BIM 技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

孫玉涵

（貴州航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 遵義 563000）

1 引言

BIM 技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中具有一定優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，不僅能夠提升設(shè)計(jì)工作的效果，還能及時(shí)、全面掌握設(shè)計(jì)的不足之處，提升綠色公共建筑設(shè)計(jì)水平。因此，應(yīng)在綠色公共建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域積極運(yùn)用BIM 技術(shù)，增強(qiáng)設(shè)計(jì)工作的有效性和合理性，提升綠色公共建筑的設(shè)計(jì)水平。

2 BIM 技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)整體建筑結(jié)構(gòu)表達(dá)的準(zhǔn)確性、客觀性，并根據(jù)布局設(shè)計(jì)的變化而改變，確保有關(guān)設(shè)計(jì)工作的合理性與嚴(yán)謹(jǐn)性。目前，很多國(guó)家已廣泛應(yīng)用BIM 技術(shù)。例如：美國(guó)在上個(gè)世紀(jì)九十年代就開始應(yīng)用3D 模擬技術(shù)，將其與時(shí)間維度相結(jié)合，開發(fā)了4D 模型，能夠動(dòng)態(tài)化模擬工程。在此期間，很多軟件公司開始優(yōu)化相關(guān)技術(shù)，為綠色建筑設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持和保障，尤其是一些企業(yè)改進(jìn)BIM 技術(shù)的過程中，開始增設(shè)Revit 的軟件，不僅能夠確保綠色建筑設(shè)計(jì)效果，還能形成良好的設(shè)計(jì)模擬形式和體系。

3 BIM 技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價(jià)值

近年，綠色公共建筑的設(shè)計(jì)工作已經(jīng)開始重視對(duì)BIM 技術(shù)的應(yīng)用，采用相關(guān)技術(shù)不僅能夠提升建筑設(shè)計(jì)的合理性，還能從根本上預(yù)防節(jié)能設(shè)計(jì)的不足之處，具有重要意義。

3.1 能夠協(xié)調(diào)建筑設(shè)計(jì)工作與環(huán)境的關(guān)系

在應(yīng)用BIM 技術(shù)過程中，可以利用建模的方式統(tǒng)籌建筑工程和環(huán)境之間的關(guān)系，通過自然環(huán)境控制技術(shù)來驗(yàn)算建筑功能的具體條件，便于為相關(guān)設(shè)計(jì)工作的實(shí)施與開展提供理論基礎(chǔ)。在應(yīng)用BIM 技術(shù)的過程中，可以采用立體化建模功能，層層分析墻體導(dǎo)熱參數(shù)、室內(nèi)采光參數(shù)、幕墻光線折射參數(shù)等數(shù)據(jù)，并根據(jù)具體情況改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，應(yīng)用BIM 技術(shù)還可以輸入當(dāng)?shù)貐^(qū)域的地質(zhì)、氣候、光照等環(huán)境信息，驗(yàn)證工程設(shè)計(jì)內(nèi)容是否有問題，并及時(shí)作出調(diào)整，這樣不僅可以協(xié)調(diào)工程和環(huán)境之間的關(guān)系，還能防止出現(xiàn)節(jié)能設(shè)計(jì)的相關(guān)問題。

3.2 能夠提升材料與資源的利用率

我國(guó)在綠色公共建筑方面已經(jīng)提出了環(huán)保設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，但是如果采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，很難精確計(jì)算材料與資源的利用參數(shù)，容易出現(xiàn)浪費(fèi)材料、損耗資源的情況。而應(yīng)用BIM 技術(shù)可以建立相關(guān)模型，精確計(jì)算材料和資源的應(yīng)用量，準(zhǔn)確推算工程材料使用量和資源消耗量。一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容中存在節(jié)能環(huán)保問題，可以及時(shí)提出相關(guān)建議，以確保材料與資源的利用率。

3.3 能夠提升室內(nèi)外設(shè)計(jì)的科學(xué)性

傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式經(jīng)常會(huì)引發(fā)室內(nèi)外結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)的相關(guān)問題，不能確保節(jié)能性與環(huán)保性，影響各方面設(shè)計(jì)工作的有效實(shí)施和開展。而使用BIM 技術(shù)，可以通過仿真日照環(huán)境、通風(fēng)環(huán)境等建模方式模擬室內(nèi)、室外環(huán)境，為室內(nèi)外設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確依據(jù)，便于在開展室內(nèi)外設(shè)計(jì)工作的過程中，合理進(jìn)行節(jié)能環(huán)保的處理，保證設(shè)計(jì)工作符合節(jié)能環(huán)保的基本要求，增強(qiáng)設(shè)計(jì)工作整體效率。

4 BIM 技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則

4.1 經(jīng)濟(jì)性原則

通常情況下，綠色公共建筑的建設(shè)、運(yùn)營(yíng)與維護(hù)工作都非常復(fù)雜，直接反映社會(huì)與技術(shù)發(fā)展水平。如果設(shè)計(jì)不合理，很容易出現(xiàn)成本高、效益低等問題。因此，采用BIM 技術(shù)開展設(shè)計(jì)工作應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)性原則，選用具備實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性的技術(shù)與原材料，確保在節(jié)能環(huán)保的基礎(chǔ)上控制成本，提升綠色公共建筑的效益。

4.2 節(jié)能性原則

為更好滿足綠色公共建筑的設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循節(jié)能性原則，合理設(shè)定資源節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)，制定完善的規(guī)劃方案，保證資源利用率的同時(shí)，在建筑工程中，設(shè)計(jì)應(yīng)用可再生類型的資源，遵循因地制宜的原則，按照當(dāng)?shù)貧夂?、環(huán)境、自然發(fā)展的特點(diǎn)，在建筑保溫、通風(fēng)、照明等方面合理進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，達(dá)到綠色建筑設(shè)計(jì)目的。

4.3 舒適性原則

建筑工程的舒適性和資源消耗之間存在一定矛盾。例如：為保證夏季高溫階段室內(nèi)的舒適度，使用空調(diào)降溫，會(huì)消耗很多電力，不符合節(jié)能環(huán)保的要求。在此情況下，使用BIM 技術(shù)開展節(jié)能設(shè)計(jì)的同時(shí)就會(huì)考慮到舒適度的問題，利用建模方式模擬公共建筑空間的情況，在增強(qiáng)舒適度的同時(shí)確保建筑工程整體節(jié)能效果。

5 BIM 技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用措施

5.1 合理設(shè)計(jì)節(jié)能體系

首先，應(yīng)用BIM 技術(shù)應(yīng)該著重設(shè)計(jì)節(jié)能體系，嚴(yán)格控制相關(guān)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能，如果不符合標(biāo)準(zhǔn)，必須做好能耗的計(jì)算工作。使用BIM 技術(shù)的綠色公共建筑與統(tǒng)一環(huán)境下其他建筑的能耗進(jìn)行對(duì)比，如果相比之下本工程能耗較高，必須合理調(diào)整處理，以完善節(jié)能體系。其次，應(yīng)用BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)相關(guān)節(jié)能體系期間，應(yīng)在建模系統(tǒng)中全面輸入建筑方提供的平面圖紙、維護(hù)結(jié)構(gòu)圖紙等，便于獲取有關(guān)的參數(shù)信息，與國(guó)家的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)相互對(duì)比，判斷本工程的設(shè)計(jì)參數(shù)是否和國(guó)家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)相符。如不符合，要與建設(shè)方及時(shí)溝通，共同調(diào)整設(shè)計(jì)方案，最終達(dá)成節(jié)能環(huán)保的基本要求。

5.2 完善室內(nèi)外的設(shè)計(jì)模式

5.2.1 室外設(shè)計(jì)

通常情況下，公共建筑室外會(huì)采用玻璃幕墻或鏡面材料，如果不能科學(xué)設(shè)計(jì)，將會(huì)增加反射度，直接影響周圍區(qū)域的建筑采光。因此，在室外結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)重點(diǎn)應(yīng)用BIM 技術(shù)增強(qiáng)采光率，預(yù)防出現(xiàn)光污染的現(xiàn)象。設(shè)計(jì)人員可在BIM 軟件中輸入日照時(shí)間數(shù)據(jù)、模擬計(jì)算數(shù)據(jù)等，再開展采光實(shí)驗(yàn)分析工作，生成光照方面的分析報(bào)告，按照?qǐng)?bào)告內(nèi)容調(diào)整模型，以免室外設(shè)計(jì)出現(xiàn)失誤。同時(shí)，還可以應(yīng)用BIM 技術(shù)模擬建筑周圍環(huán)境，根據(jù)具體模擬狀況開展建筑設(shè)計(jì)的調(diào)整工作，以此確保建筑外部結(jié)構(gòu)的節(jié)能、環(huán)保設(shè)計(jì)，從根本上減少設(shè)計(jì)問題。

5.2.2 室內(nèi)設(shè)計(jì)

應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行綠化、節(jié)能的室內(nèi)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)室內(nèi)的照明、顯色與眩光值等特點(diǎn)，合理設(shè)計(jì)室內(nèi)的自然采光與節(jié)能燈照明系統(tǒng)，根據(jù)BIM 模型中的色溫標(biāo)準(zhǔn)選用燈具設(shè)備，再利用BIM 技術(shù)分析燈具的節(jié)能效果，確保節(jié)能設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，通過BIM 的風(fēng)環(huán)境試驗(yàn)、日照試驗(yàn)等，可以保證室內(nèi)的自然采光。使用BIM 技術(shù)建立通風(fēng)模型，計(jì)算夏冬兩季的通風(fēng)系數(shù)，再按照當(dāng)?shù)貐^(qū)域的環(huán)境特點(diǎn)，調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，利用通風(fēng)系統(tǒng)減少空調(diào)的使用量，減少能源損耗和浪費(fèi)，以滿足室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能、環(huán)保的基本設(shè)計(jì)要求。

5.3 合理設(shè)計(jì)節(jié)能材料

首先，應(yīng)充分發(fā)揮BIM 技術(shù)在材料選用、設(shè)計(jì)過程中的價(jià)值。目前，我國(guó)在綠色公共建筑方面，已經(jīng)提出相關(guān)材料的使用標(biāo)準(zhǔn)，在確保工程安全性與質(zhì)量的基礎(chǔ)上，允許整體進(jìn)駐重量超出10%，達(dá)到可持續(xù)利用的目的。根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)很難精確計(jì)算、選擇節(jié)能材料，在此情況下，可以利用BIM 技術(shù)模擬建筑模型，開展數(shù)據(jù)分析和計(jì)算工作，在準(zhǔn)確計(jì)算建材數(shù)量的情況下，為設(shè)計(jì)節(jié)能材料提供幫助。其次，可以應(yīng)用BIM 技術(shù)構(gòu)建暖通、電氣、給排水等方面的模型，提出節(jié)能材料的設(shè)計(jì)意見，同時(shí)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性與合理性，明確是否存在沖突或材料浪費(fèi)的問題，這樣設(shè)計(jì)人員就可以根據(jù)BIM 模型情況，改進(jìn)、調(diào)整設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)內(nèi)容，提升設(shè)計(jì)效果。最后，應(yīng)用BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)節(jié)能材料的過程中，還應(yīng)重視幕墻材料的選用，選擇雙層玻璃材料可以增強(qiáng)保溫性能，通過BIM 技術(shù)可以明確設(shè)計(jì)雙層玻璃加入惰性氣體、漫射性氣體的參數(shù)，形成良好的材料設(shè)計(jì)模式。同時(shí)，也可利用BIM 技術(shù)設(shè)計(jì)吸熱玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，在普通玻璃中添加具備吸熱性能的著色劑，既保證吸熱功能，又減少陽光進(jìn)入室內(nèi)，有效節(jié)約空調(diào)能耗。

5.4 合理進(jìn)行細(xì)節(jié)化設(shè)計(jì)

可以使用BIM 技術(shù)開展細(xì)節(jié)化的綠色公共建筑設(shè)計(jì)工作，借助軟件篩查設(shè)計(jì)方案和圖紙是否存在問題，及時(shí)調(diào)整和完善設(shè)計(jì)內(nèi)容，為后續(xù)建筑工程施工提供幫助。應(yīng)用BIM 技術(shù)期間，可以轉(zhuǎn)換綠色公共建筑的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行整體分析，掌握建筑的屬性和特點(diǎn)，防止出現(xiàn)細(xì)節(jié)問題，保證整體綠色公共建筑的設(shè)計(jì)效果。在細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)建立綠色公共建筑各工序、各建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)模型，利用模型模擬真實(shí)場(chǎng)景，便于分析和研究是否存在問題和不足。此外，還可以利用BIM 建模技術(shù)，模擬新能源的設(shè)計(jì)場(chǎng)景，便于分析建筑工程的環(huán)境，審核新能源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)情況，確保建筑工程可以利用太陽能、地?zé)崮艿刃履茉?，借助新能源代替不可再生能源，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)目的。

5.5 增強(qiáng)設(shè)計(jì)專業(yè)的協(xié)同性

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作涉及到很多專業(yè)，相互之間缺少溝通渠道，經(jīng)常發(fā)生沖突，導(dǎo)致協(xié)作效果不好。應(yīng)用BIM 技術(shù)可以全面收集BIM 中的拓?fù)湫畔ⅰ⑽锢硇畔?、幾何信息等?/p>

例如，利用拓?fù)湫畔⒚鞔_各設(shè)計(jì)部分的關(guān)聯(lián)性，通過物理信息掌握結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)，利用幾何信息分析工程的三維空間特征。再將此類信息設(shè)置在專業(yè)協(xié)同的平臺(tái)中，便于工程師、設(shè)計(jì)人員與管理部門、各個(gè)設(shè)計(jì)專業(yè)在平臺(tái)中相互協(xié)同工作。例如：在室內(nèi)外節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，各個(gè)設(shè)計(jì)專業(yè)可以在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中獲取BIM 建模信息，提出關(guān)于節(jié)能設(shè)計(jì)方面的建議和意見；而設(shè)計(jì)部門可以按照實(shí)際情況調(diào)整設(shè)計(jì)內(nèi)容、完善設(shè)計(jì)方案，確保各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作的開展與實(shí)施效果。

6 結(jié)語

綜上所述，科學(xué)采用BIM 技術(shù)對(duì)于綠色公共建筑的設(shè)計(jì)工作具有重要意義，不僅可以提升設(shè)計(jì)的可視化程度，還能保證節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)效果。因此，在設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)著重使用BIM 技術(shù)進(jìn)行綠色公共建筑的設(shè)計(jì)，完善節(jié)能設(shè)計(jì)體系。