文摘
为了改变现状缺乏全面和直观的对建筑节能的研究在中国,网上虚拟节能和环保提出了基于VRML构建系统。虚拟仿真技术的两个子系统,“虚拟现实”和“能耗模拟、集成和应用于建筑节能的设计研究。在继承的基础上以传统方式的优点,独立应用程序模式的两个改变了。应用程序分析使用一个真正的节能示范项目为研究对象。实验结果表明,三个建筑围护结构的节能率为35.742%,30.408%,和35.696%,分别。得出结论,系统提供了一个更加系统的和直观的方法来设计和建筑节能的研究。
1。介绍
随着中国经济的快速发展,许多高科技技术和产品已经广泛应用于人们的日常生活和工作,带给人们极大的便利。虚拟现实技术是一种高科技技术,近年来发展非常快。它建立了一个三维空间通过全景漫游,所以人们可以与三维虚拟空间,好像他们在那里和在现实生活中可以体验各种感官的感觉。它是一个数字人机界面技术,使用各种虚拟现实设备和虚拟环境带来现实和强烈的感官影响用户和促进复杂的大型工程项目的规划和设计(1]。虚拟现实技术已广泛应用于许多领域,如建筑、军事、医学、航空,已被许多研究人员和学者青睐的优势提高人类的主观感受。
建筑空间虚拟化指的是通过高科技技术建立虚拟建筑空间(图1)。建筑空间不断由传统的二维和三维图像显示虚拟现实场景,具有强烈的现实主义以及生动,目前极其有价值技术应用(2]。用户可以使用键盘和鼠标全面观察虚拟建筑空间,等观察视角俯瞰,抬头,遥远,并关闭。建立的虚拟建筑空间三维建模方法有精确的维度,强烈的经验,和适用性。VRML的虚拟现实建模语言建立3 d交互场景,可以结合网络技术和应用于由虚拟现实技术建立三维场景模型。互联网用户可以浏览三维虚拟现实场景建立了VRML技术的浏览器,它是建立虚拟建筑空间的一个重要工具3]。B / S结构浏览器和服务器结构,通过安装的服务器来支持用户使用浏览器运行服务器的所有功能。随着互联网技术的发展,B / S结构已经逐渐取代了传统的C / S结构,广泛应用于许多领域,软件系统的主要结构建设。
2。文献综述
通过BIM-based可视化技术的成功应用在杭州东站项目,李等人利用PKPM 3 d建模和施工仿真等技术来解决复杂的空间关系中心项目结构和建设计划的发展4]。香港等人调查BIM技术的具体应用施工过程的大型体育场,反映出女子的能力来控制复杂类型建筑的建设(5]。Nageib等人提出了一种新的可视化和协同设计方法,联合使用Revit, Fuzor,公民3 d和InfraWorks软件。Fuzor用于虚拟漫游在项目完成的组件信息查看和碰撞检测。和模型信息导入InfraWorks没有损失完成视觉以外的协同设计项目6]。
最后,得出的结论是,这种方法可以帮助进行更加迅速和准确的设计阶段为了缩短设计周期,减少返工,节约成本的可视化合作设计地铁站。白等人的帮助下创建了一个虚拟建筑教学环境虚拟现实软件的天际线,在建筑的内部和外部结构提出了以可视化的方式,这样学生可以与学习内容的交互实时虚拟环境中自然的方式。它不仅大大增加学生自主学习的兴趣,促进知识的建设也促进了更新和共享的教学资源7]。丹等人分析了VR BIM +虚拟现实的一个新概念,提出了建立“BIM +虚拟现实教学应用平台”,讨论了实现和Fuzor软件在设计教学中的应用和经验总结。研究得出结论,BIM +虚拟现实共同协助规划和设计成为了一个方向,促进和优化VR BIM肯定会促进其应用和发展领域的设计教学与研究[8]。Soyaslan等人反映在虚拟现实技术在建筑设计教学的局限性,通过分析国内建筑设计领域的现状(9]。在今天的虚拟现实技术有很多限制,比如硬件成本高,无法很好地与建筑设计软件平台兼容。和虚拟现实技术应用于设计表达式而不是设计过程。其教学实践的探索BIM-based虚拟现实技术辅助建筑设计过程提供了方便的虚拟现实之间的互操作性和设计对很多学生在同一时间以一种低成本的方式,以便学生能掌握BIM-based虚拟reality-assisted设计的应用程序。
能源和环境问题成为全球关注,建筑节能已经成为中国可持续发展的基本战略计划。它发展迅速的政策和标准开发、产品开发和推广,和工程实施,成果显著。尽管如此,仍有许多问题在中国建筑节能,主要集中在:(1)公众对能源效率不足,(2)缺乏整体考虑建筑方案设计,和(3)能源效率不足的研究和实现。如果更系统和直观的设计、研究、交流,可以创建和管理平台,它不仅能促进建筑节能的推广概念、技术和产品,也为建设项目的总体设计提供有效的帮助。在此基础上,两个子系统的虚拟仿真技术、虚拟现实和能耗模拟,提出了充分利用在建筑节能和分析结合实际工程应用中寻求新方法的设计和研究建筑节能(10]。
3所示。研究方法
3.1。当前应用程序的虚拟仿真技术在建筑节能领域
虚拟仿真技术是一项新技术,它利用计算机和各种物理效应设备专业工具来执行动态实验研究的假设或实际系统的帮助下系统模型(11]。是经济的,孤立的,安全可控,快,且可预测,这可以有效地解决这一问题的抽象思维,它生成的实体之间的联系。及其在建筑节能领域中的应用主要体现在以下两个方面。
3.1.1。协助建筑方案设计
节能、性能需求的现代建筑,已经逐渐融入到建筑方案设计。通过软件如3距离、虚拟仿真技术可以创建一个三维的虚拟环境,给用户一种第一人称的感觉。它还可以实现模拟建筑室内和室外的温度和湿度,阳光、风环境、热环境,等等,并集成了建筑节能设计到整体建筑设计。架构师离开了真实的虚拟建筑场景在建筑方案设计,使建筑设计的空间感更加互动、灵活,大大提高真实性,并提供一个活跃的、实时的交互设计方法为架构师评估和验证设计意图。节能建筑方案设计的过程中,虚拟仿真软件如3距离实现物理环境模拟建筑,建筑室内设计模拟和仿真等,协助节能建筑方案设计(12]。
3.1.2。建筑能耗模拟
另一个重要的应用虚拟仿真技术在建筑节能能耗模拟。因为建筑是一个复杂的系统,影响能源消耗的因素有很多,如建筑物的热性能和结构设计本身,室外气候条件、空调设备的性能,内部人员的分配,工作,和其他模式等。有极其复杂的相互关联的因素之一。这需要一个全面的、系统的和多变的原理来计算和分析建筑的能源消耗。很难获得准确和客观的结论仅从简单的计算,但通过动态计算机仿真计算,可以模拟建筑能源消耗更快。和仿真结果可以转化成能源消耗和热舒适指标很容易让公众理解的某些标准,它可以提供一个更全面、真实,方便节能设计的分析和评价。它大大缩短了设计周期,提高设计质量13]。国内外常用的能耗模拟软件包括EnergyPlus DOE-2, TRNSYS ESP-r,桌子等。14]。
3.2。集成的应用程序的概念,虚拟仿真技术在建筑节能与3距离
虚拟仿真技术有两个子系统,即虚拟现实和能耗模拟。3距离可以实现3 d虚拟仿真的建筑,创造一个直观和互动平台建设方案设计。能耗模拟软件可以计算和分析建筑能耗,为设计人员提供有效的参考和验证分析和评估和修改节能方案。然而,这两个子系统是相互独立的。如果他们进一步结合,将创建一个更系统、更直观,和现实的节能建筑的设计和研究的平台。
节能建筑的3 d仿真是通过3距离,以便提出建筑,尤其是组件对节能有重要影响,是视觉和图形显示在前面的设计师和研究人员。建筑能源消耗的计算机模拟是进行能耗模拟软件的帮助下研究和分析建筑的节能效果。然后,建筑能耗计算和分析的结果作为基本属性信息,通过虚拟现实技术和人机交互平台给出了3 d建筑能效属性。它可以编辑和分析和实时管理,使建筑节能的研究和分析直观、视觉(15]。上面所有的想法可以实现现有技术,软件,等等。与虚拟仿真技术的集成应用,人们将能够沉浸在构建和实现以下功能只需轻点鼠标:(1)全面、清晰的了解建筑组件的外观和结构,材料特性,及其对能源效率的影响;(2)快速和方便的方式打电话给建筑物的整体能源效率的指标;(3)一个系统的和直观的方式把握整体效果的节能方案。这是一个重要的指南的设计、研究和建筑节能的管理。
3.3。建筑空间虚拟场景的建立
使用VRML语言作为建筑空间虚拟场景建模工具,建筑空间虚拟场景的建立主要包括以下步骤。(1)空间坐标系统构造和规模。所需的建筑物的外墙空间铺砖的规格,长度和宽度的独立砖作为建筑空间的基本单位。砖的建筑空间呈现的同时,和建筑空间的规模是由使用砖(2)组件代表的具体坐标建筑组件在直角坐标系的建筑空间,建筑组件的位置。房屋构件的最小坐标点,即位置建造的建筑空间,可以根据获得的优先顺序 , ,和轴。之后的所有组件在建筑空间中,所有的组件的物理模型在建筑空间中总结得到建筑空间数据模型,如下:
的方程, 代表组件的信息创建的建筑空间(3)建筑空间建筑
建筑空间中的步骤作为一个例子来分析建筑空间实体建模过程,和在建筑空间建模的步骤如下:
在方程(2),和表示的坐标位置和步台阶的长度,分别。和表示步骤的宽度和高度的步骤,分别。表示的总数在建筑空间的步骤。
初步的建筑空间模型与轮廓特征是通过上面的实现过程。在此基础上,通过纹理映射和其他措施,建筑空间的虚拟场景纹理,颜色,环境,和其他视觉效果的现实实现6]。
3.4。工程实例设计
3.4.1。项目概述
三个研发建筑节能示范(没有。我,没有。第二,没有。分别为III研发建筑)作为研究对象。单一建筑设计方案的三个建筑是一样的,都是原有的框架结构和高3.6米。一个建筑占地面积480 m2。研发大楼的一楼主要由展厅、餐厅、和接待房间,二层和三层主要由办公室。的预期目标的节能设计示范项目是65%单一建筑节能作为一个整体,与外壳的贡献的整体节能建筑达到20% -30%16]。
3.4.2。建筑方案设计
(1)3 dmax-aided总体架构设计。CAD的基础上计划设计、3距离是用来进行3 d仿真的建筑,包括虚拟仿真环境的现场周围建筑物的建设和3 d仿真实体,这实际上显示的建筑可以在人们的眼前。自从3距离成熟和完整的呈现功能,它可以实现良好的呈现效果高的现实主义17]。在仿真设计过程中,设计师的自由移动实时任意。根据他自己的角度来看,由系统生成的场景渲染可以改变及时生成一个新的场景,从而能够根据实时修改和完善自己的设计思想。
(2)外壳结构方案设计。为了研究和分析不同的外壳结构的节能效果,以下附件方案(如表所示1)根据设计的三个建筑节能设计目标的要求,也被称为方案1,方案2和方案3在后期研究的一部分。
4所示。分析的结果
4.1。模拟建筑能源消耗
DeST-c软件是用来进行能耗模拟18]。建筑模型在DeST-c首次建立了基于建筑计划,然后,进行以下操作。
以下4.4.1。参数设置
(1)参数设置外壳结构。三个建筑的外壳的热参数计算根据材料不同的围栏建设的,如图2- - - - - -4,参数设置在DeST-c [19,20.](2)空调系统参数设置。考虑到气候特点,在DeST-c室内相对湿度是60%。供暖季节被设置于11月15日至次年的3月1日,和室内温度设置为18 - 20°C。空调季节将从5月15日到10月1日,室内温度设置为26°C。空气在空调时间变化的数量被设置为0,和空气在nonair调节时间变化的数量被设置为0.5次/小时。根据不同房间的特点研发大楼内部扰动参数分别设置在建模(21]。根据不同房间的特点研发大楼内部扰动参数设置单独的建模
4.1.2。能耗模拟
一旦各种参数设置,建筑可以在DeST-c模拟能耗。为了分析围护结构方案的节能效果,基线下围护结构建筑公共建筑节能设计标准中指定的条件是用作比较的方案,即:,基线围护结构方案22]。研发建筑的能耗模拟结果在不同围护结构方案图所示5。外壳结构的节能率的三个建筑整体建筑分别为35.742%,30.408%,和35.696%,分别。
4.2。3 dmax-based模拟建筑物能源效率
建筑的3 d仿真后3距离,VRP是导入到虚拟现实软件。同时,材料的数据结构和热性能的外壳结构被输入到数据库中,实现管理的外壳结构的属性(23]。能耗模拟结果被存储到建筑方案的属性。在这个三维可视化平台,有许多功能菜单按钮。通过拖动和点击鼠标,可以实现以下功能:(1)任意的旋转和缩放的建筑模型和多视图的建筑方案的效果,(2)编辑和查看的物质结构和热性能不同的方案外壳结构,和(3)查看和调用不同的围护结构方案的节能效果建筑,包括年度满满当当的能源消费,全天的满满当当的能耗,节能率(24]。
5。结论
虚拟仿真技术的应用程序的两个子系统,“虚拟现实”和“能源仿真”建筑节能进行了分析和讨论。这是可行的并将它们与建筑节能设计和研究。
使用3距离协助节能建筑的整体设计,并结合VRP虚拟现实软件,三维模拟和物业管理的节能建筑的优点完全实现的可预测性,经济,安全,和速度的虚拟模拟,提供了系统和可视化平台的设计节能建筑能耗模拟分析,显示和节能效果。
通过应用示范工程实例的分析,围护结构的节能率的三个建筑的整体建筑为35.742%,30.408%,和35.696%,分别,这满足了需求的公共建筑节能设计标准和预期的节能项目的目标。这是可行的。围护结构的传热系数越小,越显著的节能效果。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。