PKPM绿色建筑设计软件的案例实践

朱峰磊（建研科技股份有限公司设计软件事业部  上海分部）

    随着国内绿色建筑的发展，建筑能耗模拟软件、CFD模拟软件、室内采光、噪声等模拟软件逐步开始大量应用于建筑领域，软件应用渗透到了绿色建筑设计的各个阶段，在绿色建筑的应用范围主要包括标准评价、建筑能耗模拟、建筑风、光、热、声环境模拟、设备系统优化等。设计人员也更加注重借助上述应用软件来实现绿色建筑的全面评价和模拟，更加关注两者的结合与互动。如何实现合理的性能模拟优化，如何验证计算结果的准\x00性，如何建立统一的软件数据接口提高设计师的效率等问题成为建筑设计软件行业需要解决的难题。

    为帮助设计师尽量简化绿色建筑设计和模拟中的操作，我们将绿色建筑设计软件各个阶段的工作逐一细化并通过软件向导指导设计，还着重研究系列软件建筑\x00型的数据接口问题，充分地利用计算机功能，对PBES、Stream、Tas-Daylight、Solar、Sunlight等专项模拟软件的参数设定进行简化，从而提高设计效率，自动生成绿色建筑专篇和资料汇总申报等功能。

    本文就PKPM绿色建筑设计软件通过工程实例作详细介绍。

一、项目概况及技术路线选择

    某绿色居住建筑项目位于上海浦东新区北蔡镇，咸塘港以东、御桥路以北、御青路以西。参评共8栋建筑，分别是7~14号楼，其中7#为20层高层住宅，8#为23层高层住宅，9#为25层高层住宅，10#为26层高层住宅，11~14#为27层高层住宅。总户数为865户，总人数为2768人，总用地面积为40167.0 m2，总建筑面积为112071.89 m2。

图1  项目基本2息输入

    为实现该项目前期的星级定位以及技术体系的建立，需要进行以下几个步骤的操作：

    1）基本信息输入：在绿色建筑设计软件基本信息对话框中，录入项目基本参数：项目名称、建筑类型、建筑面积、地理位置、建设单位、评价标准、项目概述等。其中，基本参数如建筑面积、用地面积、建筑户数以及是否空调采暖等输入信息，软件自动记录，将会和之后的条文评价中涉及到的上述指标进行联动，免去设计师重复输入的麻烦。

    2）前期计算分析：基本信息对话中，用地面积及建筑户数关系到人均用地指标这一控制项达标与否，因此当设计师输入这两个参数值之后，软件将自动判定是否满足该条目的要求，如不满足，则无法达到绿色建筑目标要求，需调整申报范围。根据输入的数据，本项目的人均用地指标为14.51 m2，满足4.1.3条控制项的要求。

    3）技术路线选择：是建立适合于本项目技术体系的关键操作之一。软件数据库当中包含了多种不同的技术路线。当项目星级确定之后，可以根据项目所在地的气候特征，项目特点选择匹配的技术路线，并联动相应条文评价达标与否。设计师可以采用软件推荐的默认技术点，也可自定义技术路线，以便其他项目使用。结合以往本地区及本建设单位的项目经验，最终确定采用雨水收集利用、预制混凝土结构体系、low-e节能外窗等技术措施。

    4）增量成本分析：增量成本是建设项目按照绿建标准设计并以星级为目标，在项目建设闶┕程中所导致的成本增加。和技术点对应，每项增加的主动式绿色建筑技术措施都有其对应增量，选择技术路线的同时可参看其增量范围，最终确定本项目的增量成本是多少。

       图2  技术路线选择和增量成本计算

    在项目信息及技术体系确认完成之后，前期所需要的参数已完整，可以进行下一步的模拟和评价工作。模拟计算和条文评价两部分可以同时进行，模拟i析的结果软件可及时反馈给相应条目，判断其达标与否。

二、建立统一的数据模型及模拟优化

    模拟计算这部分的核心内容是建立建筑模型，并与各专项模拟分析软件数据接口衔接。该部分的处理，可节约绿色建筑设计过程中大量i时间成本，提高模拟分析效率。绿色建筑设计软件中有单独的模型处理平台，可以处理各种复杂的模型问题。

    （1）建立建筑模型

    本文为了简化模型处理部分的时间，取一典型楼栋进行分析。该模型处理平台与设计师熟悉的PBECA建筑节能分析软件模型处理平台一致，符合设计师的操作习惯。导入dwg平面图纸进行建模设计，在完成模型编辑和材料设置后，通过楼栋拼装功能导出bdls文件。

                  图3  导入bdls模型

   （2）导出各专项模拟软件所需数据格式

    点击相应模拟专项软件图标，会自动导出该软件支持的数据格式。如导出给Tas-Daylight光环境模拟软件的数据格式为XML，导出给Stream风环境模拟软件的数据格式为STL，其他PKPM绿色建筑系列软件均采用BDL模型进行分析。

        图4  导出其他模拟软件所需接口模型

  （3）专项模拟分析

    专项模拟计算共分为三大类：基础设计项、高端模拟项以及绿建专项计算。在基础设计项当中有节能计算、日照分析、结露计算等；高端模型项包括建筑能耗、自然采光、室外风环境、室内自然通风、环境噪声、太阳能热水模拟等；绿建专项计算包括非传统水源利用率、构件隔声、窗地比等内容。以下简单介绍一下几种不同的模拟。

    1、绿色建筑设计软件导出的STL数据格式为Stream风环境模拟软件读取，用于室外风模拟时，自动忽略内围护结构的影响，减少不必要的模型信息。并根据夏季、过渡季、冬季的环境主导风向、风速对建筑方案周边风环境进行模拟。Stream软件模拟时需考虑建筑周围的相对位置、外形以及四周地形、地貌等影响。最终模拟结果显示，人行区域1.5米处的风速均在5 m/s以下，风速放大系数均小于2，符合行人舒适要求。
 
 

                       图5  Stream室外风环境模拟分析

    2、XML数据模拟为光环境模拟软件Tas-Daylight的数据导入文件，运算采p反向光线追踪算法，考虑围护结构壁面的反射系数、玻璃的可见光透射比以及建筑物间的相互遮挡以及建筑物的自遮挡，模拟计算中设置天空状态为全阴天。自动划分网格，其平均采光系数均满足绿标的要求，卧室起居室小于2.2%，厨卫小于1.1%，各户型功能房间采光效果较好。
 
 

                    图6  Tas-Daylight室内自然采光模拟分析

     3、构件隔声分析，绿色建筑设计软件会自动读取bdls模型围护结构信息，运算判断外墙、楼板、分户墙以及外窗等构件的空气声计权隔声量，直接输出分析报告，并将计算结果反馈给相应条文判断。

    4、非传统水源利用是节水非常重要的一个环节，非传统水源计算工具将会根据模型信息默认得到总用水定额值，包括居住用水，绿化灌溉，车库冲洗等方面，并根据雨水或中水回收计算年月水量平衡，最终得出本项目非传统水源利用率为10.19%，刚满足节水及水资源利用一般项的要求。

    5、高强度钢用量比例计算，用户只需输入不用类型钢筋重量数据，就可得出本项目HRB400以上的高强度钢筋用量比例，诸如此类的计算分析，在此不一一列举。
 
 

       图7  绿建专项计算工具及输出报告书

三、深化施工图及条文评价

    本阶段为施工图阶e，需完成几项核心工作，一是设计师深化施工图，在图纸上落实具体绿色技术措施；另一是针对标准进行条文评价，并完成自评估报告的填写。在绿色建筑设计软件中针对不同条目划分成八大专业，如规划、建筑、暖通、电气、给排水、景观等，各专业设计人员完成涉及条目的评价及报告e写。

图8  条文评价对话框并填写自评估

（1）定量条目的判定软件从反馈来的数据结果将自动进行处理；

（2）设计软件针对每e条目均有说明信息，如本条目需要达到的技术深度，施工图所需包含的信息，以及本条目需提交的资料文件等；

（3）软件加载了Google Earth以及百度地图，谷歌地区可查看项目所在地的土地情况，百度地图可直接判断主要出入口的公共交通站点及周边服务设施配套；
 
 

图9  Google Earth及百度地图定位

（4）当有重要条目不达标，影响评价目标的星级变更时，软件星级显示对话框&自动进行调整，并针对该调整进行原因说明及改进策略提示；

（5）本阶段完成施工图深化及审查备案，自评估报告填写后，将输出符合地区审查备案要求的绿色建筑专篇或信息登记表，之前评价及计算的数据将联动到专篇上。

四、资料整理及项目申报

      绿色建筑评价标识工作流程包括申报单位签署申报声明、提交申报材料、评审组进行形式审查、专业评价、专家评审以及公示、公布等程序。在完成本项目的各专项报告以及施工图纸审图备案后，需进行申报资料的整理。在绿色建筑设计软件中加载了住房和城乡建设部科技发展促进中心绿色建筑评价标识管理办公室标识评价证明材料清单及文件夹。用户可根据左侧提供的清单列表，逐一添加整理，软件中会对每一子目录均有文件夹说明，提高整理效率和资料完备性。至此，本项目的所有申报数据及资料全部生成。

                    图10  项目申报对话框

    申报资料整理完毕后可通过绿色建筑设计软件后端接口上传至评审中心服务器，进行在线形式审查，查看项目进度及反馈意见，了解实时信息，并可实现对项目资料进行调整。

图11  项目申报系统

    以上是PKPM绿色建筑设计软件在实践实际案例的全部过程，殷切希望用户在实际工程使用过程中，对于我们的软件提出宝贵的修改意见。