基于BIM 的建筑設(shè)備節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用研究

王燕

湖南城建職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南湘潭 411100

傳統(tǒng)建筑工程項(xiàng)目在設(shè)備節(jié)能中存在較大的缺陷，常常因受各種因素的影響而出現(xiàn)穩(wěn)定性差和資源利用效率低下問題等。而BIM技術(shù)的有效實(shí)施能夠?qū)⒔ㄖ?xiàng)目中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析與整理，并通過有效的預(yù)算和計(jì)劃加強(qiáng)對資源的協(xié)調(diào)利用率，優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，全面提升建筑工程項(xiàng)目的節(jié)能結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)效果，根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，采用此技術(shù)的節(jié)能設(shè)計(jì)各種資源的利用效率得到大幅度提升，具有較強(qiáng)的節(jié)能效果。

1 BIM 技術(shù)

BIM 技術(shù)，就是建立信息模型并應(yīng)用。數(shù)字模型也就是BIM技術(shù)。通過建設(shè)項(xiàng)目特點(diǎn)以及根據(jù)物理功能，將表達(dá)數(shù)字模型構(gòu)建起來，使知識資源共享。運(yùn)用虛擬建筑信息的建模技術(shù)，將整個(gè)建筑工程施工過程中的設(shè)計(jì)和測試有效地管理。從當(dāng)前來看，許多技術(shù)都已經(jīng)參與進(jìn)來，無論是規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目階段，還是完整管理和施工過程都會(huì)涉及到。建筑工程施工項(xiàng)目的施工過程、技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施、施工項(xiàng)目理化特性以及重要數(shù)據(jù)，使建筑工程數(shù)據(jù)庫和信息模型形成。數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，能夠把建筑物化學(xué)性和物理性以及建筑要素和要素之間的關(guān)系反映出來。BIM 技術(shù)在建筑工程施工項(xiàng)目中有效應(yīng)用，在數(shù)據(jù)中可以保存有關(guān)于建筑的數(shù)據(jù)。根據(jù)發(fā)送和共享BIM技術(shù)信息與建設(shè)設(shè)計(jì)之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)庫構(gòu)建,能夠使建筑工程施工項(xiàng)目可持續(xù)發(fā)展很大程度地促進(jìn)，并且，若數(shù)據(jù)有關(guān)的建筑工程施工項(xiàng)目需要，可以對BIM 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查閱，采集數(shù)據(jù)的過程簡化，從而使建筑工程施工效率得以提升。另外，通過各個(gè)項(xiàng)目主管對信息BIM 數(shù)據(jù)庫的反饋，該數(shù)據(jù)庫可以與多個(gè)項(xiàng)目參與者進(jìn)行連接。既能夠使建筑工程施工的配合得以提升，又能夠使建筑工程施工的效率很大程度地提升。

2 BIM 的特點(diǎn)

2.1 可視化

傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方法，主要采用CAD 數(shù)據(jù)信息平臺。設(shè)計(jì)師既要將計(jì)劃繪制和編目，還要索引整體，CAD 數(shù)據(jù)信息結(jié)構(gòu)相對也很復(fù)雜[1]。傳輸失真會(huì)使后續(xù)工作受到很大的影響?，F(xiàn)代建筑工程設(shè)計(jì)排水方面，許多地方運(yùn)用的都是BIM 技術(shù)。有效運(yùn)用信息模型，能夠?qū)⒂嘘P(guān)信息盡快地獲得，致使信息傳送中被歪曲現(xiàn)象得以避免，從而使信息和數(shù)據(jù)的完整性和實(shí)時(shí)性得以有效地提升。此外，相對于其他的設(shè)計(jì)模型，建筑設(shè)計(jì)排水模型有所不同。根據(jù)土木工程模型設(shè)計(jì)衛(wèi)浴模型。設(shè)計(jì)衛(wèi)浴模型的過程中，需要運(yùn)用合適方式將局部模型修改。設(shè)計(jì)建筑物地板的標(biāo)準(zhǔn)：防止改變局部模型而影響設(shè)計(jì)地板，但是，設(shè)計(jì)項(xiàng)目平衡在一程度上卻受到了損害，影響了整體設(shè)計(jì)建筑物。應(yīng)用BIM 技術(shù)以后，完成模型以后，可以將設(shè)計(jì)的排水和供水進(jìn)行一系列的更改，以便設(shè)計(jì)工作能夠?qū)⒐ぷ餍视行У靥嵘?/p>

2.2 一體化性

BIM 技術(shù)可以將建筑目標(biāo)直觀地展現(xiàn)在大家面前，具有一定的可出圖性，針對這一特性，業(yè)主方可以根據(jù)自身的需求對建筑設(shè)計(jì)提出改進(jìn)意見，從而更好地保證建筑項(xiàng)目的綠色環(huán)保性。BIM 技術(shù)不僅在設(shè)計(jì)過程中表現(xiàn)出很好的優(yōu)勢，而且還可以應(yīng)用到建筑的工程進(jìn)度、質(zhì)量以及成本管理中，具有一體化的特性。例如，目前建設(shè)工程主流預(yù)算軟件中，都需要將設(shè)計(jì)圖紙重新導(dǎo)入，或者進(jìn)行模型胡處理，才能進(jìn)行工程造價(jià)計(jì)算。但是在BIM 軟件中可以直接根據(jù)模型計(jì)算出工程造價(jià)，省去了很多時(shí)間和精力，而且計(jì)算的數(shù)值更加準(zhǔn)確。

2.3 模擬性和執(zhí)行性

BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程中，主要以具體的設(shè)計(jì)領(lǐng)域?yàn)榛鶞?zhǔn)，尤其是在傳統(tǒng)流程設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)工作者可以借助于現(xiàn)有功能和個(gè)人功能，將設(shè)計(jì)方案中存在的各種問題解決，并借助于BIM 技術(shù)，確保各項(xiàng)操作的全面實(shí)施。除此之外，人們還要將仿真需求呈現(xiàn)出來，之后從仿真結(jié)果中確定測量結(jié)果和測量內(nèi)容。例如，人們可以借助于BIM 技術(shù)，了解建筑物中的熱傳遞規(guī)律。施工企業(yè)也可以根據(jù)規(guī)劃決策內(nèi)容，讓管理人員借助于BIM 技術(shù)了解建筑物的施工進(jìn)度，明確施工中存在的具體問題。

2.4 數(shù)據(jù)數(shù)字化

將工程項(xiàng)目建設(shè)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一在同一個(gè)軟件平臺上進(jìn)行管理，相關(guān)人員能夠更加全面、準(zhǔn)確、清晰了解和掌握設(shè)計(jì)建設(shè)的具體情況，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，為問題的整改和問題的解決提供了重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。BIM 技術(shù)的計(jì)算能力非常強(qiáng)，加強(qiáng)了對施工建設(shè)中的技術(shù)、材料、施工工種、時(shí)間等進(jìn)行科學(xué)有效的計(jì)算和評估預(yù)測，強(qiáng)化了數(shù)據(jù)信息的傳遞、溝通和共享利用。通過科學(xué)合理地使用計(jì)算機(jī)技術(shù)等方法和手段，進(jìn)行快速的計(jì)算和測量，提高項(xiàng)目的精度，準(zhǔn)確地計(jì)算工程項(xiàng)目建設(shè)的工程量，促使預(yù)算的編制更加科學(xué)合理。

2.5 協(xié)調(diào)性及優(yōu)化性

從實(shí)際建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)工作執(zhí)行中能夠看出，涉及到的問題較多，如建筑材料問題、機(jī)械設(shè)備問題等等，此時(shí)，想要確保維修工作順利開展，專業(yè)人員的引進(jìn)顯得尤為重要。從之前施工管理系統(tǒng)應(yīng)用中能夠看出，需要執(zhí)行很多檢查操作步驟，導(dǎo)致實(shí)際開發(fā)工作開展會(huì)出現(xiàn)很多問題，增加施工現(xiàn)場的混亂局面。為此，相關(guān)企業(yè)可以通過BIM 技術(shù)應(yīng)用，將上述問題徹底解決。實(shí)際BIM 技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)⑶度霐?shù)據(jù)類型集成到設(shè)計(jì)計(jì)劃之中，做到深入交付。

3 基于BIM 的建筑設(shè)備節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

3.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)

①參數(shù)化建模。建設(shè)工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)的過程中常常會(huì)應(yīng)用到較為煩瑣和復(fù)雜的自曲面，這是現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中必不可少的元素之一[2]。而BIM 技術(shù)的有效應(yīng)用能夠?qū)?xiàng)目相關(guān)參數(shù)以及參數(shù)值之間的關(guān)系進(jìn)行深入解讀，對存在差異的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和完善，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況設(shè)計(jì)完善的結(jié)構(gòu)形體，確保建筑工程項(xiàng)目的施工進(jìn)度和建筑質(zhì)量。②分析模型。BIM 技術(shù)在施工設(shè)計(jì)方案中的有效應(yīng)用不僅能夠?qū)こ添?xiàng)目結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及的物理等學(xué)科信息進(jìn)行有效的處理，還能對結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的解讀，分析其在不同結(jié)構(gòu)中的重要作用。將BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)實(shí)體構(gòu)件創(chuàng)建，能夠在系統(tǒng)中自動(dòng)生成相應(yīng)的分析模型，并對建筑項(xiàng)目的節(jié)點(diǎn)信息以及施工技術(shù)等進(jìn)行完善的分析與解讀，保障設(shè)計(jì)方案的合理性。③優(yōu)化和創(chuàng)新建筑工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)過程中，需要對建筑模型進(jìn)行有效的處理，并同時(shí)設(shè)計(jì)出多個(gè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行挑選，因此，借助BIM 技術(shù)平臺相關(guān)工作人員可以針對同一建筑工程項(xiàng)目同時(shí)設(shè)計(jì)出不同形式的方案做備選，并利用BIM 技術(shù)中的可視化技術(shù)進(jìn)行分析的過程中選擇一個(gè)最為合理的方案作為施工的最終方案。

3.2 材料節(jié)能應(yīng)用

在材料利用方面，采用建筑設(shè)備節(jié)能能夠提高材料的利用效率，并減少廢棄材料，最大限度的降低資源浪費(fèi)。對建筑行業(yè)來說，這一行業(yè)對資源的消耗是最高的，造成的污染問題也是十分嚴(yán)重的。從這個(gè)角度出發(fā)，如果能夠?qū)崿F(xiàn)建筑設(shè)備的廢棄物再利用，便能夠降低污染問題和資源消耗。并且在建筑設(shè)計(jì)施工中，還能夠應(yīng)用輕質(zhì)建筑材料，來提高材料的環(huán)保性。由此可見，在建筑設(shè)計(jì)中，對建筑材料的挑選時(shí)要盡量選擇高環(huán)保且可以循環(huán)使用的建筑材料，選擇可循環(huán)、可再生的施工材料。而在這時(shí)，BIM 技術(shù)將展示它強(qiáng)大的性能，員工可以運(yùn)用此技術(shù)軟件模型，對建筑材料的品種進(jìn)行大量的分析并且對重量的度量也十分精準(zhǔn)，還可以對可循環(huán)利用的材料進(jìn)行檢查，查看是否達(dá)到節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)，以此來為建筑設(shè)備的節(jié)能設(shè)計(jì)提供更加科學(xué)、準(zhǔn)確的保障。

3.3 數(shù)據(jù)管理

隨著建筑工程施工建設(shè)的工程量越來越大，工程建設(shè)更加復(fù)雜，涉及的數(shù)據(jù)信息更多，數(shù)據(jù)管理的難度更大，信息的儲(chǔ)存量更大。通過科學(xué)運(yùn)用BIM 技術(shù)，構(gòu)建更加完善的、系統(tǒng)化的信息交流和信息應(yīng)用平臺，在平臺中統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資料、數(shù)據(jù)信息的共享和利用，強(qiáng)化各部門人員的交流、溝通和協(xié)作。實(shí)現(xiàn)建筑工程項(xiàng)目建設(shè)環(huán)節(jié)相關(guān)信息的分階段、分模塊處理，降低信息管理的難度，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的集中處理，方便發(fā)現(xiàn)施工建設(shè)中的錯(cuò)誤，及時(shí)調(diào)整和改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的信息化處理，數(shù)字化處理，確保數(shù)據(jù)信息資料更加全面和完善，提高信息整理、管理、存儲(chǔ)的水平。

3.4 碰撞檢查

在傳統(tǒng)的建筑設(shè)備工程設(shè)計(jì)當(dāng)中，CAD 二維圖紙利用簡單的線條表達(dá)建筑中各個(gè)構(gòu)件的信息，但是真正的構(gòu)件信息和各個(gè)構(gòu)件之間的關(guān)系只能依靠建筑人員的想象。在實(shí)際工程當(dāng)中，管道碰撞、工期沖突以及專業(yè)協(xié)調(diào)方面的問題，讓幾乎所有的建筑設(shè)備工程都要返修，對其進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和施工，所以碰撞造成的經(jīng)濟(jì)損失是十分巨大的。BIM 技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)就是三維可視化，在一些大型的建設(shè)中，復(fù)雜的三維設(shè)備管路可以利用BIM 三維模型直接體現(xiàn)出來，利用相應(yīng)的模擬軟件進(jìn)行碰撞檢查，讓工程得以優(yōu)化，減少工程出現(xiàn)返修的概率，優(yōu)化管道的排布方式[3]。

3.5 設(shè)備施工動(dòng)態(tài)監(jiān)控

BIM 技術(shù)在建筑施工中不可忽視，它在實(shí)時(shí)檢查和監(jiān)控建筑模型、充分掌握整個(gè)施工進(jìn)度和分析一些潛在問題方面發(fā)揮了重要作用。通過BIM 技術(shù)，可以對整個(gè)建筑模型的某些特征進(jìn)行系統(tǒng)、完整的驗(yàn)證，特別是在建筑能耗、空間覆蓋等方面。建筑工程由幾個(gè)部分組成，其中最關(guān)鍵的是機(jī)電線路。由于設(shè)備種類和數(shù)量的增加，電氣和機(jī)械線路的建設(shè)變得更加困難。整個(gè)建筑機(jī)電線路的建設(shè)和開發(fā)，對于機(jī)電線路設(shè)備來說，必須是相對科學(xué)合理的。此外，還可以直接和顯著地搭建模型，模擬施工時(shí)間、空間以及管理、模擬整個(gè)建筑，從而有效地控制建造時(shí)間表，保證項(xiàng)目的質(zhì)量和效率。

3.6 太陽輻射

為了提高建筑物設(shè)計(jì)中的能源效率，應(yīng)該使用Ecotect 軟件分析建筑物本身的太陽輻射情況，并針對出現(xiàn)的問題提出對策。全年太陽向建筑物輻射時(shí)數(shù)較長，因此，應(yīng)安裝太陽能光伏板以收集充足的太陽能，以為建筑物中的個(gè)別功率較低的設(shè)備提供日常用電。而太陽能光伏板對于建筑本身可以降低建筑物的溫度，也能夠達(dá)到節(jié)能的目的，有效地通過太陽能為人們的生產(chǎn)和生活提供電力[4]。

4 建筑節(jié)能與結(jié)構(gòu)協(xié)同設(shè)計(jì)優(yōu)化

首先來說，相關(guān)的專業(yè)人員需要對項(xiàng)目樣板來做出科學(xué)合理的創(chuàng)建，利用BIM 技術(shù)構(gòu)建起模型并確保模型構(gòu)建的科學(xué)合理性，這樣可以有效的提升設(shè)計(jì)工作開展的效率。在進(jìn)行實(shí)際的設(shè)計(jì)工作的時(shí)候，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合建筑工程的實(shí)際需求來進(jìn)行相關(guān)軟件的重置。對于項(xiàng)目視圖結(jié)構(gòu)來說，工作人員在開展具體工作的時(shí)候，要盡可能的保障視圖結(jié)構(gòu)的層次清晰，這樣做有助于對視圖進(jìn)行管理，繼而提升工作的效率，對于那些當(dāng)前設(shè)計(jì)過程當(dāng)中不需要的內(nèi)容，可以相應(yīng)的對其進(jìn)行隱藏。其次還需要實(shí)現(xiàn)常用和異型構(gòu)件族的創(chuàng)建，鋼結(jié)構(gòu)和預(yù)制構(gòu)件在建筑工程項(xiàng)目當(dāng)中的出現(xiàn)頻率還是相當(dāng)來說比較高的，設(shè)計(jì)人員在開展具體工作的時(shí)候需要根據(jù)工程項(xiàng)目的相關(guān)需要來進(jìn)行構(gòu)件選擇，這樣一來就可以有效的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)效率的提升，滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)需求，可以提升設(shè)計(jì)的整體效率[5]。最后在對BIM 技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程當(dāng)中，還需要基于碰撞分析的結(jié)果來對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行有效調(diào)整，對設(shè)計(jì)過程當(dāng)中所涉及到的專業(yè)模型可以進(jìn)行更有效的整合。模型的構(gòu)建一般都是基于建筑物的真實(shí)尺寸然后按照一定的比例來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)圖紙當(dāng)中的問題都可以相對清晰的得以呈現(xiàn)，這對于最終設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度的提升來說會(huì)產(chǎn)生積極的作用。

5 結(jié)語

總的來說，環(huán)境污染和能源短缺在我國越來越普遍。因此，建筑設(shè)備節(jié)能是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果。BIM 技術(shù)在建筑節(jié)能各階段的應(yīng)用，不僅提高了設(shè)計(jì)的有效性，而且提高了設(shè)計(jì)的可行性和合理性。因此運(yùn)用BIM 技術(shù)，不斷擴(kuò)大建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，以保證更高的能源效率和更好地保護(hù)整個(gè)建筑物的環(huán)境，并確保建筑事業(yè)的不斷發(fā)展。