綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)應(yīng)用探討

叢玉琛

（煙臺(tái)市建筑設(shè)計(jì)研究股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264003）

建筑行業(yè)作為能源使用大戶，在節(jié)能降耗方面潛力同樣巨大，以可持續(xù)發(fā)展理念為支撐，綠色建筑得以迅速發(fā)展，受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。借助BIM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對綠色建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，降低建筑能耗和污染，也可以延長建筑的生命周期，在推動(dòng)建筑行業(yè)長遠(yuǎn)健康發(fā)展方面有著積極意義。

1 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 可視化

可視化是BIM技術(shù)的基礎(chǔ)所在，主要是利用專業(yè)軟件，可以將管理方案、管理措施等內(nèi)容轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的信息模型，通過模型管理，相關(guān)工作人員能夠非常直觀地了解設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性和適用性，從而對施工方案進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整優(yōu)化。BIM技術(shù)本身有著極強(qiáng)的可視化特征，可以將建筑的三維立體效果進(jìn)行展示，就效果圖進(jìn)行可視化處理，同時(shí)也能夠推動(dòng)設(shè)計(jì)和施工等時(shí)期的可視化，促進(jìn)建筑構(gòu)架水平的提高，將建筑的環(huán)境特征以及構(gòu)成特征準(zhǔn)確呈現(xiàn)出來。

1.2 協(xié)調(diào)性

工程的施工建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及專業(yè)知識(shí)眾多，要求管理人員必須做好施工設(shè)計(jì)辨別工作，以盡可能減少施工過程中可能遭遇的危險(xiǎn)。BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⒐芾泶胧┩暾故境鰜?，有助于管理人員更好地對施工影響區(qū)域內(nèi)施工管理措施的具體運(yùn)用情況進(jìn)行分析，找出其中存在的不足，做好優(yōu)化工作，以此來促進(jìn)施工管理系統(tǒng)協(xié)調(diào)性的提高。

1.3 模擬性

模擬性能夠?qū)崿F(xiàn)對工程施工過程的動(dòng)態(tài)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工環(huán)節(jié)存在的安全問題和安全隱患，為后續(xù)的安全管理工作提供可供參考的依據(jù)。BIM技術(shù)的模擬性并不局限在建筑設(shè)施三維模擬設(shè)計(jì)方面，也可以就一些并非真實(shí)存在的實(shí)物進(jìn)行模擬，以BIM技術(shù)為支撐，可以實(shí)現(xiàn)對建筑設(shè)計(jì)中各類事物的有效模擬，也可以實(shí)施相應(yīng)的模擬實(shí)驗(yàn)。如果能夠準(zhǔn)確模擬出建筑的施工流程，則設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合具體施工模型，編制出合理的施工方案，在BIM技術(shù)的指導(dǎo)下實(shí)施各項(xiàng)活動(dòng)。BIM技術(shù)的應(yīng)用還能夠就建筑施工單位的成本信息進(jìn)行模擬，確保管理人員能夠在第一時(shí)間對緊急事件和突發(fā)狀況進(jìn)行處理，制定出具備更強(qiáng)可實(shí)施性的設(shè)計(jì)方案。

1.4 優(yōu)化性

通過對BIM技術(shù)的合理使用，能夠就建筑設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行優(yōu)化處理，之所以能夠如此，主要是在BIM模型中，含有各種各樣的幾何數(shù)據(jù)信息，而這些數(shù)據(jù)信息都是以建筑設(shè)施的相關(guān)參數(shù)為基準(zhǔn)，若數(shù)據(jù)信息的復(fù)雜性較高，則工作人員可能無法很好的掌握與之相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)信息。借助BIM技術(shù)所具備的優(yōu)化性，能夠?qū)崿F(xiàn)對各類工具使用的優(yōu)化性處理，對原本復(fù)雜的施工項(xiàng)目進(jìn)行簡化，有效降低施工難度。

2 BIM技術(shù)在綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

以某住宅建筑為例，包含地面8層和地下1層，總建筑面積5600㎡，其處于我國南方沿海地區(qū)，氣候條件夏季炎熱冬季溫暖。在運(yùn)用BIM技術(shù)對建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該先對建筑所處的環(huán)境進(jìn)行分析，確定好最佳的建筑朝向，并且結(jié)合全年最低溫和最高溫，就不同季節(jié)室內(nèi)溫度變化情況進(jìn)行模擬分析，依照模擬分析做好綠色建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)工作。

2.1 明確建筑朝向

建筑朝向設(shè)計(jì)是綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容，科學(xué)的朝向能夠?qū)崿F(xiàn)對于室內(nèi)光照和溫度的合理調(diào)節(jié)，在夏季炎熱時(shí)可以避免室內(nèi)因?yàn)楣庹諘r(shí)間過長出現(xiàn)高溫，冬季寒冷時(shí)也可以保證充足的光照，有助于提高室內(nèi)溫度。從節(jié)能設(shè)計(jì)的角度，當(dāng)建筑本身具備一定的溫度調(diào)節(jié)能力時(shí)，其在使用過程中就可以有效減少采暖和保溫等方面的投入，達(dá)到良好的節(jié)能效果。在該工程中，可以利用BIM軟件對建筑所處區(qū)域的環(huán)境進(jìn)行分析，將環(huán)境參數(shù)導(dǎo)入到系統(tǒng)中，系統(tǒng)可以自動(dòng)計(jì)算出建筑的最佳朝向。而在其他建筑設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員可以對照上述內(nèi)容，對環(huán)境參數(shù)進(jìn)行收集，為建筑朝向的合理設(shè)計(jì)提供良好保障。

2.2 建筑熱工設(shè)計(jì)

在建筑熱工設(shè)計(jì)中，外墻結(jié)構(gòu)的性能是關(guān)鍵所在，在該工程中，考慮區(qū)域本身氣候特點(diǎn)，需要提高外墻的保溫隔熱性能。具體來講，一是可以選擇輕質(zhì)保溫材料如聚苯乙烯板、聚苯顆粒保溫砂漿等，減少填充材料數(shù)量，降低荷載，同時(shí)提高外墻隔熱性能；二是可以采用雙層中空玻璃來降低窗戶的熱導(dǎo)率，在成本允許的情況下，可以使用性能更加優(yōu)越的雙層中空Low-E玻璃；三是應(yīng)該在建筑屋頂設(shè)置相應(yīng)的保溫系統(tǒng)，配合綠化建設(shè)來降低屋頂導(dǎo)熱率，確保建筑在夏季炎熱天氣依然可以保持相對較低的室內(nèi)溫度；四是可以通過設(shè)置遮陽板的方式，進(jìn)一步提升隔熱效果，比較常用的遮陽板包括全擋板、水平+垂直綜合遮陽板等；五是可以通過在建筑外墻下種植爬藤植物如爬山虎等，借助植物本身的覆蓋作用和蒸騰作用，實(shí)現(xiàn)對于室溫的有效控制。例如，運(yùn)用REVIT工具，能夠?qū)ㄖㄔO(shè)區(qū)域內(nèi)的各種地質(zhì)因素以及植被分布情況進(jìn)行仿真模擬，模仿暴風(fēng)、暴雨、大雪等惡劣氣候，以此為基礎(chǔ)，在建筑中加入?yún)^(qū)域特色，以BIM技術(shù)為熱工設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)參考和模型支持，保證熱工設(shè)計(jì)的合理性。

2.3 建筑采光設(shè)計(jì)

建筑采光包括了自然光和人工光兩種方式，綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)該盡量對自然光進(jìn)行開發(fā)利用，這樣才能更好的體現(xiàn)建筑節(jié)能特點(diǎn)，推動(dòng)建筑的綠色發(fā)展。而為了保證自然光源的利用效果，在對建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，可以利用BIM技術(shù)，構(gòu)建相應(yīng)的建筑仿真模型，就建筑的采光性進(jìn)行分析，確定好最佳的采光設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對于自然光源的合理利用。例如，在該工程中，建筑采光性良好，不過因?yàn)椴季衷?，存在部分區(qū)域光照過強(qiáng)的情況，影響了建筑使用的舒適性。對此，設(shè)計(jì)人員在適當(dāng)位置設(shè)置了遮光設(shè)備，如在室內(nèi)設(shè)置遮光簾，避免陽光直射的問題；在室外種植樹木，借助樹蔭來減少陽光直射，同時(shí)也可以起到一定的綠化效果。冬季雖然陽光并不充足，不過因?yàn)闃淙~落盡，并不會(huì)對室內(nèi)采光效果產(chǎn)生影響。

2.4 關(guān)注動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)

借助BIM技術(shù)，可以從整體上實(shí)現(xiàn)對建筑設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)把控。而在仿真施工環(huán)節(jié)，需要就整個(gè)流程中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集和整理，然后運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)施討論，就可能存在缺陷的區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化。運(yùn)用之前設(shè)計(jì)完成的建筑方案以及相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行建筑的規(guī)劃設(shè)計(jì)，可以更好的探討原材料的使用情況，避免出現(xiàn)材料浪費(fèi)的問題。建筑設(shè)計(jì)施工中，工作人員可以利用BIM技術(shù)，構(gòu)建起相應(yīng)的動(dòng)態(tài)控制模型，持續(xù)跟進(jìn)施工進(jìn)度，以此來實(shí)現(xiàn)對施工材料和施工方法的優(yōu)化調(diào)整，同時(shí)也需要將實(shí)際消耗的物資與設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對比，及時(shí)就需要調(diào)整的信息進(jìn)行反饋。另外，需要將建筑施工中所有參與主體的信息完整的記錄在BIM中，幫助工作人員更好的了解工程進(jìn)度以及工程完成情況，實(shí)現(xiàn)對建筑工程整體施工過程的有效管理和把控。

2.5 優(yōu)化能源利用

在綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)該以BIM技術(shù)為依托，對能源利用進(jìn)行優(yōu)化，以此來保證節(jié)能效果，減少建筑使用過程中的污染排放。以太陽能的利用為例，建筑設(shè)計(jì)人員需要先借助BIM軟件，做好太陽輻射情況分析，然后結(jié)合實(shí)際情況，制定出切實(shí)可行的太陽能利用策略。在該工程中，建筑所處區(qū)域全年太陽能輻射多，可以在建筑屋頂設(shè)置相應(yīng)的太陽能光伏板，對太陽能進(jìn)行收集，將其轉(zhuǎn)化為電能，為建筑中的小功率用電設(shè)備如照明設(shè)施等提供電能支持，也可以利用太陽能完成熱水供應(yīng)。這個(gè)過程中，無論是供電系統(tǒng)還是供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，都可以借助BIM軟件直觀的展示出來，并且對其中可能存在的問題進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以清潔能源替代不可再生能源，達(dá)到良好的節(jié)能效果。

3 結(jié)語

總而言之，BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中有著非常積極的作用，能夠強(qiáng)化不同專業(yè)之間的溝通和交流，也可借助建筑模擬的方式，將設(shè)計(jì)方案以一種直觀可視的方式呈現(xiàn)出來，方便設(shè)計(jì)人員對方案進(jìn)行修改和調(diào)整。將BIM技術(shù)引用到綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，能夠在提升設(shè)計(jì)可靠性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果。