基于BIM平臺的被動式建筑研究

陳龍

【摘要】傳統(tǒng)建筑設(shè)計是單一流線型，在建筑師和工程師之間沒有可進(jìn)行并行設(shè)計的平臺，因此交叉設(shè)計很少，這樣就無意間造成了建筑對資源的浪費，從而導(dǎo)致運行階段能耗的增加。BIM技術(shù)構(gòu)建了在建筑設(shè)計過程中的這種平臺，加強了專業(yè)間協(xié)同合作，充分挖掘建筑本身節(jié)能潛力和可再生資源利用，實現(xiàn)最低資源和能源消耗最大限度地改善建筑熱工性能。

【關(guān)鍵詞】BIM平臺；被動式；建筑

一、建筑信息模型（BIM）

BIM 是“建筑信息模型”的簡稱，該信息模型綜合了所有的幾何模型信息、功能要求和構(gòu)件性能，將一個建筑項目整個生命周期內(nèi)的所有信息整合到一個單獨的建筑模型中。運用BIM 技術(shù)，建筑師在設(shè)計過程中創(chuàng)建的虛擬建筑模型已經(jīng)包含了大量設(shè)計信息，只要將模型導(dǎo)入相關(guān)的能量分析軟件，就可以得到相應(yīng)的能量分析結(jié)果。通過相應(yīng)的 BIM 應(yīng)用軟件，在方案設(shè)計的初期階段就能夠方便快捷地得到直觀、準(zhǔn)確的建筑能量性能反饋信息，幫助建筑師及時對方案做出分析和調(diào)整。比如與 Ecotect 生態(tài)建筑大師設(shè)計軟件相結(jié)合，將BIM 模型輸入即可得出較為直觀的數(shù)字化的可視分析圖?？商峁┰S多即時性分析，比如對模型的太陽輻射、熱、光學(xué)、聲學(xué)甚至建筑投資等綜合的技術(shù)分析；與 CFD 類軟件結(jié)合，則可迅速分析建筑內(nèi)的自然通風(fēng)及對周邊氣流造成的影響。

二、建筑信息模型BIM的特點

（一）可視化

可視化即“所見所得”的形式，對于建筑行業(yè)來說，可視化的真正運用在建筑業(yè)的作用是非常大的，例如施工圖紙只是各個構(gòu)件的信息在圖紙上的線條繪制表達(dá)，但是其真正的構(gòu)造形式就需要建筑業(yè)參與人員去自行想象了。讓人們將以往的線條式的構(gòu)件形成一種三維的立體實物圖形展示在人們的面前；現(xiàn)在建筑業(yè)也有設(shè)計方面出效果圖的事情，但是這種效果圖是分包給專業(yè)的效果圖制作團(tuán)隊進(jìn)行識讀設(shè)計制作出的線條式信息制作出來的，并不是通過構(gòu)件的信息自動生成的，缺少了同構(gòu)件之間的互動性和反饋性，然而BIM提到的可視化是一種能夠同構(gòu)件之間形成互動性和反饋性的可視，在BIM建筑信息模型中，由于整個過程都是可視化的。

（二）協(xié)調(diào)性

這個方面是建筑業(yè)中的重點內(nèi)容，不管是施工單位還是業(yè)主及設(shè)計單位，都做著協(xié)調(diào)以及相互配合的工作。一旦項目的實施過程中遇到了問題，就要將各有關(guān)人士組織起來開協(xié)調(diào)會，找各施工問題發(fā)生的原因，及解決辦法，然后出變更，做相應(yīng)補救措施等進(jìn)行問題的解決。BIM的協(xié)調(diào)性服務(wù)就可以幫助處理這種問題，也就是說BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提供出來。當(dāng)然BIM的協(xié)調(diào)作用也并不是只能解決各專業(yè)間的碰撞問題，它還可以解決電梯井布置與其他設(shè)計布置及凈空要求之協(xié)調(diào)，防火分區(qū)與其他設(shè)計布置之協(xié)調(diào)，地下排水布置與其他設(shè)計布置之協(xié)調(diào)等。

（三）模擬性

模擬性并不是只能模擬設(shè)計出的建筑物模型，還可以模擬不能夠在真實世界中進(jìn)行操作的事物。在設(shè)計階段，BIM可以對設(shè)計上需要進(jìn)行模擬的一些東西進(jìn)行模擬實驗。

（四）優(yōu)化性

事實上整個設(shè)計、施工、運營的過程就是一個不斷優(yōu)化的過程，當(dāng)然優(yōu)化和BIM也不存在實質(zhì)性的必然聯(lián)系，但在BIM的基礎(chǔ)上可以做更好的優(yōu)化、更好地做優(yōu)化。

三、以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的被動式建筑設(shè)計

（一）氣候特征分析

BIM技術(shù)可以將繁雜的氣象數(shù)據(jù)信息以圖表的可視化方式表達(dá)出來，以幫助建筑師直觀地認(rèn)識建筑基地所處地區(qū)的氣象資料。比如繪制出逐日的氣象參數(shù)數(shù)據(jù)；確定建筑最佳朝向；利用焓濕圖，分析各種被動式策略的組合效果，可以調(diào)節(jié)設(shè)計參數(shù)，觀察圖形變化，找到適宜的被動式策略。

（二）建筑采光分析

要想在根本上實現(xiàn)建筑的節(jié)能功能，建筑設(shè)計人員就必須在設(shè)計的初始階段處理好解決好建筑的日照和采光規(guī)劃，其是達(dá)到預(yù)期節(jié)能要求的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重點舉措。無論是基地的地形特征，還是建筑的布局方式都會對建筑的日照與采光條件產(chǎn)生一定程度上的影響，因而要對基地實行合理科學(xué)的模擬分析，特別是要對建筑的日照遮擋狀況進(jìn)行具體分析。建筑設(shè)計師可依據(jù)基地的實際情況，應(yīng)用 Virtual Environment 軟件對設(shè)計初期的日照時間和陰影遮蓋等方面進(jìn)行模擬和分析，其后以模擬結(jié)果為依據(jù)對建筑的洞口和整體平面布局進(jìn)行設(shè)計，以此來保證建筑在冬季時也能獲取最大限度的太陽能輻射，而在夏季時則盡量減少太陽能輻射對于建筑的影響。

（三）建筑通風(fēng)分析

科學(xué)的室內(nèi)自然通風(fēng)，不僅可有效提升建筑的節(jié)能效果，而且也可進(jìn)一步改善建筑內(nèi)部的空氣質(zhì)量。模擬建筑的風(fēng)環(huán)境的最大目的乃在于對建筑內(nèi)部的空氣流通情況進(jìn)行模擬和對比，以此來實現(xiàn)對建筑內(nèi)部空間環(huán)境的優(yōu)化，降低建筑的能源消耗，實現(xiàn)對自然能源的充分利用。通過應(yīng)用 BIM 技術(shù)，構(gòu)建相對應(yīng)的虛擬建筑模型，可根據(jù) IFC 的相關(guān)數(shù)據(jù)規(guī)范將建筑模型導(dǎo)入到 CFD 軟件之中，以此來實現(xiàn) CFD 技術(shù)與 BIM技術(shù)的有機(jī)融合，從而建筑設(shè)計人員便可對建筑物內(nèi)外部環(huán)境中的氣流動向進(jìn)行快速準(zhǔn)確地模擬和分析，以對建筑的實際風(fēng)環(huán)境做出精準(zhǔn)地評估，實現(xiàn)建筑設(shè)計的優(yōu)化處理。

四、結(jié)語

目前，BIM 技術(shù)已經(jīng)深刻影響著建筑設(shè)計行業(yè)，其不但可以極大提高建筑設(shè)計行業(yè)的整體效率，而且還可以在建筑全生命周期內(nèi)，優(yōu)化設(shè)計、保證建筑設(shè)計質(zhì)量。BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用會是未來的發(fā)展趨勢并逐步走向成熟。

參考文獻(xiàn)

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