綠色建筑節(jié)能設(shè)計中BIM技術(shù)應(yīng)用探討

鄧慧霞

（山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 山西 太原 030619）

綠色建筑節(jié)能設(shè)計的目的在于減少建筑工程能源、資源的消耗量，預(yù)防出現(xiàn)環(huán)境污染的現(xiàn)象，在節(jié)約能源、保護環(huán)境的同時，采用綠色環(huán)保的原材料，滿足綠色建筑節(jié)能設(shè)計的根本要求，促使建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在綠色建筑節(jié)能設(shè)計中采用BIM 技術(shù)，能夠從根本上提升設(shè)計的便利性、可視化水平，具有重要的意義，因此，在綠色建筑節(jié)能設(shè)計期間，應(yīng)該重點關(guān)注BIM技術(shù)的應(yīng)用，遵循相關(guān)的技術(shù)應(yīng)用要點與原則，保證技術(shù)的良好應(yīng)用和發(fā)展，達到預(yù)期的技術(shù)應(yīng)用目的。

1 BIM 技術(shù)分析

BIM 技術(shù)主要就是建筑模型技術(shù)，在建筑領(lǐng)域中能夠構(gòu)建相應(yīng)的模型，便于開展設(shè)計工作與施工工作。通常情況下，在應(yīng)用BIM 技術(shù)的過程中，不僅能夠利用3D 信息數(shù)據(jù)描述建筑項目的結(jié)構(gòu)情況、材料情況、性能情況與設(shè)計信息情況等等，還能明確工程項目各個工序的順序、進度、質(zhì)量，理清工程之間的邏輯關(guān)系，具有一定的重要意義。BIM 技術(shù)應(yīng)用的過程中，有著一定的關(guān)聯(lián)性特點，就是在BIM 系統(tǒng)之內(nèi)可以識別建筑工程工序，所識別的內(nèi)容存在關(guān)聯(lián)，可以全面通緝分析數(shù)據(jù)信息，利用圖形形式或是文檔形式顯示分析結(jié)果，一旦項目某些因素發(fā)生改變，BIM 系統(tǒng)中的分析對象也會自動化變化，這樣可以保證所分析和研究內(nèi)容的完整性。

2 綠色建筑節(jié)能設(shè)計中BIM 技術(shù)的應(yīng)用原則

為了可以在綠色建筑節(jié)能設(shè)計的過程中合理應(yīng)用BIM 技術(shù)，應(yīng)該遵循相關(guān)的原則，確保在合理開展設(shè)計工作的情況下充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的作用與優(yōu)勢。具體的應(yīng)用原則為：

2.1 遵循因地制宜的原則

綠色建筑節(jié)能設(shè)計強調(diào)在工程設(shè)計工作中重點融入生態(tài)理念，設(shè)計人員在實際設(shè)計期間應(yīng)該遵循因地制宜的原則，按照當?shù)貐^(qū)域的情況采用BIM 技術(shù)開展設(shè)計工作，全面收集各種水文資料，在充分運用當?shù)貐^(qū)域水文資料的情況下，為BIM 技術(shù)的應(yīng)用提供準確依據(jù)。在此期間，設(shè)計人員應(yīng)該重點考察當?shù)貐^(qū)域的水文特點與情況，研究水文環(huán)境、物種分布關(guān)系等等，在使用BIM 技術(shù)開展綠色建筑節(jié)能設(shè)計工作的過程中，盡可能確保建筑設(shè)計不會對水文、生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞性影響，起到生態(tài)環(huán)境的保護作用與修復(fù)作用[1]。

2.2 遵循規(guī)范性的原則

綠色建筑節(jié)能設(shè)計的工作中，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)該遵循規(guī)范性的設(shè)計原則，全面收集有關(guān)的設(shè)計參數(shù)與數(shù)據(jù)信息，在完成設(shè)計任務(wù)之后安排專業(yè)人員開展檢查工作與審核工作，保證綠色建筑節(jié)能設(shè)計能夠符合有關(guān)的規(guī)定標準，為后續(xù)工程的施工建設(shè)提供準確依據(jù)。設(shè)計人員在使用BIM 技術(shù)的過程中，應(yīng)該全面落實有關(guān)的設(shè)計標準與規(guī)范，結(jié)合工程的現(xiàn)實情況，編制完善的設(shè)計規(guī)范標準，提升整體設(shè)計工作的針對性和操作性，盡可能應(yīng)用BIM 技術(shù)提供工程施工的范本，將綠色建筑節(jié)能設(shè)計作為主要的發(fā)展目標，協(xié)調(diào)建筑工程、生態(tài)環(huán)境。人類之間的關(guān)系，促使工程的可持續(xù)發(fā)展，使得綠色建筑工程的節(jié)能設(shè)計工作高效化落實[2]。

2.3 遵循操作性的原則

BIM 技術(shù)在綠色建筑節(jié)能設(shè)計工作中的應(yīng)用，應(yīng)該遵循操作性的原則，創(chuàng)建專業(yè)化的建筑信息模型，借助三維數(shù)字技術(shù)完善有關(guān)的信息模型，它能夠給仿真技術(shù)將工程真實信息表達出來，為工程施工建設(shè)提供充足的信息，保證數(shù)據(jù)信息的完整性。在此期間還可以使用BIM 技術(shù)的數(shù)據(jù)化形式演示建筑工程的設(shè)計模型，使得設(shè)計人員直觀掌握建筑工程結(jié)構(gòu)，在既有數(shù)據(jù)信息的基礎(chǔ)上直觀開展綠色建筑節(jié)能設(shè)計工作與創(chuàng)新工作。設(shè)計人員應(yīng)該遵循操作性的原則，開展參數(shù)化設(shè)計工作，充分整合海量的數(shù)據(jù)信息，借助軟件顯示工程整體結(jié)構(gòu)狀態(tài)，確保相關(guān)參數(shù)相互之間的關(guān)聯(lián)性，在一定程度上可以提升施工工作便利性，滿足綠色建筑節(jié)能設(shè)計的根本需求。除此之外，還應(yīng)該創(chuàng)建分布式的建筑模型，在BIM 技術(shù)合理應(yīng)用的情況下，創(chuàng)建關(guān)于綠色建筑節(jié)能的分布式設(shè)計模型，采用虛擬狀態(tài)空間想象形式有效設(shè)計處理，提升整體的設(shè)計工作效果[3]。

3 綠色建筑節(jié)能設(shè)計中BIM 技術(shù)的應(yīng)用措施

綠色建筑節(jié)能設(shè)計人員在實際工作中應(yīng)該積極采用BIM 技術(shù)，遵循科學(xué)化的設(shè)計原則，統(tǒng)一標準有效完成設(shè)計任務(wù)。具體的設(shè)計應(yīng)用措施為：

3.1 科學(xué)開展采光設(shè)計工作

綠色建筑節(jié)能設(shè)計的工作中，采光屬于重要部分，是節(jié)約燈具電力能源的主要措施，建筑工程中的采光和窗戶部分的面積、材質(zhì)等存在直接聯(lián)系，在傳統(tǒng)的工程設(shè)計工作中，主要利用渲染選件的形式，不能保證建筑空間的 自然光表現(xiàn)效果，經(jīng)常會出現(xiàn)視角單一現(xiàn)象、光線缺乏層次感的現(xiàn)象，不能確保采光設(shè)計的綠色節(jié)能效果。在此情況下，應(yīng)該合理應(yīng)用BIM 技術(shù)，全面收集建筑空間的布局數(shù)據(jù)、窗戶采光面積數(shù)據(jù)信息、窗戶玻璃材質(zhì)數(shù)據(jù)信息等等，使用智能化構(gòu)圖的形式，針對虛擬光源動態(tài)性調(diào)節(jié)處理，對建筑空間之內(nèi)的采光度還有敏感度進行全面的觀察分析，還可以將早晨時間段、中午時間段、傍晚時間段的陽光裱花狀況虛擬展示出來。與此同時，在使用BIM技術(shù)期間還可以開展室內(nèi)采光燈具的設(shè)計工作，模擬廚房區(qū)域、臥室區(qū)域、客廳區(qū)域的光源情況，為業(yè)主虛擬展示設(shè)計效果圖，采用BIM 技術(shù)中的3D模擬功能展示設(shè)計方案，形成逼真的效果圖[4]。

3.2 合理進行外墻保溫設(shè)計

當前我國在綠色建筑節(jié)能設(shè)計的領(lǐng)域中，外墻保溫設(shè)計主要使用擠塑板設(shè)計模式、外墻保溫磚設(shè)計模式，無論采用哪種模式都需要開展數(shù)據(jù)的計算工作，提升材料的利用率。在此過程中，應(yīng)該積極使用BIM 技術(shù)，在使用保溫磚模式期間應(yīng)該全面開展墻體荷載的計算工作，不再局限于傳統(tǒng)的平面設(shè)計模式，而是要在使用BIM 技術(shù)期間有效計算外墻保溫基層數(shù)據(jù)信息、保溫層數(shù)據(jù)信息、外層數(shù)據(jù)信息等，明確各個部分的負載分布情況，便于科學(xué)配置相關(guān)的設(shè)計元素，保證墻面磚支撐結(jié)構(gòu)的均勻性。需要注意的是，外墻保溫經(jīng)常會出現(xiàn)冷橋現(xiàn)象，設(shè)計人員在采用BIM 技術(shù)期間應(yīng)該準確測算冷橋的部分，便于制定完善的綠色建筑節(jié)能設(shè)計方案，確保自然溫度能夠全面匯聚到相關(guān)系統(tǒng)中，形成良好的節(jié)能環(huán)保作用[5]。

3.3 合理開展給排水設(shè)計工作

綠色建筑節(jié)能設(shè)計工作中應(yīng)該合理開展給排水設(shè)計工作，積極采用BIM技術(shù)，確保給排水綠色節(jié)能設(shè)計效果。首先，應(yīng)該重點開展協(xié)同設(shè)計工作，將平面設(shè)計工作和立體設(shè)計工作相互結(jié)合，借助BIM 技術(shù)真實模擬給排水管道情況、水流量情況等等，模擬相關(guān)的高層水壓，確保給排水建筑系統(tǒng)的良好節(jié)能設(shè)計處理，在用戶獲得充足水流的情況下，預(yù)防出現(xiàn)水資源浪費和污染的問題。其次，采用BIM 技術(shù)開展給排水設(shè)計工作期間，應(yīng)該全面整合相關(guān)的材料數(shù)據(jù)信息，篩選綠色建筑節(jié)能設(shè)計的材料。在此期間，還應(yīng)該制定完善的管道布局方案，采用BIM 技術(shù)模擬方案內(nèi)容，明確方案中的設(shè)計有無沖突性問題，合理調(diào)整設(shè)計方案，預(yù)防出現(xiàn)管道沖突現(xiàn)象。最后，給排水建筑設(shè)施附屬部分設(shè)計工作中，采用BIM 技術(shù)模擬，能夠有效預(yù)防出現(xiàn)安裝矛盾的現(xiàn)象，通過3D 模型、四維模型模擬安裝進度表，保證施工的科學(xué)性，以免在工程施工期間出現(xiàn)浪費問題與污染問題[6]。

3.4 重點開展室內(nèi)環(huán)境的設(shè)計工作

相關(guān)設(shè)計人員在使用BIM 技術(shù)進行綠色建筑節(jié)能設(shè)計的過程中，應(yīng)該重點開展室內(nèi)環(huán)境的設(shè)計工作，營造較為良好的室內(nèi)環(huán)境氛圍，確保綠色建筑節(jié)能設(shè)計的科學(xué)性與可靠性，將BIM 技術(shù)的作用還有優(yōu)勢全面發(fā)揮出來。首先，在使用BIM 技術(shù)期間，應(yīng)該重點開展自然通風(fēng)的模擬工作，按照具體的綠色建筑模型狀態(tài)，針對室內(nèi)風(fēng)口的尺寸還有位置全面調(diào)整，提升室內(nèi)空氣流暢度、順暢度，在增強通風(fēng)性能的情況下，改善室內(nèi)環(huán)境，借助通風(fēng)減少能源消耗量。其次，應(yīng)該使用BIM 技術(shù)開展建筑室內(nèi)布局的模擬工作，準確獲取到室內(nèi)布局的各項參數(shù)信息，按照綠色建筑節(jié)能設(shè)計的理念和標準，制定完善的設(shè)計方案，創(chuàng)建專業(yè)化的模型，保證設(shè)計工作的高效化開展。

3.5 科學(xué)開展電能利用設(shè)計工作

傳統(tǒng)的綠色建筑節(jié)能設(shè)計工作中，電能利用設(shè)計主要使用CAD 設(shè)計軟件，只能開展管線布局分析工作，相應(yīng)開展電能利用的設(shè)計活動，但是，在具體設(shè)計期間無法準確進行亮化工程還有生態(tài)污染關(guān)系的分析，不能確保綠色節(jié)能設(shè)計效果。這就需要在工作中積極采用BIM 技術(shù)，全面開展能耗的分析工作，準確計算工程生態(tài)環(huán)境中有害氣體的含量，亮化模擬綠色建筑群，在設(shè)計期間不再受到綠色建筑工程的局限，而是要按照周圍生態(tài)環(huán)境的負載力開展針對性設(shè)計工作，確保綠色節(jié)能設(shè)計效果。在此期間還應(yīng)該使用BIM技術(shù)開展建筑布線的設(shè)計工作，真實演示電氣設(shè)備的布局安裝情況，提升線路布局的合理性與科學(xué)性，保證整體電氣設(shè)備安裝的規(guī)范性與標準性，提升整體的設(shè)計工作水平[7]。

3.6 科學(xué)開展建筑模型設(shè)計工作

相關(guān)設(shè)計人員在綠色建筑節(jié)能設(shè)計的過程中，應(yīng)該使用BIM 技術(shù)科學(xué)開展建筑模型設(shè)計工作，結(jié)合綠色建筑節(jié)能的設(shè)計標準和實際情況，有效開展建模工作，盡可能利用數(shù)字化模型進行處理。我國多數(shù)建筑工程都是按照設(shè)計圖紙的要求建設(shè)，但是，部分建筑工程的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，施工期間如果只結(jié)合設(shè)計圖紙開展設(shè)計工作，很難確保施工工作的順利開展，不僅會導(dǎo)致工程質(zhì)量、進度受到影響，還會引發(fā)材料浪費、環(huán)境污染等問題，和綠色節(jié)能設(shè)計理念不符。這就需要相關(guān)設(shè)計人員在實際工作中積極使用BIM 技術(shù)，借助其模擬性特征與可視化特征，創(chuàng)建數(shù)字化的模型，預(yù)防出現(xiàn)施工期間的誤差問題，例如：在綠色建筑節(jié)能設(shè)計期間，可以使用BIM 技術(shù)創(chuàng)建數(shù)字化管線模型，整合相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，確保管線的合理模擬設(shè)計，在確保管線質(zhì)量的情況下有效預(yù)防出現(xiàn)材料浪費現(xiàn)象與工程施工質(zhì)量問題[8]。

4 結(jié)語

綜上所述，綠色建筑節(jié)能設(shè)計的工作中，采用BIM 技術(shù)必須要遵循相關(guān)的設(shè)計原則，滿足具體的建筑工程綠色節(jié)能設(shè)計標準和要求，充分發(fā)揮BIM技術(shù)的建模作用、信息化設(shè)計作用，提升整體設(shè)計工作效果。相關(guān)設(shè)計人員還應(yīng)該結(jié)合BIM 技術(shù)的應(yīng)用特點，制定完善的技術(shù)方案和計劃，統(tǒng)一有關(guān)的工程設(shè)計標準，借助BIM 技術(shù)高效化、有效性完成綠色建筑節(jié)能設(shè)計任務(wù)。