基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)探討

王雨

摘要： 我國建筑行業(yè)發(fā)展迅速，規(guī)模不斷拓展，數(shù)量逐年增加。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，能源的消耗量也顯著增加，我國現(xiàn)階段仍然處于能源緊缺的狀態(tài)，如何進(jìn)行能源的合理利用對于保證我國建筑行業(yè)具有積極的意義。但是在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過程中，無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的能源消耗分析，所以也就無法實(shí)現(xiàn)對能源的合理管控。將BIM技術(shù)應(yīng)用于我國的建筑設(shè)計(jì)中，可以極大地改善能源利用狀況，實(shí)現(xiàn)了對能源的合理利用。滿足我國現(xiàn)階段對能源節(jié)約的要求。本文就基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的探討。

Abstract： China's construction industry has developed rapidly， the scale continues to expand， and the number has increased year by year. With the development of the construction industry， the consumption of energy has also increased significantly. At present， China is still in a state of energy shortage， and how to make rational use of energy is of positive significance for the construction industry in China. However， in the process of building design， the accurate analysis of energy consumption can not be realized， so it is impossible to achieve a reasonable control of energy. The application of BIM technology in the architectural design of China can greatly improve the utilization of energy and realize the rational utilization of energy，so as to meet the needs of energy conservation in China at the present stage. This paper discusses the building energy efficiency design based on BIM technology in detail.

關(guān)鍵詞： BIM技術(shù)；建筑節(jié)能設(shè)計(jì)；探討

Key words： BIM technology；building energy efficiency design；discussion

中圖分類號：TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）32-0172-03

1 現(xiàn)階段BIM建筑節(jié)能設(shè)計(jì)狀況

現(xiàn)階段，我國在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)工作中，仍然存在著較大的不足，不能實(shí)現(xiàn)環(huán)境以及資源的合理利用，或者利用效率較低，充分程度不足。導(dǎo)致了資源和能源的極大浪費(fèi)。我國現(xiàn)階段的能源仍然處于一個(gè)相對匱乏的狀況，所以，必須做好能源的合理利用。很多能源設(shè)計(jì)方案往往不能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，或者與實(shí)際狀況不相符，無法滿足能源節(jié)約目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員需要應(yīng)用先進(jìn)化的設(shè)計(jì)方法，學(xué)習(xí)高效率的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)，將其應(yīng)用于我國的能源優(yōu)化工作當(dāng)中，對建筑物進(jìn)行合理、全面的節(jié)能評價(jià)，然后再采取有效的節(jié)能手段進(jìn)行處理?，F(xiàn)階段建筑設(shè)計(jì)的側(cè)重點(diǎn)是美觀性以及功能性，但是卻沒有注重到節(jié)能方面的功能性要求。沒有做好綠色環(huán)保方面的管控，沒有注意到經(jīng)濟(jì)方面的要求。應(yīng)該在建筑設(shè)計(jì)的最初階段就開始節(jié)能性設(shè)計(jì)，選擇最合理的方案，實(shí)現(xiàn)理想的節(jié)能效果，實(shí)現(xiàn)人力資源和物力資源的極大節(jié)約。

2 BIM技術(shù)對建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的優(yōu)勢

BIM技術(shù)對于建筑行業(yè)來說，無疑是一項(xiàng)革命性的技術(shù)，為從根本上解決項(xiàng)目管理工作中的問題提供了技術(shù)保證。為創(chuàng)建工程數(shù)據(jù)、管理文件以及共享資料和項(xiàng)目之間的協(xié)調(diào)作用發(fā)揮了重要的作用。BIM技術(shù)的優(yōu)勢主要有以下幾個(gè)方面。

2.1 碰撞檢查

基于建筑節(jié)能設(shè)計(jì)復(fù)雜程度較高，所以設(shè)計(jì)人員以及工程師不可能通過簡單地肉眼觀察和核對來發(fā)現(xiàn)二維圖紙中存在的干涉現(xiàn)象，在實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)以及施工當(dāng)中，干涉現(xiàn)象極為多見，一旦發(fā)生干涉，必然會(huì)涉及到返工，再次設(shè)計(jì)、再次施工。不僅會(huì)增加資金的投入量，而且會(huì)導(dǎo)致工期的延后。一旦出現(xiàn)反攻，則材料方面的資金投入、機(jī)械設(shè)備以及裝備方面的資金投入和窩工誤工而導(dǎo)致的資金投入量都會(huì)較大，成本會(huì)顯著提高。利用BIM技術(shù)，結(jié)合模型，軟件便可以自動(dòng)檢測到碰撞的情況。對于仍然存在一定距離，但是由于距離過小，十分容易產(chǎn)生干涉的位置，需要出俱準(zhǔn)確、詳盡的檢查報(bào)告，通過最合理的方式進(jìn)行問題的解決，堅(jiān)決不允許由于發(fā)生碰撞而導(dǎo)致資源大大量浪費(fèi)、能源的損耗以及工期的延誤。

2.2 精確施工和計(jì)劃

就現(xiàn)階段項(xiàng)目的施工計(jì)劃來說，由于預(yù)算工作的編制處理方法仍然比較落后，精細(xì)化程度較低，過于粗放，不能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的人員以及資源的的計(jì)劃與核對，所以這些不精確極易引起資源、能源的大規(guī)模浪費(fèi)，通過BIM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)精確度較高的操作與處理，通過合理的下料、排版來實(shí)現(xiàn)木工的翻樣，使下料得到優(yōu)化，避免或者減少出現(xiàn)大規(guī)模的廢料。減少材料的消耗總量。對于所需采用的資源以及材料性質(zhì)以及特點(diǎn)，需要預(yù)先通過虛擬的模式實(shí)現(xiàn)合理規(guī)劃，通過這類操作模式以及辦法，不僅實(shí)現(xiàn)了資源的節(jié)約，避免了浪費(fèi)，而且提高了施工的效率和精度。

2.3 協(xié)同提升效率endprint

施工工程是一個(gè)復(fù)雜度較高的工程，但是，即使作為一個(gè)尤為復(fù)雜的工程，仍然缺乏一支足夠穩(wěn)定的專業(yè)化的施工人員來開展工作，施工中的操作人員具有較大的流動(dòng)性，這就更加增大了施工的難度，為了在對建設(shè)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督與管控的同時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致工期發(fā)生延誤，產(chǎn)生大量的浪費(fèi)，可以合理使用BIM技術(shù)，通過信息和資源的共享，使大家可以通過BIM獲取最詳盡的資料和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目協(xié)同水平的提高，使工程進(jìn)度有效提高，避免了資源浪費(fèi)和消耗。

3 BIM技術(shù)在建筑節(jié)能全生命周期的應(yīng)用

ANSYS以及CFD對于建筑節(jié)能分析來說，并不是相對合理地操作軟件，使用起來并不方便，合理性較差，在進(jìn)行實(shí)際分析的過程中，使用這些軟件十分容易出現(xiàn)問題，所以，可以通過優(yōu)化或者引入新的技術(shù)方法，使這些關(guān)鍵的應(yīng)用更加合理和協(xié)調(diào)。應(yīng)用BIM以后，基于其可視化以及模擬性等優(yōu)勢，極大的緩解了使用不同種類軟件所帶來的弊端。建筑設(shè)計(jì)人員通常在建筑設(shè)計(jì)階段開展規(guī)劃工作，通過數(shù)據(jù)共享以及多方面的分析，計(jì)算并校核所耗費(fèi)的人力資源使用量以及物力資源消耗量，進(jìn)而采用BIM進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)。通過使用BIM技術(shù)來建立施工模型，在實(shí)際施工之前合理地建立模型并實(shí)現(xiàn)分析和優(yōu)化，為保證建筑的整體質(zhì)量奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在暖通工程的施工當(dāng)中，由于在管道的設(shè)計(jì)當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)有設(shè)計(jì)人員素質(zhì)不高或者管道相對復(fù)雜，而產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，應(yīng)用BIM技術(shù)以后，基于其可視化的特點(diǎn)，所以可以通過模型的合理搭建，進(jìn)而觀察到是否發(fā)生干涉現(xiàn)象，為進(jìn)行質(zhì)量管理以及進(jìn)度管理提供了良好的基礎(chǔ)和保障。另外，基于BIM的可視化特點(diǎn)，避免了重復(fù)問題，節(jié)約了施工中的工序。在設(shè)備的使用過程中，需要定期的進(jìn)行維護(hù)與保養(yǎng)，在維護(hù)和應(yīng)用這一軟件的過程中，發(fā)現(xiàn)很多隱蔽性問題，技術(shù)人員需要更好的進(jìn)行空間管控，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約以及應(yīng)急問題管控和節(jié)能減排。

4 BIM在建筑節(jié)能技術(shù)上的應(yīng)用

我國盡管資源總量大，但是由于人口數(shù)量眾多，所以人均資源占有量極為有限，現(xiàn)階段，建筑業(yè)作為主要的能源消耗產(chǎn)業(yè)，其能源消耗總量占能源總共消耗量比重約為三分之一，甚至更多，并且處于一個(gè)逐漸增長的狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，必須控制能源消耗總量，應(yīng)用BIM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對社會(huì)總能源消耗的有效控制。在建筑的外圍結(jié)構(gòu)進(jìn)行妥善處理，進(jìn)行供熱系統(tǒng)以及制冷系統(tǒng)的優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)能源的有效節(jié)約。對建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)通過BIM進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，可以有效降低社會(huì)的總能源消耗。

在建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)、供熱系統(tǒng)以及制冷系統(tǒng)中，需要做好建筑的節(jié)能處理，在建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用BIM技術(shù)的意義在于進(jìn)行全面的熱工計(jì)算，實(shí)現(xiàn)材料的校驗(yàn)，合理計(jì)算墻體厚度數(shù)值并對建筑形式進(jìn)行合理的評價(jià)，對于門窗的形式結(jié)構(gòu)也都可以在設(shè)計(jì)前期進(jìn)行準(zhǔn)確的模擬和轉(zhuǎn)換，在建筑的供熱系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)以及BIM計(jì)算中，都可以進(jìn)行合理的模擬實(shí)驗(yàn)，不僅為建筑施工做好了全面的準(zhǔn)備工作，而且避免了在施工中發(fā)生碰撞或者造成不必要的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)和損失。可以通過嘗試使用新型的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，來降低不必要的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)和損失。也可以嘗試新的設(shè)計(jì)方案，通過在建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用可再生資源，來實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約使用。房屋在不同的角度和位置，對太陽的利用率有所不同，所以，在地?zé)豳Y源相對豐富的地點(diǎn)進(jìn)行取暖，可以充分利用風(fēng)能來為建筑物進(jìn)行供電，減少了火電資源的使用，降低了環(huán)境方面的污染。比如，對于一些沿海城市和地區(qū)，可以通過合理利用潮汐能以及屋面雨水來合理供電，極大地降低了對環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

5 基于BIM建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方法研究

5.1 BIM參數(shù)化模型對建筑節(jié)能分析的支持

BIM參數(shù)化模型滿足建筑設(shè)計(jì)中與環(huán)境相關(guān)的要求，并且符合當(dāng)前的設(shè)計(jì)發(fā)展規(guī)律。現(xiàn)階段很多城市的建筑設(shè)計(jì)必須滿足國家關(guān)于節(jié)能方面標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和要求。計(jì)算以及分析工作的開展一般都是在建筑設(shè)計(jì)方案完成以后或者對圖紙進(jìn)行了多次校審以后才開始的，計(jì)算以及分析也是對方案的進(jìn)一步復(fù)驗(yàn)。應(yīng)用BIM技術(shù)以后，可以實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)前期，在沒有開展其他設(shè)計(jì)工作的前提下，對建筑進(jìn)行模擬分析，設(shè)計(jì)中，通過將BIM模型導(dǎo)入到現(xiàn)代化的建筑以及分析軟件當(dāng)中，再進(jìn)行有效調(diào)整設(shè)計(jì)方案，保證方案的可行性、節(jié)能分析，進(jìn)而保證方案的可行性、設(shè)計(jì)效率以及質(zhì)量。

5.2 支持綠色建筑

由于設(shè)計(jì)是參數(shù)化的，所以可以很好的支持建筑環(huán)境分析的開展，提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)以及資料支持。通過對BIM軟件的合理使用，建立了一個(gè)全面、準(zhǔn)確的信息模型，實(shí)現(xiàn)了建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息、資料以及數(shù)據(jù)的合理應(yīng)用和共享，實(shí)現(xiàn)了信息處理模式的合理轉(zhuǎn)換，可以通過利用不同的節(jié)能數(shù)據(jù)以及資料，來對建筑的能源消耗狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，進(jìn)而得到準(zhǔn)確的能源消耗結(jié)果，為對建筑進(jìn)行綜合性、準(zhǔn)確、高效的評價(jià)提供依據(jù)和保障。將分析數(shù)據(jù)用于評價(jià)建筑的能源狀況以及修改類型，滿足設(shè)計(jì)和能源的目標(biāo)，滿足設(shè)計(jì)要求。

6 基于BIM建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)管理

建筑設(shè)計(jì)過程中的節(jié)能分析對于建筑的整體施工來講是一個(gè)綜合性較強(qiáng)的過程，涉及到多個(gè)學(xué)科的不同專業(yè)知識，BIM模型的搭建為建筑施工中不同的階段提供了準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)平臺。其將不同的專業(yè)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，將建筑環(huán)境分析提前進(jìn)行處理，可以極大的提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，保證決策的效率?，F(xiàn)階段很多公司的三維軟件都可以將模型數(shù)據(jù)用于建筑的綠色設(shè)計(jì)分析中。BIM的集成設(shè)計(jì)將建筑作為一個(gè)整體，從其全生命周期的角度進(jìn)行問題的思考，并且實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)全過程的優(yōu)化與處理。將全部的信息用于BIM設(shè)計(jì)的集成化處理當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了對建筑環(huán)境的動(dòng)態(tài)性的模擬，提供了一個(gè)良好的建筑設(shè)計(jì)的共享平臺。BIM節(jié)能設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)管理流程見圖1。

BIM建筑節(jié)能設(shè)計(jì)工作流程：

基于BIM的節(jié)能設(shè)計(jì)是一個(gè)相對合理的結(jié)構(gòu)化平臺?？梢杂糜诤侠淼哪茉聪牡念A(yù)測、分析與評價(jià)，保證其在項(xiàng)目設(shè)計(jì)的早期合理地開展，對于保證項(xiàng)目的合理進(jìn)行有著積極的意義。有效的控制了建筑的生命周期能耗模擬與評價(jià)。依據(jù)現(xiàn)階段的建筑設(shè)計(jì)方案，合理搭建BIM模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的合理分析以及導(dǎo)出，然后再將一些專業(yè)性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)或者工具合理導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)人員對方案的有效調(diào)整、優(yōu)化和分析。實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)以及評價(jià)。

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步以及技術(shù)的不斷優(yōu)化，能源問題日益嚴(yán)重，已經(jīng)成為制約建筑行業(yè)發(fā)展的重要問題之一。將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑設(shè)計(jì)中，通過虛擬化模型的建立，實(shí)現(xiàn)建筑能源消耗的有效管控，在施工中出現(xiàn)的各類突發(fā)問題，也可以通過對BIM的合理利用來進(jìn)行管理，保證綠色設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性，促進(jìn)建筑行業(yè)在能源節(jié)約利用的同時(shí)穩(wěn)步發(fā)展。

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