基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)用研究

馬振

摘要：在科技發(fā)展的推動下，近幾年建筑行業(yè)也呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展勢頭。建筑節(jié)能設(shè)計以其能降低建筑能耗，為人們提供健康綠色環(huán)保的生產(chǎn)生活環(huán)境成為建筑企業(yè)的主導(dǎo)設(shè)計思想。本篇文章主要通過BIM技術(shù)構(gòu)建建筑虛擬模型，分析模型信息，提煉出建筑節(jié)能設(shè)計過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)資料，為建筑節(jié)能設(shè)計的能耗分析提供數(shù)據(jù)參考。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；建筑節(jié)能設(shè)計；設(shè)計；問題；應(yīng)用

前言

現(xiàn)階段，全球范圍內(nèi)面臨著一項嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)——能源匱乏，這嚴(yán)重制約著建筑業(yè)的快速發(fā)展。在可持續(xù)發(fā)展理念下，尋求解決能源問題的有效途徑，已成為全人類的共識。經(jīng)過不斷的研究與探索，建筑節(jié)能思想為大家普遍認(rèn)可。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，建筑節(jié)能設(shè)計理論與應(yīng)用技術(shù)在減少能耗方面也取得了很大進(jìn)步。但相比國際建筑節(jié)能水平，我國建筑節(jié)能水平還有很長的路要走。因此，建筑業(yè)專業(yè)人員要更新觀念，充分利用現(xiàn)代高科技技術(shù)，鉆研全新的設(shè)計方案，切實(shí)做到減少建筑能源消耗，真正提高建筑節(jié)能水平。

一、建筑節(jié)能設(shè)計現(xiàn)狀

當(dāng)前在我國建筑行業(yè)，由于設(shè)計推廣力度不夠，節(jié)能建筑設(shè)計技術(shù)發(fā)展尚不足以滿足建筑設(shè)計需求。不少設(shè)計師在設(shè)計方案時，缺少主觀性創(chuàng)意設(shè)計，更多的只是參考別人現(xiàn)成的設(shè)計方案，甚至套用已有的技術(shù)模型進(jìn)行設(shè)計，這樣的設(shè)計大多缺乏建筑靈性。還有的設(shè)計師對設(shè)計方案和實(shí)際工程沒有進(jìn)行詳細(xì)的計算分析，沒有進(jìn)行檢驗工作，不考慮設(shè)計是否達(dá)到“綠色”“經(jīng)濟(jì)”“環(huán)?！币?、使得設(shè)計出的方案不符合施工需求，很多設(shè)計如出一轍。而且，大多數(shù)的設(shè)計師，他們設(shè)計的重心是建筑物的外形以及功能，忽視的能效設(shè)計重要。在AutoCAD軟件占領(lǐng)繪畫社會的當(dāng)前，很多的設(shè)計師只能進(jìn)行手工輸入數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)存入專業(yè)軟件內(nèi)，才可以進(jìn)行能量分析。熟練的操作這些軟件，需要設(shè)計師具備豐厚的專業(yè)知識，具有一定的分析基礎(chǔ)。然而，在實(shí)際工作中，大量的設(shè)計師不具備該技能，使得分析工作難以開展。

二、現(xiàn)階段我國建筑節(jié)能設(shè)計中存在的問題與發(fā)展趨勢

新世紀(jì)以來，隨著建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，能源消耗量的增加成為建筑業(yè)的一大問題。因此現(xiàn)階段，面對我國能源緊缺這一現(xiàn)狀，這就要求我們必需要做好建筑設(shè)計過程中建筑節(jié)能設(shè)計方案。然而，以前的能耗分析軟件已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段能耗分析。一方面，傳統(tǒng)的能耗分析軟件在進(jìn)行相關(guān)分析時，對相關(guān)數(shù)據(jù)的要求較高，并且專業(yè)要求較高，這就給能耗分析工作帶來了不便。相關(guān)人員在進(jìn)行能耗分析時，需要在數(shù)據(jù)的處理上花費(fèi)大量的時間。另外，隨著我國現(xiàn)階段建筑機(jī)械的改進(jìn)與施工技術(shù)的提高，以往的能耗分析軟件已經(jīng)不能準(zhǔn)確的進(jìn)行建筑模型的建立，從而影響建筑的節(jié)能設(shè)計工作。因而，得出的數(shù)據(jù)很難再指導(dǎo)實(shí)際的施工過程。另一方面，在實(shí)際建筑節(jié)能的設(shè)計工作中，設(shè)計過程中很難對建筑節(jié)能問題引起重視。并且我國節(jié)能設(shè)計方面的理論水平不高，許多的設(shè)計師在進(jìn)行建筑設(shè)計時，過于注重建筑的功能與外形設(shè)計，設(shè)計過程中忽略了節(jié)能方面的設(shè)計，這也是現(xiàn)階段我國建筑節(jié)能設(shè)計工作中存在的問題。

提高建筑能源利用率，加強(qiáng)建筑節(jié)能設(shè)計，首先在設(shè)計的起始階段，要對建筑節(jié)能設(shè)計引起重視，保證設(shè)計質(zhì)量。未來我國建筑設(shè)計工作中必然要考慮節(jié)能方面的設(shè)計，一方面，建筑設(shè)計過程中通過應(yīng)用相應(yīng)的軟件進(jìn)行能耗方面的分析，并將分析結(jié)果應(yīng)用到實(shí)際的施工過程中。普及BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用，是未來建筑節(jié)能設(shè)計工作的重點(diǎn)。另一方面，還要提高能源的利用率。通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的分析，從而使建筑施工過程中的節(jié)能工作水平得到提高。

三、BIM 技術(shù)在建筑節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用

1.BIM技術(shù)

BIM即建筑信息模型，建筑師利用BIM技術(shù)，根據(jù)實(shí)物設(shè)計出包含建筑構(gòu)件特征，建筑材料特征以及建筑全部數(shù)據(jù)的虛擬建筑模型。它一個真實(shí)的智能三維立體模型，該模型可以輔助設(shè)計師進(jìn)行科學(xué)預(yù)設(shè)。設(shè)計師可以在該模型中輸入立面、坡面以及平面等相關(guān)信詳圖信息。還可以輸入大量的建筑材料信息、預(yù)算報表、門窗表以及施工進(jìn)度等等信息。這些信息在模擬系統(tǒng)中被整合，分別的疊放，方便設(shè)計師參考使用。隨著社會不斷發(fā)展，社會呈現(xiàn)出數(shù)字化、智能化、數(shù)字化發(fā)展趨勢，建筑物設(shè)計也跟上社會發(fā)展步伐，將BIM技術(shù)作為核心技術(shù)，衍生出大量的3DCAD軟件，這些軟件隨著時間推移逐漸成熟，逐漸發(fā)揮出巨大作用。人們一直希望設(shè)計方案圖時，可以做到節(jié)約成本、縮短時間以及提升設(shè)計質(zhì)量，然而，3DCAD軟件有著無可比擬的作用，它發(fā)揮出優(yōu)越性，被建筑師青睞。

2.基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)用

利用BIM技術(shù)，構(gòu)建虛擬建筑模型，建筑材料、三維空間效果、構(gòu)件屬性等設(shè)計信息將直觀地呈現(xiàn)在設(shè)計師眼前。在建筑設(shè)計具體的能量分析過程中，只需導(dǎo)入相關(guān)的能量分析軟件就可以對整個設(shè)計方案進(jìn)行分析計算，并反饋出詳盡的能量分析結(jié)果。在建筑設(shè)計的方案階段，利用建筑信息模型和能量分析工具能有小地簡化能量分析操作步驟，提高工作效率。更能通過計算機(jī)強(qiáng)大的計算分析功能提高能量分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和快捷性。其中，美國是目前BIM技術(shù)在建筑節(jié)能設(shè)計中應(yīng)用最為廣泛的國家之一。美國的Green Building Studio可以達(dá)到建筑節(jié)能設(shè)計方案的各項要求。GBS可以快捷地從BIM軟件中導(dǎo)入建筑模型，利用建筑模型中包涵的海量建筑信息來構(gòu)建一個相對準(zhǔn)確的熱模型，并將模型格式轉(zhuǎn)換為XML的格式。進(jìn)而根據(jù)實(shí)際的建筑標(biāo)準(zhǔn)和建筑法規(guī)，對不同需求的建筑空間類型進(jìn)行智能化假定。模型假定后，再結(jié)合建筑物所在地的典型氣候信息數(shù)據(jù)，將DOE2.2模擬引擎引入到模型中進(jìn)行模擬節(jié)能分析。其中分析內(nèi)容包括建筑物每年的能量消耗、采暖制冷負(fù)荷、照明所需耗費(fèi)的電力資源等，這些耗能數(shù)據(jù)都能夠在模擬耗能系統(tǒng)中一一地展現(xiàn)出來，較為直觀地反映過建筑節(jié)能設(shè)計的效果。

3.基于模擬系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計

氣候數(shù)據(jù)的影響是設(shè)計最后階段要考慮的因素，DOE2.2模擬系統(tǒng)可以對其進(jìn)行模擬分析，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。實(shí)現(xiàn)該過程，設(shè)計師只要手動輸入相應(yīng)的建筑類型以及建筑地址就會獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。隨著科技水平不斷完善，GBS得到優(yōu)化升級，它輸出的文件格式可以有，3DVRML、GBXML、DOC-2.2等等格式，格式選擇范圍廣，方便設(shè)計師進(jìn)行設(shè)計和分析。建筑基本完成之后，設(shè)計師需要對建筑能效性進(jìn)行分析、計算、模擬，EnergyPlus是一個智能軟件，它可以進(jìn)行全面分析，它使用的光潔的模擬軟件，基本不自帶圖形，對數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確率非常高。該軟件包含程序復(fù)雜的子系統(tǒng)，它可以模擬整個建筑物的能量流以及熱能流量，并且在規(guī)定時間內(nèi)計算出建筑設(shè)備負(fù)荷情況，方便設(shè)計師對整個耗能進(jìn)行分析處理，更好的解決了能量消耗問題。在進(jìn)行2DCAD設(shè)計時，可以充分考慮該設(shè)計環(huán)境，計算出精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，2D CAD在合適的建筑環(huán)境下，它可以啟動EnergyPlus系統(tǒng)進(jìn)行模擬設(shè)計。該工作開展之初，需要大量的專業(yè)人士集合在一起進(jìn)行分析，而且這個分析過程會消耗大量的時間，人們知道手工進(jìn)輸入時，這工作量非常大，這些數(shù)據(jù)包含建筑場地、建筑構(gòu)造、當(dāng)?shù)貧夂蛞约敖ㄖ镉猛镜鹊取Ｔ贐IM環(huán)境中，設(shè)計師在組建模型過程中，它能夠?qū)崿F(xiàn)第三設(shè)備相互結(jié)合開展工作，例如實(shí)現(xiàn)BsproCom相互結(jié)合。以往限制BIM文件轉(zhuǎn)化的文件格式，經(jīng)過結(jié)合之后，BIM中大量的IFC文件格式可以順利的轉(zhuǎn)化成EnergyPlus的數(shù)據(jù)格式。同時，GBS的gbXML在結(jié)合條件下，也可以實(shí)現(xiàn)EnergyPlus IDF格式轉(zhuǎn)化，提高設(shè)計質(zhì)量。

四、結(jié)束語

BIM 技術(shù)對建筑節(jié)能設(shè)計的影響是顯著的，經(jīng)過理論分析和計算機(jī)模擬，BIM 模型應(yīng)用于建筑的環(huán)境分析與評估中，可以有效克服傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，幫助工程人員快速提取建筑信息，準(zhǔn)確分析計算結(jié)果，了解建筑的環(huán)境性能。

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