綠色建筑節(jié)能設(shè)計中的BIM 技術(shù)

徐慧忠

（山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院工程設(shè)計中心，山西太原 030001）

0 前言

在可持續(xù)發(fā)展理念、建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會感召下，人們逐漸加大了對于節(jié)能環(huán)保的重視力度，通過應(yīng)用綠色建筑節(jié)能設(shè)計減少建筑能源消耗，就是此方面的有力嘗試。綠色建筑節(jié)能設(shè)計既符合節(jié)能環(huán)保要求，又能使建筑物自身的功能得到有效發(fā)揮，對于促進(jìn)建筑行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展來講，其價值十分高。然而，綠色建筑節(jié)能設(shè)計需要經(jīng)過復(fù)雜的計算，工作量極大，僅憑人力難以完成，因此需要應(yīng)用BIM 技術(shù)來輔助進(jìn)行。為此，必須前面把握BIM 技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用策略，有效應(yīng)用BIM 技術(shù)完成綠色建筑節(jié)能設(shè)計。

1 BIM 技術(shù)在綠色建筑節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 模擬性

充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的仿真特性，可建立三維的建筑模型，可以模擬現(xiàn)實世界中運行的事物。通過BIM 技術(shù)，進(jìn)行日照模擬、節(jié)能模擬和緊急疏散模擬，都能夠起到良好的成本控制作用，使建筑物的經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保性得以有效提升。

1.2 可視化

將BIM 技術(shù)視覺特性充分發(fā)揮出來，能幫助相關(guān)工作人員充分了解工程設(shè)計的意圖，促進(jìn)工程建設(shè)的順利開展。在傳統(tǒng)的工程設(shè)計中，都是采用二維制圖模式進(jìn)行設(shè)計，導(dǎo)致工程施工人員很難對建筑物的構(gòu)造進(jìn)行充分了解，并對其空間思維能力有一定的要求，而BIM 技術(shù)能夠以三維的立體圖來替代二維的平面圖，可以把建筑物的構(gòu)造更加直觀地展示出來，幫助工程施工人員充分了解設(shè)計師的意圖，進(jìn)而制定合理的施工方案。

1.3 協(xié)調(diào)性

由于建筑設(shè)計中的人員數(shù)量較多，需要保證各個部門、各個專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)計師相互配合，努力解決工程施工中的問題。以往在施工圖設(shè)計階段中出現(xiàn)問題的時候，普遍都是召集各個部門進(jìn)行會議討論，找出問題原因，之后提出處理方案，這很容易影響建筑設(shè)計的效率。而BIM 技術(shù)的協(xié)調(diào)性能解決這一問題，借助模型對方案中的潛在沖突進(jìn)行協(xié)調(diào)，通過模型碰撞檢查直接找出各專業(yè)之間存在的配合問題，并可便捷地通過設(shè)計修改對整個方案進(jìn)行合理優(yōu)化。

1.4 優(yōu)化性

利用BIM 技術(shù)能對某個工程項目的施工設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，使工程設(shè)計的可行性及實效性得以提升。一般在進(jìn)行施工設(shè)計優(yōu)化的時候，很容易受到信息、時間、復(fù)雜性等各方面的影響，難以保證工程設(shè)計優(yōu)化的合理性。但是將BIM 技術(shù)應(yīng)用到工程設(shè)計優(yōu)化中，可以對復(fù)雜的施工工序進(jìn)行簡化，在減少施工時間成本的同時，確保工程施工的整體質(zhì)量，使工程施工的目標(biāo)得以順利完成。

2 將BIM 技術(shù)用于綠色建筑節(jié)能設(shè)計的具體策略

2.1 應(yīng)用BIM 技術(shù)模擬建筑物日照情況

在綠色建筑節(jié)能設(shè)計之中，為將建筑物能源消耗有效控制在合理范圍內(nèi)、降低建筑物排放溫室氣體的數(shù)量，必須保證建筑物具備一定的隔熱和保溫作用。因此，在規(guī)劃綠色建筑節(jié)能設(shè)計時，必須認(rèn)真分析建筑物受到太陽輻射的情況，這項工作可通過借助BIM 技術(shù)完成。在展開模擬分析時，應(yīng)用BIM 技術(shù)構(gòu)建目標(biāo)建筑物的三位數(shù)字模型，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶嶋H太陽光照情況，輸入各種信息和數(shù)據(jù)，依靠計算機(jī)強(qiáng)大的計算能力，對建筑物表面在不同時間段接受太陽輻射的情況進(jìn)行精細(xì)化分析，然后進(jìn)行進(jìn)一步的修正和改進(jìn)，得出最終結(jié)論，并將結(jié)論作為選擇建筑物施工材料、設(shè)計建筑物形體和規(guī)劃建筑物朝向的重要依據(jù)，以此將綠色建筑節(jié)能設(shè)計理念落實到建筑施工過程之中，有效減少建筑物自身的能源消耗，同時將建筑物所受到的太陽輻射控制在合理的范圍之內(nèi)，既保證建筑物獲得足夠的太陽光照，又能有效避免太陽輻射過于強(qiáng)烈。比如，可以根據(jù)BIM 技術(shù)分析結(jié)果選擇安裝玻璃幕墻，落實綠色建筑節(jié)能設(shè)計要求。

2.2 應(yīng)用BIM 技術(shù)模擬建筑室外環(huán)境

綠色建筑節(jié)能設(shè)計必須嚴(yán)格按照因地制宜原則，即結(jié)合當(dāng)?shù)貙崨r（主要指地理環(huán)境條件）進(jìn)行設(shè)計，以此實現(xiàn)人與自然之間的和諧發(fā)展。為有效落實這一要求，可以應(yīng)用BIM 技術(shù)，仿真模擬建筑室外環(huán)境，有效還原建筑物周邊環(huán)境，進(jìn)而科學(xué)分析建筑物周邊風(fēng)向變化情況、通風(fēng)條件等各方面情況，以分析結(jié)果為依據(jù)有效優(yōu)化綠色建筑節(jié)能設(shè)計方案。比如，由于風(fēng)壓差分析工作涉及流體力學(xué)，因此憑借人力難以完成，在BIM 技術(shù)的幫助之下則可以較為輕松地獲取建筑物周圍的自然通風(fēng)情況信息，全面把握建筑物的通風(fēng)條件，從而為控制建筑物間距、設(shè)計建筑物門窗打下良好基礎(chǔ)。通過有效應(yīng)用自然風(fēng)，建筑設(shè)計師可以巧妙地取得“冬暖夏涼”的效果，這樣便可以減少電風(fēng)扇、空調(diào)等電氣設(shè)備的使用，有效達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

2.3 應(yīng)用BIM 技術(shù)模擬室內(nèi)采光情況

應(yīng)用BIM 技術(shù)，還能夠科學(xué)分析建筑物的室內(nèi)采光情況，通過輸入建筑物的相關(guān)數(shù)值、構(gòu)建相應(yīng)三維數(shù)字模型，計算機(jī)能從不同角度，分析不同形狀的建筑物在相同環(huán)境下的采光情況，從而幫助建筑設(shè)計師優(yōu)化設(shè)計方案、為建筑物選擇最合適的材料，使建筑物擁有最好的采光條件，有效改善建筑物內(nèi)部的自然采光效果，達(dá)到節(jié)約電能的目的。比如，可以應(yīng)用BIM 技術(shù)對不同玻璃材料的采光性能進(jìn)行模擬，得到最符合建筑物實際采光需求的玻璃材料，節(jié)省選擇材料的時間，在提高建筑施工質(zhì)量的同時，又可實現(xiàn)施工成本的降低。

2.4 科學(xué)檢查建筑節(jié)能設(shè)計方案

綠色建筑節(jié)能設(shè)計有會設(shè)計到很多個要素和方面，若只通過紙面數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)對比，則無法精準(zhǔn)且快速的找到設(shè)計方案中的問題，若這些問題并未在設(shè)計環(huán)節(jié)進(jìn)行良好解決，且具體施工環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案與具體實況有偏差，則既會增加施工項目難度，同時也會出現(xiàn)嚴(yán)重的返工問題，進(jìn)而增加建設(shè)項目施工成本，不但會對施工進(jìn)度造成影響，同時也會使施工企業(yè)發(fā)展遭遇嚴(yán)重?fù)p失。建筑工程中對BIM 技術(shù)合理應(yīng)用可將這一問題進(jìn)行有效改善，基于BIM 技術(shù)，設(shè)計師可以通過輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)構(gòu)建三維模型，有效地模擬實際情況，使用軟件對設(shè)計方案進(jìn)行評估，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案中的沖突和錯誤，并準(zhǔn)確顯示相應(yīng)的報告。

2.5 在綠色建筑施工活動中的應(yīng)用

目前BIM 技術(shù)在綠色建筑施工中的重視性不斷提高，能及時查看建筑模型，降低了施工過程中讀圖的難度，幫助工作人員充分了解建筑方案，進(jìn)而提前預(yù)估工程施工中可能出現(xiàn)的問題，然后應(yīng)用行之有效的措施加以處理。利用BIM 技術(shù)對建筑模型進(jìn)行系統(tǒng)化的檢驗，確認(rèn)建筑物的空間重疊及能耗情況，以三維的形式將其充分反映出來。當(dāng)前綠色建筑施工中的設(shè)備數(shù)量不斷增多，使綠色建筑工程的機(jī)電管線施工面臨著較大挑戰(zhàn)，此時，可以利用BIM 模型對機(jī)電管線進(jìn)行分析，幫助工作人員制定科學(xué)合理的施工方案。另外，利用BIM 技術(shù)可以建立直觀的4D模型，對工程施工進(jìn)行動態(tài)化模擬，進(jìn)而對工程施工進(jìn)行有效把控，使綠色建筑施工能夠按時按質(zhì)地完工。

3 未來發(fā)展前景分析

如今，我國社會經(jīng)濟(jì)與科技飛速發(fā)展和進(jìn)步，推進(jìn)了設(shè)計理念向綠色方向發(fā)展，與此同時，逐漸開始大規(guī)模普及綠色節(jié)能設(shè)計意識，在此形勢下誕生了BIM 技術(shù)，其可對建筑設(shè)計中的弊端和不足進(jìn)行有效彌補(bǔ)，發(fā)展前景十分廣闊。在高效建筑設(shè)計過程中，應(yīng)深入分析設(shè)計團(tuán)隊、承包方式等各參與方的建設(shè)性、協(xié)同性發(fā)展趨勢，另外也應(yīng)對項目自身對當(dāng)?shù)匦纬傻挠绊戇M(jìn)行分析，總之，若在綠色建筑節(jié)能設(shè)計中有效應(yīng)用BIM 技術(shù)，就可以完美地實現(xiàn)既定目標(biāo)，改善周圍環(huán)境質(zhì)量，達(dá)到有效節(jié)約成本的目的。借助于BIM 技術(shù)，在設(shè)計過程中加強(qiáng)研究的深度和廣度。通過對夏熱期太陽輻射的分析，掌握不同設(shè)計方案的日光利用效果，借助BIM 技術(shù)，可以增強(qiáng)空間規(guī)劃的效果。在此基礎(chǔ)上，對綠色能源效益進(jìn)行分析和評價。值得注意的是，BIM 技術(shù)能幫助建筑設(shè)計人員對材料使用的進(jìn)度進(jìn)行有效控制，從根本上保證生產(chǎn)成本的節(jié)約，進(jìn)而實現(xiàn)生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益的雙提升。

4 結(jié)束語

總體而言，為落實可持續(xù)發(fā)展理念的要求，應(yīng)用綠色建筑節(jié)能設(shè)計，已成為建筑行業(yè)的必然選擇。為此，建筑設(shè)計師必須建構(gòu)起對于BIM 技術(shù)這一綠色建筑節(jié)能設(shè)計重要輔助工具的全面認(rèn)知，把握應(yīng)用BIM 技術(shù)模擬建筑物日照情況、建筑室外環(huán)境和建筑室內(nèi)采光情況的具體方法，科學(xué)合理地構(gòu)建建筑物三維數(shù)字模型，通過計算機(jī)強(qiáng)大的計算能力，對建筑物各方面情況進(jìn)行科學(xué)分析，進(jìn)而有效改善綠色建筑節(jié)能設(shè)計方案，為環(huán)境友好型社會建設(shè)貢獻(xiàn)力量，為人們提供更加舒適、健康、綠色的生活空間。