BIM技術(shù)在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

劉覓

摘要：國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，帶動(dòng)了建筑項(xiàng)目的規(guī)模、數(shù)量不斷增加，繼而導(dǎo)致了較為嚴(yán)重的能源耗費(fèi)、環(huán)境污染問題。當(dāng)下計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷應(yīng)用，帶動(dòng)了軟件發(fā)展、工程進(jìn)步，為工程建設(shè)行業(yè)增加了新型輔助設(shè)備。借助軟件、硬件技術(shù)的融合，實(shí)現(xiàn)了BIM平臺(tái)的搭建，為建筑行業(yè)運(yùn)作方法的精細(xì)化管理打下了良好基礎(chǔ)，充分實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程環(huán)境的模擬，達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)的最終目的。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；建筑節(jié)能設(shè)計(jì)；施工設(shè)計(jì)；技術(shù)平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.15.089

0引言

當(dāng)下國家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較快，帶動(dòng)了社會(huì)各行業(yè)的能源耗費(fèi)比例不斷增加，能耗危機(jī)引起國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到負(fù)面影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑能耗比例逐年增加，可達(dá)到社會(huì)總能耗的20%左右。建筑施工中，資源耗費(fèi)同時(shí)產(chǎn)生大量污染物，進(jìn)而引起了較為嚴(yán)重的環(huán)境惡化，充分提高節(jié)能減排工作的落實(shí)成為當(dāng)下主要任務(wù)。政府對(duì)相關(guān)政策、標(biāo)準(zhǔn)的頒布起到了一定作用，借助BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)更加關(guān)鍵，該設(shè)計(jì)模式是提高建筑合理性，改造傳統(tǒng)建筑能耗過高的主要方法。

1BIM技術(shù)節(jié)能設(shè)計(jì)概述

1.1BIM技術(shù)特點(diǎn)

作為建筑信息管理的模型，BIM技術(shù)包含大量信息，可借助數(shù)字信息實(shí)現(xiàn)仿真模擬工作，包括建筑體三維模型的建立，繼而實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的材料、力學(xué)和結(jié)構(gòu)的綜合設(shè)計(jì)工作。

1.1.1可視化三維模型

BIM技術(shù)可以保證三維模型的搭建，借助可視化效果圖進(jìn)行后續(xù)分析，通過有限數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)報(bào)表的生成作業(yè)，進(jìn)而提高相關(guān)設(shè)計(jì)工作、施工和后期維護(hù)等過程的有效管理，對(duì)應(yīng)各個(gè)專業(yè)的人員調(diào)動(dòng)、節(jié)點(diǎn)決策等滿足可充分滿足施工要求。

1.1.2面向?qū)ο蟮膮?shù)化設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)可有效處理對(duì)象參數(shù)化的合理設(shè)計(jì)，可根據(jù)相關(guān)規(guī)則進(jìn)行約束化設(shè)計(jì)，提高設(shè)計(jì)的協(xié)調(diào)合理性、模擬優(yōu)化效果，是BIM技術(shù)應(yīng)用的重要價(jià)值。

1.1.3多元化信息輸出

BIM數(shù)據(jù)庫可導(dǎo)出對(duì)應(yīng)多種信息形式，協(xié)助相關(guān)專業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)變更，及時(shí)進(jìn)行模型優(yōu)化、升級(jí)操作，一定程度上提高了設(shè)計(jì)工作的作業(yè)效率。

BIM軟件是建立在BIM核心的模擬軟件，具有建模、分析多層功能要求。前者是建筑信息模型的基礎(chǔ)，分為四類，即歐特克公司的Re-vit建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電系列，奔特力建筑、機(jī)構(gòu)和設(shè)備系列、Graphisoft公司的ArchiCAD以及達(dá)索公司的CATIA；后者則是利用BIM建筑模型信息，進(jìn)行日照、熱工、建筑環(huán)境等方面的分析模擬。

1.2節(jié)能設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

與國外節(jié)能設(shè)計(jì)發(fā)展較快的國家相比，國內(nèi)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的起步較晚。存在推廣速度慢、發(fā)展效果一般的不足。主要原因在于：第一，社會(huì)大眾更加關(guān)注技能科技的發(fā)展，過于重視研究結(jié)果的節(jié)能能力，對(duì)設(shè)計(jì)方案自身效果存在偏差過大的不足。第二，建設(shè)團(tuán)隊(duì)對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)概念的理解不足，僅針對(duì)技術(shù)、設(shè)備表面工作進(jìn)行節(jié)能處理，相關(guān)細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)存在明顯不足。第三，設(shè)計(jì)與技術(shù)方法無法實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的要求。國家建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能已經(jīng)取得一定成果，但是仍存在部分技術(shù)無法合理利用的局面。當(dāng)下，國家建筑行業(yè)的設(shè)計(jì)理念、技術(shù)水平發(fā)展空間較大，需要加強(qiáng)工程現(xiàn)場(chǎng)的全面考察，設(shè)計(jì)人員需要保證與時(shí)俱進(jìn)，提高創(chuàng)新性設(shè)計(jì)工作的落實(shí)。

2BIM技術(shù)在節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1BIM技術(shù)集成化設(shè)計(jì)

建筑施工中，集成化設(shè)計(jì)工作需要借助BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)，可提高設(shè)計(jì)工作的動(dòng)態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)生態(tài)節(jié)能目標(biāo)。為設(shè)計(jì)階段的相關(guān)作業(yè)人員打下良好基礎(chǔ)，可充分避免各專業(yè)交叉工作存在錯(cuò)誤等問題。BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)工作中，可提供可視化、系統(tǒng)化的模型。相關(guān)信息可充分體現(xiàn)形式、性能等基本要求，保證節(jié)能建筑與設(shè)計(jì)工作緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)全面控制的目標(biāo)。

2.2前期場(chǎng)地和布局設(shè)置

建筑設(shè)計(jì)中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要全面了解場(chǎng)地狀況，結(jié)合物理?xiàng)l件、空間狀況進(jìn)行調(diào)整，為后期場(chǎng)地分析打下良好基礎(chǔ)。

第一，氣候條件分析。建筑工程作為人類活動(dòng)的主要載體，需要保證其與當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境相符合。通過合理的氣候條件分析，可以避免后期生活工作的不適感。BIM技術(shù)對(duì)場(chǎng)地氣候條件的分析主要包括以下幾個(gè)方面：（1）利用建筑環(huán)境分析軟件ECOTECE中的Werther Tool工具對(duì)氣象進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和轉(zhuǎn)換，同時(shí)進(jìn)行焓濕圖的氣象分析，進(jìn)一步了解建筑環(huán)境；（2）根據(jù)當(dāng)?shù)靥柛叨冉堑淖兓?，?duì)太陽輻射的各個(gè)角度進(jìn)行分析比對(duì)，計(jì)算出輻射量確定相應(yīng)構(gòu)件的設(shè)計(jì)情況。

第二，場(chǎng)地地形分析。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，分析地形以及地貌特點(diǎn)，采取BIM技術(shù)與GIS技術(shù)對(duì)建筑場(chǎng)地的地形進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，其中包括空間、高度、坡度等因素，主要目的是為設(shè)計(jì)者提供豐富的素材與設(shè)計(jì)依據(jù)。設(shè)計(jì)人員可以通過地形透視圖了解現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地的地勢(shì)起伏與變化，從而進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)。

2.3BIM技術(shù)設(shè)計(jì)方法分析

BIM技術(shù)的節(jié)能設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在工程項(xiàng)目的朝向、形體選擇兩方面。

2.3.1朝向的選擇

建筑施工項(xiàng)目中，朝向一般是指采光位置的設(shè)置，朝向合理可避免后期耗能過高的狀況。體現(xiàn)在兩方面要素：太陽能輻射熱量的利用、通風(fēng)狀況的增加。大量工程實(shí)踐表明，朝向影響要素較多，需要結(jié)合BIM技術(shù)進(jìn)行綜合分析。如借助BIM技術(shù)的能耗分析，可實(shí)現(xiàn)方案的直觀對(duì)比，在滿足節(jié)能要求的基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)對(duì)朝向的合理控制。然后利用BIM技術(shù)中的ArchiCAD里建立會(huì)所的體量模型進(jìn)行能量分析，并利用最先進(jìn)的自動(dòng)模型幾何分析功能，直接將建筑模型轉(zhuǎn)換為建筑能量模型，直觀地觀察熱塊能量模型，再選擇最佳的設(shè)計(jì)方案。

2.3.2輔助建筑的形體選擇

建筑物的形體十分關(guān)鍵，可通過形體合理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的控制管理，對(duì)項(xiàng)目后期實(shí)用效果、經(jīng)濟(jì)效果的發(fā)揮具有積極影響。借助BIM技術(shù)對(duì)各種因素進(jìn)行綜合分析，如氣候條件，可幫助設(shè)計(jì)人員及時(shí)將形體建設(shè)作為重點(diǎn)考慮要素，避免耗能高狀況的發(fā)生。例如，在南方地區(qū)，夏季炎熱潮濕，建筑物應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)散熱部分的設(shè)計(jì)，以確保住戶居住的舒適性。這時(shí)，可以利用BIM加大建筑開口面積或底層架構(gòu)確保建筑物通風(fēng)順暢。也可以利用BIM調(diào)節(jié)室內(nèi)采光，提高建筑的節(jié)能性，降低能源消耗。

2.4BIM技術(shù)在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的要求

第一，輔助圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。利用BIM技術(shù)降低建筑實(shí)際的能源消耗，通過裁量分析與數(shù)據(jù)對(duì)比，分析出相應(yīng)材料的能耗數(shù)據(jù)，從而選擇節(jié)能效果最優(yōu)化的結(jié)構(gòu)形式。

第二，節(jié)能玻璃的選擇。工程實(shí)踐表明，建筑材料中，節(jié)能玻璃的設(shè)置十分關(guān)鍵，工程項(xiàng)目中，一般由三成能量是通過玻璃實(shí)現(xiàn)傳導(dǎo)作用，玻璃設(shè)置合理可充分避免后期能量損失狀況，是當(dāng)下研究熱點(diǎn)。當(dāng)下研究中較為常見的包括中空玻璃。BIM技術(shù)中的Archi-CAD技術(shù)可對(duì)中空玻璃進(jìn)行快速選型，對(duì)應(yīng)玻璃洞口、方向、尺寸的相關(guān)參數(shù)可實(shí)現(xiàn)有效評(píng)估，必要時(shí)可進(jìn)行材料種類的更換，對(duì)比不同方案實(shí)現(xiàn)能耗最低化的合理設(shè)置。

2.5安裝模型的設(shè)計(jì)

將BIM技術(shù)引入模型設(shè)計(jì)的安裝施工中，可實(shí)現(xiàn)直觀有效的指導(dǎo)作業(yè)。施工環(huán)節(jié)中，借助時(shí)間維度的融合，提高模型的合理性，便于安裝進(jìn)度的精確化工作，可達(dá)到預(yù)期可視化要求。工程進(jìn)度表的設(shè)置中，借助模型可實(shí)現(xiàn)進(jìn)度精確化、可視化的效果。調(diào)整對(duì)應(yīng)進(jìn)度表要求，便可實(shí)現(xiàn)給排水工程的規(guī)劃分析，提高整體把握效果，便于后期安裝、設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行。同時(shí)是避免設(shè)計(jì)變更操作的主要方法，對(duì)當(dāng)下建筑節(jié)能系統(tǒng)的給排水設(shè)計(jì)具有直接影響作用。給排水設(shè)計(jì)模型與傳統(tǒng)土建模型不一樣，是建立在土建模型基礎(chǔ)之上的系統(tǒng)，如果發(fā)生給排水系統(tǒng)的局部修改，將會(huì)導(dǎo)致樓層整體平面設(shè)計(jì)隨之變動(dòng)。為了避免工作量過渡繁重的危害，可借助樓層為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，降低系統(tǒng)內(nèi)部之間的過渡牽連，時(shí)間工程設(shè)計(jì)更加具有簡(jiǎn)潔性、整體性、系統(tǒng)性的優(yōu)勢(shì)。

3結(jié)語

BIM技術(shù)借助信息化技術(shù)將工程實(shí)現(xiàn)了模型化、系統(tǒng)化、可視化設(shè)計(jì)，提高了信息共享平臺(tái)的合理搭建，具有高效節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要綜合BIM技術(shù)的整體功能進(jìn)行分析，避免簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)處理等行為，需要提高該技術(shù)多方面協(xié)作的效果。

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