基于BIM技術(shù)的被動(dòng)式節(jié)能建筑設(shè)計(jì)探討

徐雙軍 呂 華 白巖磊 王宣元 閆麗穎 辛全英 張 洋 邵永民

（1.河北科技師范學(xué)院，河北 秦皇島 066004）

（2.秦皇島市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，河北 秦皇島 066004）

（3.秦皇島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，河北 秦皇島 066004）

（4.秦皇島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)人力資源和社會(huì)保障局，河北 秦皇島 066004）

（5.秦皇島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建筑工程安全監(jiān)督站，河北 秦皇島 066004）

（6.河北廣德工程監(jiān)理有限公司，河北 秦皇島 066004）

0 引言

在目前世界發(fā)展的過程當(dāng)中，能源問題和環(huán)境污染問題已經(jīng)成了各國關(guān)注的重要問題。同時(shí)隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，各種建筑拔地而起，建筑材料的消耗是十分巨大的。面對(duì)巨大的資源消耗能源浪費(fèi)的問題，許多建筑設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，已經(jīng)開始利用目前已有的設(shè)計(jì)手段和技術(shù)方法，設(shè)計(jì)更加綠色環(huán)保的建筑。但是在目前的建筑設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，由于建筑結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，在設(shè)計(jì)過程當(dāng)中有很多問題是建筑師憑不能單經(jīng)驗(yàn)解決的，因此在建筑設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，應(yīng)用BIM技術(shù)就能夠更好地解決設(shè)計(jì)過程中存在的問題，同時(shí)也滿足了建筑設(shè)計(jì)的需要。

1 建立信息模型

對(duì)于建筑工程來說，通過建立信息模型，能夠?qū)⒄麄€(gè)建筑工程施工過程中的所有信息進(jìn)行整合，從而得到最佳的設(shè)計(jì)結(jié)果和設(shè)計(jì)方案。而BIM技術(shù)實(shí)際上就是進(jìn)行建筑工程信息模型建立，通過該技術(shù)的使用，設(shè)計(jì)師在方案設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，能夠?qū)⒋蟛糠謹(jǐn)?shù)據(jù)和設(shè)計(jì)信息融入到了模型的建造當(dāng)中，在實(shí)際的使用過程中只需要將實(shí)際施工的信息導(dǎo)入到模型當(dāng)中就能夠得到十分精確的分析結(jié)果。通過這種方式在設(shè)計(jì)階段就能夠得到整體施工的精確結(jié)果，從而對(duì)施工方案進(jìn)行及時(shí)的優(yōu)化和調(diào)整。

2 基于BIM技術(shù)的被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)過程中，被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)實(shí)際上是以自然界因素為設(shè)計(jì)的原理來進(jìn)行建筑的設(shè)計(jì)，這樣的建筑設(shè)計(jì)能夠降低能源的消耗，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。同時(shí)該建筑還要考慮居民居住的需求以及建筑整體的舒適度。這樣的建筑在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中主要依靠自然界的因素，盡量避免在日常生活中使用能源來進(jìn)行供熱和供冷。因此在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，不僅要考慮到天氣等氣候因素的影響，同時(shí)還要考慮到周圍自然環(huán)境的限制。同時(shí)還要按照建筑設(shè)計(jì)的原則，充分的考慮到居民居住的功能使用和舒適度來進(jìn)行設(shè)計(jì)，以下從幾個(gè)方面來討論該技術(shù)的使用。

2.1 氣候特征分析

上文提到在進(jìn)行被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，要充分考慮到建筑所在地區(qū)的天氣和氣候因素的影響。而通過BIM技術(shù)的使用，可以將天氣和氣候數(shù)據(jù)輸入到信息模型當(dāng)中，從而得到精確的資料結(jié)果。這為被動(dòng)式建筑的設(shè)計(jì)提供了有力的數(shù)據(jù)支持。例如在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，通過對(duì)日出日落的參數(shù)進(jìn)行分析研究，從而確定整體建筑的朝向。另外通過對(duì)建筑物所處地區(qū)的氣候條件進(jìn)行分析，用還可以用焓濕圖將該地的整體信息直觀的表現(xiàn)出來，從而為設(shè)計(jì)師提供更多的設(shè)計(jì)靈感。并且利用這些數(shù)據(jù)和信息，設(shè)計(jì)者能夠設(shè)計(jì)出更符合該地或者適合該建筑物設(shè)計(jì)的方案。

2.2 日照采光分析

對(duì)于被動(dòng)式節(jié)能建筑的設(shè)計(jì)來說，對(duì)日照采光進(jìn)行分析是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，通過對(duì)該內(nèi)容進(jìn)行分析能夠有效地降低整體建筑常規(guī)能源的消耗。這是由于建筑物所處地是整體的起伏和格局等因素，都會(huì)影響到整體建筑的采光效果。并且當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和日照采光數(shù)據(jù)也會(huì)對(duì)整體設(shè)計(jì)方案產(chǎn)生影響。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行分析研究，能夠得到最佳的被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)方案。但是，如果僅憑設(shè)計(jì)師利用經(jīng)驗(yàn)對(duì)該地進(jìn)行分析研究很難獲得最佳的數(shù)據(jù)方案，因此通過利用 BIM技術(shù)將該地的日照數(shù)據(jù)參數(shù)輸入到信息模型當(dāng)中，能夠?qū)υ摻ㄖM(jìn)行精確地模擬，提供更加精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案，從而使得該建筑能夠最大程度地利用日照和采光來進(jìn)行供暖和照明，降低了能源的消耗。

2.3 風(fēng)環(huán)境分析

在建筑方案設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，風(fēng)環(huán)境的合理使用不僅能夠有效降低建筑物的常規(guī)能源消耗，同時(shí)合理的設(shè)計(jì)還能夠使建筑物內(nèi)的空氣質(zhì)量得到提高，提高人們居住的舒適度。在被動(dòng)式節(jié)能建筑設(shè)計(jì)方案當(dāng)中，對(duì)風(fēng)環(huán)境進(jìn)行分析是為了利用建筑物周邊的風(fēng)能來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)的空氣流通，不斷提高室內(nèi)的空氣環(huán)境。另外通過充分利用有風(fēng)能源，還能夠有效地降低其他能源的消耗。

在傳統(tǒng)的風(fēng)環(huán)境分析模擬過程當(dāng)中，建筑師僅能憑經(jīng)驗(yàn)來對(duì)建筑物周圍的風(fēng)象進(jìn)行判斷，而通過BIM技術(shù)和CFD技術(shù)的結(jié)合將該地的風(fēng)環(huán)境數(shù)據(jù)輸?shù)叫畔⒛Ｐ彤?dāng)中，就能夠得到準(zhǔn)確的信息結(jié)果。這為設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)提供了有力的數(shù)據(jù)支持。

2.4 遮陽分析

在被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，遮陽設(shè)計(jì)是被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中較為典型的一種設(shè)計(jì)方式，同時(shí)該設(shè)計(jì)內(nèi)容也是在炎熱夏季實(shí)現(xiàn)居民住宅防暑的重要手段。在實(shí)際的被動(dòng)式節(jié)能建筑設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，可以充分的利用太陽能來進(jìn)行室內(nèi)的照明和供暖。同時(shí)進(jìn)行遮陽分析進(jìn)行建筑的遮陽設(shè)計(jì)，還能夠有效的降低空調(diào)的使用率，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2.5 場(chǎng)地分析

在被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)過程中，還要對(duì)整體場(chǎng)地進(jìn)行分析，對(duì)生態(tài)環(huán)境和各設(shè)施進(jìn)行合理的規(guī)劃和安排。這是由于對(duì)于被動(dòng)式建筑來說，僅考慮單一的建筑是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在整個(gè)環(huán)境當(dāng)中各小區(qū)各建筑之間都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。因此通過對(duì)整體進(jìn)行合理的規(guī)劃和安排，不僅能夠滿足各家各戶居住的需求，也能夠使整體氣候和生活條件得到改善。

例如在設(shè)計(jì)前期對(duì)整體進(jìn)行設(shè)計(jì)過程時(shí)，可以將整體數(shù)據(jù)輸入到建筑信息模型當(dāng)中，再將用戶需求輸入到模型當(dāng)中，從而得到最佳的方案。該方案不僅滿足了用戶的需求，也使整個(gè)小區(qū)的規(guī)劃更加科學(xué)合理。

3 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，BIM技術(shù)為建筑行業(yè)業(yè)提供了更多的技術(shù)支持，不僅使得建筑設(shè)計(jì)工作效率得到了提高，而且還能夠提高建筑設(shè)計(jì)整體質(zhì)量。雖然在目前建筑行業(yè)使用BIM技術(shù)還存在一定的問題和缺陷，但是在未來該技術(shù)一定會(huì)越來越成熟，也會(huì)更好的促進(jìn)我國建筑行業(yè)的發(fā)展，為我國建筑行業(yè)的進(jìn)步奠定良好的基礎(chǔ)。