建筑節(jié)能與BIM應用

于江文

(青島理工大學 山東 臨沂 276000)

1 建筑能源的消耗現(xiàn)狀

在全球能源消耗中，45%的能源用于滿足建筑制冷、制冷和照明的要求，5%用于建筑施工過程。降低建筑能耗可以減少全世界的能源消耗，有助于維持整個生態(tài)系統(tǒng)的鞏固。我國節(jié)能工作與發(fā)達國家相比相對起步較晚，目前仍然存在能源浪費嚴重的問題例如，與氣候條件相似的發(fā)達國家相比，我國建筑的采暖消耗量為4—5倍，屋頂為2.5—5.5倍，外窗為1.5—2.2倍，門窗的透氣性為3—6倍，總能耗為3—4倍。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，每年在數(shù)千萬新建和改建的建筑物中消耗數(shù)十億噸樹木、磚石和礦物材料，導致過度砍伐森林和大規(guī)模開采物質(zhì)資源，造成土地破壞、植被退化、物種損失和自然環(huán)境惡化。這些現(xiàn)象都給我們敲響了警鐘，節(jié)能減排勢在必行。

2 BIM的價值及作用

2.1 解決建設信息化的瓶頸問題

建立單一的工程數(shù)據(jù)源，推廣現(xiàn)代CAD技術的應用，推進建筑全生命周期管理，實現(xiàn)工程性能、質(zhì)量、安全、進度、成本在施工生命周期各階段的一體化管理，對總成本進行分析、預測和控制，建設項目全生命周期的能源消耗和環(huán)境影響。

2.2 施工管理

實現(xiàn)項目交付一體化IPD管理；實現(xiàn)動態(tài)、集成、可視化的4D施工管理；將建筑物、施工現(xiàn)場的三維模型與施工進度相結合，結合施工資源和場地布置信息，建立4D施工信息模型。

在建設項目施工階段，實現(xiàn)了對工程進度、人力資源、設備、成本、場地布置等的動態(tài)集成管理，實現(xiàn)了施工過程的可視化。實現(xiàn)項目所有參與者的協(xié)同工作：項目所有參與者的信息共享，基于網(wǎng)絡的文件、圖紙和文件的提交、審核、批準和使用。通過網(wǎng)絡協(xié)作，項目各方協(xié)商協(xié)調(diào)，實現(xiàn)對施工質(zhì)量、安全、成本、進度的管理和監(jiān)控。

3 BIM技術在當前建筑節(jié)能工程中的主要應用分析

3.1 建筑節(jié)能設計方面的應用

在建筑技法設計過程中，設計的初始階段主要集中在方向和造型上。在施工階段，建筑朝向的選擇非常重要。此時，采用BIM技術對建筑朝向進行分析，最常見的方法是利用BIM技術的能耗分析技術對定位方案的能耗進行比較，從而確定朝向。在此基礎上進行模型分析，將模型轉(zhuǎn)化為正式的能力建設模型。建筑體型設計也得到了廣泛的應用，為了滿足建設項目的實際和經(jīng)濟需要，有必要在建筑BIM的體型設計階段分析各氣候特征，以減少對建筑的測量實現(xiàn)節(jié)能減排目標。

3.2 集成化設計方面的應用

在建筑一體化設計過程中，BIM技術可以全面優(yōu)化建筑整體設計[1]，實現(xiàn)建筑項目真正的生態(tài)節(jié)能設計，為設計工作提供有針對性的軟件應用平臺，通過項目開發(fā)解決合作過程中的相關問題。BIM技術集成化設計的優(yōu)勢在于可以提供集成化的信息和集成化的信息，為了保證建筑結構形式與工程造價設計的合理性和相關性，應在設計初期進行造價優(yōu)化控制

4 綠色建筑節(jié)能設計中BIM技術的運用方案分析

4.1 日照情況模擬

玻璃幕墻在建筑中的作用是有效地阻擋太陽光的輻射。目前，綠色建筑設計的目標是穩(wěn)定降低建筑能耗，不斷減少室內(nèi)溫室氣體排放，同時保證建筑主體的保溫效率，以達到預期的優(yōu)化調(diào)整運行目標。在仿真分析環(huán)節(jié)，合理建立建筑三維數(shù)字模型，通過ecolect軟件對不同時期建筑表面的太陽輻射進行精確分析，將收集到的信息作為建筑朝向規(guī)劃的具體依據(jù)。

4.2 室外環(huán)境模擬

在建筑設計和施工作業(yè)中，要根據(jù)周圍環(huán)境等因素確定施工方位。同時，還要做好建筑規(guī)劃和景觀綠化布局。在充分了解建筑物周圍環(huán)境信息的基礎上，分析了風向分布和具體的風蝕情況，在室外環(huán)境模擬設計階段，應采用流體力學的計算機模擬分析技術進行操作，掌握建設項目周邊風壓差值，研究建設項目周邊自然通風的基本信息，在設計過程中，借助一系列數(shù)據(jù)信息內(nèi)容整合，對建筑設計方案進行優(yōu)化調(diào)整，實現(xiàn)真正意義上的綠色建筑建設。

4.3 室內(nèi)采光模擬

利用BIM技術對不同形狀的建筑物進行模擬。為了改善建筑能耗機理，從實際出發(fā)，對室內(nèi)照明和基礎照明進行了研究，并利用該技術的軟件仿真技術對室內(nèi)外通風條件進行了模擬。利用計算機輔助設計(CAD)技術[2]，集成玻璃開孔的類型和尺寸信息，觀察建筑能耗和基本變化趨勢。

4.4 風環(huán)境模擬[3]

采用BIM技術模擬建筑的室內(nèi)外風環(huán)境，特別是室外氣候變化對建筑周圍風速和風壓的影響，從而優(yōu)化建筑結構和通風系統(tǒng)，增強建筑的整體性能自然風在建筑通風中的應用，減少了室外氣候變化對建筑周圍風速和風壓的影響，降低了建筑通風系統(tǒng)的能耗。

5 BIM技術未來發(fā)展前景分析

現(xiàn)階段涌現(xiàn)出許多大型復雜的建設項目，BIM技術也可用于實現(xiàn)節(jié)能分析和通風分析。BIM技術的未來還體現(xiàn)在以下幾個方面：

5.1 BIM的創(chuàng)新應用

BIM技術可以與三維激光掃描技術相結合，對建筑進行掃描，將激光產(chǎn)生的點整合到平面上，導入到建筑模型中；此外，BIM技術在古建筑和其他文化遺產(chǎn)的應用中可以發(fā)揮巨大的作用，并能準確還原歷史文化遺產(chǎn)，這有利于歷史文化遺產(chǎn)的保護，對遺產(chǎn)的改造具有重要意義。

5.2 BIM與綠色建筑

BIM技術可以為實現(xiàn)綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展目標提供一系列的管理和分析工具。綠色建筑在促進綠色建筑的發(fā)展和創(chuàng)新方面具有巨大的潛力，是建筑業(yè)的大勢所趨。為綠色建筑設計過程中建筑能耗和建筑材料的計算與評價提供了分析依據(jù)。它能有效地實現(xiàn)土地和材料的合理利用，降低噪聲、光能、風能等的污染程度。同時，通過對生態(tài)環(huán)境指標的分析與評價，提出了一整套降低能耗、合理有效利用自然能源的方案。

6 結語

隨著時代的進步和社會的發(fā)展，綠色節(jié)能建筑越來越符合時代的需要。在建筑綠色節(jié)能設計中，可以利用BIM技術優(yōu)化建筑的采光、采暖、通風系統(tǒng)，加強BIM技術在設計過程中的應用，提高BIM技術的應用水平，提高建筑的綠色節(jié)能效果。[4]BIM技術在當前建筑綠色節(jié)能設計中的應用，為后續(xù)建筑的可持續(xù)發(fā)展提供了載體和路徑。隨著建筑科學技術的快速發(fā)展，生產(chǎn)成本和運營成本得到了優(yōu)化和降低，為中國綠色建筑業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎，未來的發(fā)展前景將相當可觀。