BIM 應用於建築節能評估之策略

本研究的策略是將建築節能相關的意見與知識提前採納，讓他們能在概念設計階段反映實 務問題，透過有效的資訊處理與傳遞，即時提供給建築師以輔佐設計方案的進行，其中專業顧 問的參與會因為建築類型與工程規模的不同而有所改變。在傳統的建築設計流程中，建築師在 前期扮演重要的決策角色，其他專業合作者都是被動的等待，直到基本設計階段專業顧問才開 始提供專業建議與初步設計，因此對於設計方案的輔助有限。建築師所需的專業資訊若無法提 前取得，將影響設計方案的進行與思考。

根據文獻回顧、專家訪談與案例分析的結果，本研究提出以 BIM 為基礎的建築節能作業流 程，其業務流程可分為配置、基設與細設三個階段，每個階段皆有工作迴圈。工作迴圈的內容 包含設計、建模與分析，並輸出設計準則傳遞至下一階段(圖 4-1)。

圖 4-1、建築節能作業流程(圖片來源:本研究室繪製)

建築計畫包含營運條件、預算工期與基地條件，並且訂出節能目標。根據文獻可知建築物 營運能源主要為空調與照明系統(佔 6 成以上)，因此在建築配置階段可用這兩個因素作為能源 模擬的主要考量，根據建築類型找出 EUI 值做為後續配置方案的參考。

設計者在配置階段所做的 BIM 模型應包含(1)建築量體:幾何形式(含垂直與水平主要通 道)、構造類型與使用性質，(2)外殼(皮層):各向表面朝向方位、各向表面構造類型、各向表面開 口比例，(3)外部空間:鋪面、植栽與地形等資訊。

此階段節能分析的工作項目有:日照輻射、各向外殼熱得熱失、室外風場(各向皮層外部風 壓)、內部主要氣流(垂直與水平通道)、總耗能分析、工程預算與期程概估。最後輸出基設準則:

各向外殼隔熱係數、開口比例與預估耗能目標，交付與下一階段的參與者。

圖 4-2、配置階段的分析項目與設計準則(圖片來源:本研究室繪製)

基設階段輸入設計準則，進行基設模型的建置，包含(1)空間使用類型，(2)建築構造(內外 牆、柱、樑、樓板、門、窗、屋頂)，(3)立面設計(外牆構造類型、遮陽、開口)。

節能分析項目則是: 主要空間熱得熱失、室內開窗位置、尺寸、開啟方式的自然通風及空 調分析、主要空間的室內自然採光與人工照明分析、遮陽位置、尺寸與外殼構造的熱負載分析、

綠建築 EEWH 與 LEED 分析、工程預算與期程概估。最後輸出細設設計準則:重要空間空調耗 能值、重要空間照明耗能值、外牆設計-傳熱係數、開口遮陽-材料構造準則、綠建築 EEWH/LEED

準則、預估耗能目標。

圖 4-3、基設階段的分析項目與設計準則(圖片來源:本研究室繪製)

細設階段輸入設計準則，進行細設模型的建置，包含(1)裝修材料(材料規格)，(2)空調設計(系 統規格、管線)，(3)照明設計(燈具、安定器、管線等)。

節能分析項目則是:重要空間空調模擬與耗能評估、重要空間照明模擬與耗能評估、建築外 殼熱得熱失、預估耗能目標、工程預算與期程概估。最後輸出細設設計準則:規格材料與施工規 範。

圖 4-4、細設階段的分析項目與設計準則(圖片來源:本研究室繪製)

為了確保每一個階段的節能設計準則能夠傳遞至下一個階段，本研究提出以參數化技術做 為 BIM 應用於件節能評估之策略。每一個設計階段都有”設計”、”建模”與”分析”三個動作組成 的工作迴圈，”設計”與”建模”之間是雙向密集且工作份量大的作業，本研究建議以參數化技術 進行整合，將設計者所用的設計工具與節能顧問所用的環境模擬分析軟體做緊密串聯，節省製 作時間與降低模型編修成本。”建模”與”分析”之間仍是雙向作業，不同軟體之間資料的傳遞存 在不同的資料格式，需要以通用格式做為資料交換介面如 IFC 或 XML 等，以串接設計資訊、

建模與分析軟體。”分析”與”設計”之間是一種單向作業，工作量較小，以圖像或數據表現資料 分析結果，回饋給設計人員參考，進行設計方案的修正(圖 4-5)。

圖 4-5、工作迴圈說明(圖片來源:本研究室繪製)