BIM为核心，针对建筑的采光、能耗、交通和舒适性等方面进行了分析和优化，以达到中国绿色建筑三星标准，保证绿色设计目标的实现。
http://images.autodesk.com/apac_grtrchina_main/images/caofei_jishu_02.jpg图2 运用BIM对建筑的采光、能耗、交通和舒适性等方面进行分析和优化在被动节能设计上，建筑师采用了日式建筑中传统的设计手法——Engawa，即在房间的外侧设置一个封闭的空间，该空间与房间通过推拉门连接，形成室内和室外的“灰空间”，有利于冬季的保温隔热，夏季时可通过开启门扇达到自然通风的效果。为了增加建筑的通透性，保证室内的自然采光，建筑师使用了全玻璃幕墙的设计。但通过模拟分析建筑师发现这样的设计不能满足国家对公共建筑节能的要求，也达不到绿色建筑三星标准。因此，建筑师通过将BIM模型导入到IES软件中进行定量化计算，将建筑的窗墙比降低到60%，同时在外层玻璃幕墙使用了双层中空Low-E玻璃，为Engawa的推拉门增加一层保温层。
通过运用Autodesk Revit Structure在内的建立于 Revit平台上的应用程式，保证了绿色设计所需的完整的模型塑造和详细说明。同时还衔接了多项绿色分析内容的融合，包括舒适度分析、风分析、日照分析、可视化分析、采光分析等方面的分析。
经过分析，冬季的冷风渗透是热损失的一个重要途径，考虑到建筑冬季迎风面上的冷风渗透情况，建筑师将BIM模型导入到STAR-CCM+软件中进行建筑流体力学（CFD）模拟分析，确定了冬季建筑表面的高风压区，并根据计算结果有针对性地使用密封性能优良的门窗，这些措施既大大降低了冬季的采暖负荷，又保证了室内舒适的自然采光。
为了进一步改善建筑的自然采光，建筑师还针对建筑的特点分别对地上和地下部分的采光进行了优化：在建筑的上半部分设计一个上下贯通的中央采光中庭，以改善公共空间的采光效果；地下室的自然采光一直是困扰建筑师的难题，通常采用的解决方案是使用光导管，但光导管存在照射面积小、管路复杂、投资大的缺点，在本项目上，建筑师结合室外景观和绿化设计了260平方米的采光天井，保证了18%的地下室面积可以完全依靠自然采光来满足使用要求。
为验证采光中庭和地下车库天窗自然采光效果，建筑师将BIM模型导入到Ecotect进行了全阴天情况下的自然采光分析和优化。
http://images.autodesk.com/apac_grtrchina_main/images/caofei_jishu_03.png图3利用Ecotect对采光中庭和地下车库天窗自然采光效果进行分析和优化在太阳能的利用上，该项目引入了太阳能生活热水系统，通过对系统全年产生的热水量、初投资以及屋顶可利用面积的模拟和计算，最终确定了200平方米的集热管面积以及倾角35度的最佳集热角度。
为了进一步改善建筑的室外环境，通过CFD模拟预测建筑建成后周边的风速，在风速较大的区域，使用由高大乔木和低矮灌木组成的立体绿化来降低吹风感，在风速较小的地方，适当增加草地面积，避免热聚集，改善室外热环境。
http://images.autodesk.com/apac_grtrchina_main/images/caofei_jishu_04.png图4冬季建筑微环境风速流线分析http://images.autodesk.com/apac_grtrchina_main/images/caofei_jishu_05.png图5建筑微环境热岛效应分析除了上述被动式节能和生态技术，该项目还积极引入主动式节能系统来进一步降低对能源的利用，减少二氧化碳排放量。在主动式系统的选择中，建筑师对地源热泵进行了认真的研究，包括地源热泵系统的初投资、运行费、系统性能、环境影响、土壤特性等，通过这些研究发现，在项目区域引入地源热泵，可以保证土壤在较长的时间内具有良好的热稳定性，地源热泵增加的初投资可以在5年左右的时间内通过节省运行费用收回，这些条件保证了该项目引入地源热泵的成功。在IES中通过对导入模型的计算和分析，可发现本项目中主被动技术的综合利用，使得本项目实现了节能67%，不仅远远超过了国家对公共建筑节能的要求，而且大大超越了绿色建筑三星标准的节能目标。
<IMG alt="IES建筑模" src="http://images.autodesk.com/apac_grtrchina_main/images/caofei_jishu_06.png" width=420 height=302>图6 IES<VE>建筑模http://images.autodesk.com/apac_grtrchina_main/images/caofei_jishu_07.gif图7自然通风分析未来展望
绿色建筑系统和体系是非常复杂和非线性的，仅仅依靠建筑师的经验和直观判断难以完成。BIM技术可将建筑设计无缝拓展到建筑性能模拟分析中，从而帮助建筑师在设计阶段就能够了解建筑建成后的实际效果，这对建筑师改进设计大有裨益。同时，通过BIM对建筑性能模拟分析，从一开始就打破了传统的以建筑师为核心的流水线式设计流程，增加了各个专业之间的沟通和交流，而这正是保证绿色建筑实现的关键。
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