BIM技術在綠色建筑節(jié)能設計中應用

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【摘要】bim技術作為新興的建筑信息技術，通過對建筑信息模型的分析，可以有效解決建筑設計及施工中的諸多問題。文章以綠色建筑技術作為基礎，詳細闡述了在綠色建筑節(jié)能設計中BIM技術的具體運用。

【關鍵詞】BIM技術；綠色建筑；節(jié)能設計

1引言

建筑行業(yè)作為能源消耗量占比較高的行業(yè)，推動綠色建筑是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。BIM技術的出現(xiàn)，顛覆了傳統(tǒng)的建筑設計二維表現(xiàn)形式，使用三維立體數(shù)字信息模型具象化地展現(xiàn)出設計過程和設計成果，有效解決了建筑工程中的諸多問題。將BIM技術與綠色建筑的低能耗、環(huán)保性設計理念有機融合，依托BIM技術提升綠色建筑節(jié)能設計能力，更好地滿足項目的經(jīng)濟需求，可以將建筑業(yè)帶入新的發(fā)展階段，從而促進建筑業(yè)的長久可持續(xù)發(fā)展。

2綠色建筑節(jié)能設計的概述分析及BIM技術的優(yōu)勢分析

要想更好地完成綠色建筑節(jié)能設計，當?shù)丨h(huán)境和氣象條件是首要考慮的因素，同時還要充分考慮施工和運維階段各種錯綜復雜的條件。國內(nèi)建筑節(jié)能減排工作大多從項目立項、可研、設計階段就已經(jīng)開始，需要重點關注的是，在設計過程中，相關人員必須對采光、通風、能耗等因素進行綜合考量和研究，進一步優(yōu)化設計成果，以達到預期要求[1]。BIM技術可以應用于項目設計的不同階段，從最初的概念設計、初步設計到詳細設計階段，都可以得到應用，并解決現(xiàn)有二維設計中存在的各種弊端。同時，BIM模型還可以很好地應用到各種綠建模擬計算中，比如室外風環(huán)境模擬、室內(nèi)氣流組織分析、建筑采光等。BIM技術同時具備數(shù)據(jù)的關聯(lián)性，可以針對各類數(shù)據(jù)采取統(tǒng)一管理，方便以后的研究和探討，圖1展示了項目BIM模型中構件的詳細數(shù)據(jù)信息。在建筑節(jié)能設計中，發(fā)揮BIM技術的優(yōu)勢，利用其可視化、模擬性等特征，將項目數(shù)據(jù)以信息模型的形式展現(xiàn)，使設計人員能盡早發(fā)現(xiàn)設計方案中的不足之處，及時進行調(diào)整，保證方案的合理性和準確性。近年來，三維立體顯示技術，如AR增強現(xiàn)實、VR虛擬現(xiàn)實，在BIM技術中展現(xiàn)出重要作用，可以把設計成果更加直觀地呈現(xiàn)。

3BIM技術運用在綠色建筑節(jié)能設計中的價值分析

被稱為綠色建筑的項目其實就是指在建筑全生命周期內(nèi)，不僅能夠節(jié)約能源，還能夠?qū)崿F(xiàn)居住、使用的舒適性，以及保護生態(tài)環(huán)境的功能。實踐已經(jīng)表明，在綠色建筑中運用BIM技術，能夠有效地提高建筑物的節(jié)能性、功能性和舒適性，提供一個舒適的生活和工作環(huán)境，促進人與自然和諧發(fā)展。在綠色建筑節(jié)能設計的過程中，對BIM技術科學合理的運用能夠有效提高自然資源的使用比率，降低建筑合成材料用量。基于設計成果搭建的三維數(shù)字信息模型，讓施工方對建筑整體形成清晰的認知，為項目施工打下堅實的基礎。隨著國內(nèi)建筑規(guī)模的不斷擴大，綠色建筑節(jié)能設計水平的提高也遇到了不小的挑戰(zhàn)。建筑工程項目在實際建造過程中，可以采取BIM技術展開進度模擬，將三維建模成果和工程進度進行有機結合，準確統(tǒng)計不同階段的材料利用數(shù)量和資金流動。通過這種模式，優(yōu)化和完善設計工作會變得更加便捷和高效，如圖2所示，通過BIM模型碰撞檢查，可以迅速定位設計問題。相關設計人員可以根據(jù)建筑工程項目的要求，針對各種各樣的數(shù)據(jù)實行科學快速的判斷和研究，便于進一步提高項目設計的效率，使節(jié)能理念全方位地貫徹到建筑設計的過程中[2]。

4BIM技術在綠色建筑節(jié)能設計中的應用分析

由圖3可以看出，BIM技術在綠色建筑節(jié)能設計中總共有五個方面的運用，下文將逐一對其進行介紹：

4.1BIM技術在模擬采光中應用

在日常生活中，最常見的采光形式就是人工采光和自然光線相結合。在綠色建筑節(jié)能的設計過程中，在建筑體內(nèi)需要思考如何有效存儲和運用自然光這一問題。通過合理的設計方案，能夠?qū)⑹彝獾淖匀还鈳нM室內(nèi)，不僅可以降低能耗，還可以實現(xiàn)良好的視覺效果。為了科學運用自然光，在項目前期準備階段，需要針對建筑體的采光情況展開詳細分析，能夠捕捉到建筑內(nèi)部分房間由于布局問題帶來的采光不足或者光照太強的情況。這些情況和結論，都是應用BIM技術進行合理模擬得出的[3]。

4.2BIM技術模擬室內(nèi)外風應用

BIM技術模擬室內(nèi)外風主要是針對室內(nèi)、附近區(qū)域環(huán)境實施模擬，需要充分考慮建筑外溫度的改變、風速、風向等多個因素。采用BIM技術，通過對建筑物室內(nèi)外風力環(huán)境進行模擬，可以對外部結構以及通風結構的節(jié)能起到良好的調(diào)整和完善。有效減少了室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)、通風系統(tǒng)的消耗，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的[4]。室內(nèi)氣流組織分析如圖4所示。

4.3BIM技術在日照、朝向分析中應用

為了有效避免來自太陽光的直射，可在建筑物中添加玻璃幕墻。運用BIM技術進行綠色建筑的設計時，需要發(fā)揮降低能耗，有效減少溫室氣體的排放量的作用。1）關于日照因為建筑體的位置不一樣，其所在的環(huán)境就會存在很大不同，接收到的日照輻射強度也不一樣。日照強度的高低是可以直接對建筑體室內(nèi)采暖系統(tǒng)運行負荷產(chǎn)生影響的。通過分析日照情況，能夠?qū)ㄖ镏苓吶照展饩€變化展開比較，同一建筑的不同樓層日照量也不一樣，如圖5所示。此外，采用BIM技術還能結合不同時間日照量的大小及時調(diào)整方案。2）關于朝向明確適宜的建筑朝向，確保建筑投入使用后，其使用效果、舒適性可以滿足實際要求。朝向是否合理，會對建筑體內(nèi)部溫度造成一定影響，夏季溫度較高時，應該防止室內(nèi)處于暴曬狀態(tài)。冬天溫度較低時，需要確保室內(nèi)有充足的陽光，有助于提高室溫[5]。因此，根據(jù)區(qū)域地理位置的不同，在設計房屋的過程中，要結合當?shù)靥厥鈪^(qū)位進行詳細分析。

4.4BIM技術在熱工分析中的應用

外墻圍護結構在建筑節(jié)能的影響，發(fā)揮著至關重要的作用，對節(jié)能的設計工作具有非常重要的現(xiàn)實意義。運用BIM技術，以外圍結構作為切入點，針對建筑節(jié)能進行深入探索。需要充分考慮熱負荷、冷負荷等因素，正確分析室內(nèi)熱環(huán)境的實際情況。這個過程涵蓋了室內(nèi)熱源的潛熱以及室內(nèi)濕源的潛熱，必須充分結合圍護結構的熱損失和空氣流通引發(fā)的熱量流失。若得到的熱量是負數(shù)，說明已經(jīng)出現(xiàn)了散熱現(xiàn)象。當失去的熱量總量大于得到的熱量總量時，房間內(nèi)部得到的熱總量就是負數(shù)，因此得到與失去熱量的大小是影響整個房間熱負荷的直接因素[6]。在實際操作過程中，務必要確保溫度的數(shù)據(jù)范圍維持在合適的情況下，把建筑自身特點、環(huán)境等方面作為主要因素去展開談論和探索，根據(jù)最終結果決定設計走向。在運用BIM進行模擬分析的過程中，若是沒有采取制冷/采暖措施，夏天時屋里的溫度比外面的溫度低，冬天時屋里的溫度比室外高，就可以說明外面保溫隔熱層發(fā)揮了比較好的性能。但是，在溫度特別高或者特別低的地區(qū)，屋內(nèi)的溫度和最合適的溫度還是會出現(xiàn)一定偏差。所以，需要從根本上做好保溫、隔熱的工作，對圍護結構材料進行充分的熱工分析。夏天溫度比較高的時候，太陽的照射是影響外圍護結構發(fā)生變化的主要因素，遇到圍護結構隔熱性差的情況，務必要充分考慮室外綜合溫度、室內(nèi)空氣溫度的共同影響。

4.5BIM在太陽輻射分析中應用

太陽輻射對大眾的生產(chǎn)和生活是非常重要的。各地的太陽輻射情況具有很大的差異性。在運用BIM技術時，以綠色節(jié)能作為首要因素，借助一些專業(yè)系統(tǒng)深入分析太陽輻射，發(fā)現(xiàn)問題及時解決[7]。對建筑物而言，太陽輻射是一年四季都有，因此，可以對太陽能進行采集，同時還能為一些功率較小的設施提供電能，這對建筑而言，一方面可以有效降低建筑表面溫度，另一方面還可以科學合理地運用太陽能，為建筑內(nèi)部人員的生產(chǎn)生活提供電能。

5結語

在新時代的背景下，社會大眾對綠色節(jié)能技術開發(fā)運用的關注度越來越高。BIM技術的應用，可以采用多種軟件實現(xiàn)建筑節(jié)能的模擬、計算，有效降低成本，提高效率，為建筑領域帶來新的發(fā)展機遇，我們要在遵循綠色建筑設計原則的基礎上，發(fā)揮節(jié)能、環(huán)保的實際應用價值。

參考文獻

[1]趙衡.BIM技術在綠色建筑節(jié)能設計中的應用價值研究[J].包裝世界，2018（4）：121.

[2]魏煒.BIM技術在綠色建筑設計中實踐應用[J].低碳世界，2016（4）：121-122.

[3]趙志安，邱相武，姜立，等.BIM技術在綠色建筑設計系列軟件中的應用探討[J].土木建筑工程信息技術，2019（4）：115-118.

[4]周崢華，王鴻韜，張建豐，等.BIM技術在重慶市綠色建筑設計應用研究[J].建筑·建材·裝飾，2019（5）：195-199.

[5]常民.基于BIM技術的綠色建筑節(jié)能設計應用研究[J].新技術新工藝，2019（1）：62-65.

[6]張渝臣.BIM技術在綠色建筑設計中的應用淺述[J].華東科技(綜合)，2020（2）：127.

[7]郝利強.綠色建筑節(jié)能設計中BIM技術的應用探討[J].建筑·建材·裝飾，2019（3）：197-198.

作者:周琦 宋永朋 單位:青海省規(guī)劃設計研究院有限公司 青海省創(chuàng)業(yè)發(fā)展孵化器有限公司