基于BIM技術的綠色建筑節(jié)能設計應用探討

范凱興

（西安航天神舟建筑設計院有限公司，陜西 西安 710055）

1 BIM技術及綠色建筑節(jié)能設計概述

1.1 BIM 技術

BIM技術屬于新時期的一種信息技術，經(jīng)由媒介載體等完成建筑項目的精細化處理，同時，將BIM技術充分應用于建設項目的全周期，具體圖1所示。保證整個項目從前期可行性研究到最后竣工期間，相關人員都可以進行全面合理的整合處理。在建筑節(jié)能設計中應用BIM技術，可快速完成前期數(shù)據(jù)收集工作，且后續(xù)搭建模型、輸出信息操作等也可融入BIM技術。借助BIM技術完成整個施工周期節(jié)能設計，從而可為綠色建筑施工提供對應參考依據(jù)。實踐經(jīng)驗表明，BIM技術不但可進行建筑體信息參數(shù)的把控，同時，還可有效提高設計效率，屬于信息時代建筑設計發(fā)展必然趨勢。

1.2 綠色建筑節(jié)能設計

由于建筑項目具有高能耗特點，業(yè)內(nèi)人士逐步提出了綠色建筑的理念。綠色建筑節(jié)能設計已經(jīng)得到社會大眾的認可，為了合理地進行綠色建筑節(jié)能設計，必須充分考慮當?shù)丨h(huán)境、氣象條件等要素，綜合各項影響因素進行整合分析。當下，國內(nèi)外的綠色建筑標準較為繁雜，存在不同版本，其標準均參考當?shù)丨h(huán)境氣候、國情條件等進行編制?？紤]到國內(nèi)具有人口基數(shù)大、能耗總量大的特點，及時對其進行建筑節(jié)能設計已經(jīng)成為時代發(fā)展必然趨勢。國內(nèi)建筑節(jié)能設計工作主要是圍繞節(jié)能減排進行，其關注重點多集中在項目運營、項目維護階段。需引起重視的是，設計期間，相關人員必須針對采光、通風、能耗等要素進行綜合分析和考慮，方可保證優(yōu)化效果，滿足預期要求。

2 基于BIM技術綠色建筑節(jié)能設計要點

BIM技術應用中，需借助相關軟件形成建筑體的基本框架圖。同時，還要考慮項目參數(shù)和特殊要求等進行整合，保證及時構建出三維模型，并借助上述模型進行模擬、分析，達到節(jié)能設計預期目標。首先，相關人員需收集資料，整合相關信息，包括建筑材料、結構屬性等要素。其次，借助建模軟件等進行整合，初步形成數(shù)據(jù)庫平臺，模擬處虛擬建筑。最后，方可導出對應建筑信息，為綠色節(jié)能設計提供參考依據(jù)。

綠色節(jié)能設計中，應用BIM技術收集基礎信息資料中，必須遵循建筑行業(yè)的相關法律規(guī)范，構建信息數(shù)據(jù)庫，并保證重要信息和節(jié)能標準的一一對應。其次，建筑節(jié)能設計的模擬操作中，需根據(jù)模擬信息得到最終結果，并形成對應報告，為后續(xù)設計工作、變更工作等提供借鑒價值。此外，還可隨時進行關鍵數(shù)據(jù)參數(shù)的變更，保證對建筑項目實施動態(tài)管理。最后，借助對比分析得到最終建筑節(jié)能設計方案。在項目進入后續(xù)施工、維護環(huán)節(jié)中，保證其在生命全周期內(nèi)高效運行。

3 BIM技術在綠色建筑節(jié)能設計中的具體應用

3.1 采光模擬

為了滿足建筑節(jié)能設計標準，需針對建筑體周邊環(huán)境進行全面分析，計算室內(nèi)采光條件后，方可設定建筑參數(shù)值，如窗地比。合適的采光密度、采光強度，可明顯提高室內(nèi)照明效果，同時，起到節(jié)約能源的功效。適宜的陽光可為大眾生活、學習等提供良好舒適的環(huán)境，同時，適度光照可避免不良環(huán)境對眼睛的損害。生活中采光包括自然光、人工光兩種形式。建筑節(jié)能設計中，需針對如何在建筑體內(nèi)高效留用自然光這一要素。經(jīng)由建筑設計，可將室外自然光引入室內(nèi)，不但降低能耗，還可達到良好效果。

為了合理利用自然，設計中需針對建筑體的采光性進行前期分析，充分考慮房屋內(nèi)部分房間因布局問題導致的采光不足、光照過強等狀況。針對上述問題，可借助遮光簾進行遮擋，還可以在窗外種植樹木，一方面，可阻擋夏季的強光直射；另一方面，還可起到隔音、降噪等功效。冬季樹葉落掉，也不會對室內(nèi)造成過度遮擋。

3.2 室內(nèi)外風環(huán)境模擬

室內(nèi)外風環(huán)境模擬，主要是針對室內(nèi)、周邊區(qū)域環(huán)境進行模擬，其中要充分考慮建筑體外溫度變化、風速、風壓等參數(shù)的影響。借助建筑物室內(nèi)外風環(huán)境的模擬，可完成外維結構、通風結構的節(jié)能優(yōu)化改造。間接降低了室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)、通風系統(tǒng)的能耗，達到節(jié)能減排的效果。

3.3 日照、朝向分析

首先，日照方面，由于建筑體的位置不同，其所處環(huán)境便會存在較大差異，進而接收到的日照輻射強度不同。日照強度的高低會對建筑體室內(nèi)采暖系統(tǒng)的運行負荷產(chǎn)生直接影響。借助日照分析，可得到對應建筑體周邊日照光線變化。結合上述結果進行建筑體的設計，包括朝向、位置、布局等。此外，還可以根據(jù)不同時期日照量的大小進行方案優(yōu)化。

其次，朝向分析。確定合理的建筑朝向，保證建筑體投入使用后，其使用效果、舒適度等滿足實際需求。朝向合理與否，會對建筑體內(nèi)部溫度產(chǎn)生直接影響，夏季高溫期間，需避免室內(nèi)長期處于西曬環(huán)境；冬季低溫期間，還要保證室內(nèi)有一定的陽光照射，利于提高室內(nèi)溫度。從節(jié)能的角度分析，當房屋自身結構具有溫度調(diào)節(jié)功能時，便可降低采暖、防曬等方面的投資，達到節(jié)能要求?？紤]到不同區(qū)域地理位置不同，實際房屋設計中，必須充分考慮當?shù)靥厥庑缘冗M行細節(jié)分析。如部分工程項目中借助Ecotect軟件進行環(huán)境分析。將施工環(huán)境參數(shù)（包括極端最高、極端最低氣溫等）錄入軟件，借助軟件計算得到最佳朝向。

3.4 建筑熱工分析

外圍結構的節(jié)能設計工作十分關鍵，是建筑節(jié)能的關鍵部分。本文以Ecotect軟件為分析工具，從外圍結構出發(fā)，對建筑節(jié)能進行了詳細分析。針對室內(nèi)熱環(huán)境的分析中，還要充分考慮熱負荷、冷負荷條件。其中冷負荷與下屬要素密切相關，包括室內(nèi)熱源的潛熱、室內(nèi)濕源的潛熱，需充分考慮圍護結構的的熱和空氣流通帶走熱量。如果得熱量為負，表明發(fā)生了散熱現(xiàn)象。當失熱總量大于得熱總量時，房間內(nèi)部的得熱量為負，即得失熱量的大小對整個房間的熱負荷具有直接作用。具體工程項目中，為了保證溫度參數(shù)的合理性，必須考慮建筑體自身環(huán)境特點、環(huán)境因素等進行分析，判定熱工分析結果后方可進行設計。如果沒有制冷措施時，夏季室內(nèi)溫度低于室外、冬季室內(nèi)溫度高于室外，則表明此時外圍保溫隔熱層起到了良好功效，但是，對于溫度極端高或低地區(qū)，其室內(nèi)溫度和最適宜溫度仍會存在一定差異，為此，必須進一步進行保溫、隔熱的優(yōu)化。夏季高溫環(huán)境下，太陽輻射會對外圍護結構產(chǎn)生極大影響，如果圍護結構隔熱性差，需充分考慮室外綜合溫度波、室內(nèi)空氣溫度的共同作用，否則內(nèi)表面會發(fā)生高溫現(xiàn)象。

3.5 太陽輻射分析

太陽輻射是保障大眾生產(chǎn)、生活的重要能量來源之一。由于地球特殊性影響，各地的太陽輻射狀況并不一致。建筑設計中，從綠色節(jié)能角度出發(fā)，需借助相關軟件進行太陽輻射情況分析，并針對其中出現(xiàn)的問題進行妥善處理。太陽輻射對建筑體而言，是全年輻射，為此，必須擠時間太陽能光伏板的設計與安裝，將豐富的太陽能收集起來，同時，還可為建筑體中的小功率設備發(fā)電。這對建筑體而言，不但可降低建筑體表面溫度，還可以合理利用太陽能，為建筑體生活人員的生產(chǎn)生活提供電能。

4 結語

現(xiàn)階段，綠色節(jié)能技術的開發(fā)以及引起各行各業(yè)的關注，這是未來發(fā)展的必然趨勢。BIM技術應用中，可借助諸多軟件完成模擬、計算，不但降低了成本，同時，還可提高建筑全過程的效率?？梢I建筑行業(yè)走向更高程度。本文針對BIM技術在建筑體節(jié)能設計中的應用進行了分析，提出采光、日照、保溫等設計的具體要求，借助模擬分析得到對應改進措施，從而提高了建筑體的節(jié)能設計效率。研究結果表明，合理應用BIM技術在建筑體的綠色節(jié)能設計中，可幫助相關設計人員了解更多細節(jié)問題，有效提高了施工方案的合理性、可行性。不但可以提高整個行業(yè)的施工標準，同時，利于綠色建筑節(jié)能目標的快速實現(xiàn)。