建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的應(yīng)用探討

林延暉

（山西晉設(shè)拓凡建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司，山西太原 030013）

0 引言

“節(jié)能”是當(dāng)前我國發(fā)展的重大任務(wù)，各個領(lǐng)域都大力進(jìn)行節(jié)能改造，努力跟上國家發(fā)展的腳步，建筑行業(yè)作為我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在“節(jié)能”方面更是義不容辭。BIM 技術(shù)在建筑節(jié)能這一領(lǐng)域功效顯著，一方面該技術(shù)本身就是新時代的產(chǎn)物，其技能極為強(qiáng)大，妥善利用必然會在建筑節(jié)能方面產(chǎn)生令人驚喜的結(jié)果，另一方面，現(xiàn)在普遍應(yīng)用的節(jié)能設(shè)計(jì)理念和技術(shù)存在不足，所以需要更強(qiáng)大的技術(shù)加以改善。BIM 技術(shù)的應(yīng)用是建筑節(jié)能發(fā)展的需要，至于其在節(jié)能方面能夠產(chǎn)生多少價(jià)值，這與相關(guān)人員的積極研究、妥善利用不可分隔。

1 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的社會性效益

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的社會性效益是非常明顯的，一方面我國資源消耗量減少，另一方面我國環(huán)境得到改善。我國建筑中水、電、暖等都需要消耗大量資源，而對建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)后，建筑所產(chǎn)生的能源不僅可以滿足自身運(yùn)行需要，還可以產(chǎn)生多余的能源，最大限度減輕了國家的資源壓力。如位于廣州的珠江城大廈，其室內(nèi)天花板采用的是一種具有冷輻射效果的材料，它能降低人的體感溫度，也就是說如果室內(nèi)溫度是26℃，那么人能感受到的溫度只有24℃，2℃的溫度差不僅減少了空調(diào)運(yùn)行的時間，還減少了空調(diào)的能耗，最大限度減少了我國能源的消耗量。且該建筑中安裝有太陽能板，外墻中采用的是雙層玻璃，其中裝有發(fā)電設(shè)備，利用太陽照射可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電功能，滿足了建筑本身運(yùn)行所需要的能源。建筑能源消耗還影響著我國的環(huán)境，對環(huán)境產(chǎn)生污染，最典型的就是冬天的供暖和夏天的供冷，這兩者離不開煤炭的燃燒和空調(diào)的運(yùn)行，能源消耗得越多，環(huán)境污染也就越嚴(yán)重。但是采用節(jié)能設(shè)計(jì)后，煤炭和空調(diào)的能耗都會有所減少，對大氣產(chǎn)生的污染也就相對減少。

2 BIM 技術(shù)應(yīng)用在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中是建筑多方面推動的結(jié)果

2.1 建筑信息模型技術(shù)自身具有強(qiáng)大優(yōu)勢

人們把“BIM 技術(shù)”作為建筑信息模型技術(shù)的常用稱呼，但其實(shí)兩者是同一種技術(shù)。該技術(shù)在21 世紀(jì)初由國外最先提出，它是現(xiàn)代化的產(chǎn)物，集各種先進(jìn)技術(shù)為一體，其中最引人關(guān)注的就是其強(qiáng)大的三維技術(shù)。該技術(shù)可以說是我國建筑行業(yè)的中流砥柱，憑借其強(qiáng)大的技能在我國建筑行業(yè)占據(jù)主流。從其廣泛性來看，該技術(shù)對建筑工程的幫助是全方位、高成效的，在工程的各個方面都可以發(fā)揮有利價(jià)值，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中也是如此。從自身技能上來看，該技術(shù)具有可視化功能，使建筑節(jié)能的設(shè)計(jì)更加直觀具體，把設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)充分展示出來，從而提升建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的合理性；該技術(shù)具有模擬化功能，主要用于發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案中的錯誤，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)完成后，要通過實(shí)際應(yīng)用來驗(yàn)證方案的可行性，其具有的模擬化功能可以直接進(jìn)行模擬驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的問題并進(jìn)行改正；該技術(shù)能夠出圖，這一功能的主要服務(wù)對象是業(yè)主，通過該技術(shù)的出圖功能把建筑設(shè)計(jì)圖以3D（4D）立體的形式展示給業(yè)主，對業(yè)主的新需求給予滿足；該技術(shù)具有極大的協(xié)調(diào)性，通過受損測試來布置建筑施工的環(huán)境，以建筑節(jié)能設(shè)計(jì)為例，如果建筑節(jié)能得到保證而質(zhì)量無法得到保證，就可以運(yùn)用該技術(shù)來協(xié)調(diào)質(zhì)量和節(jié)能之間的平衡；該技術(shù)具有極強(qiáng)的優(yōu)化性，這一功能主要針對建筑項(xiàng)目中的微小問題，對項(xiàng)目中的一些細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。由此可看，BIM 技術(shù)的強(qiáng)大值得建筑行業(yè)工作人員的信賴，在節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)用該技術(shù)也是理所應(yīng)當(dāng)。

2.2 當(dāng)前建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方面存在明顯的不足

建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是近幾年才興起的內(nèi)容，其在我國發(fā)展的時間比較短，雖然國家明確指出建筑行業(yè)要把節(jié)能深入發(fā)展，但是節(jié)能理念在普及和深入的過程中還是存在明顯的不足。一方面，建筑節(jié)能理念沒有深入人民群眾和建筑企業(yè)中，人們對建筑節(jié)能的認(rèn)識是淺薄的，比起建筑多樣的功能和美觀的外表，人們對建筑的節(jié)能條件有所忽略。而建筑開發(fā)商在設(shè)計(jì)房屋過程中為迎合大眾需求，他們把更多的精力放在建筑功能的實(shí)現(xiàn)和美觀的外表上，而鮮少為建筑節(jié)能進(jìn)行大量研究和設(shè)計(jì)。另一方面，從國家整體建筑資源消耗來看，對可再生能源的利用程度比較淺，很多建筑并沒有安裝對可再生能源的利用裝置。而且我國用于建筑節(jié)能的技術(shù)也有待革新，我國建筑節(jié)能經(jīng)歷了漫長的發(fā)展，在建筑信息模型技術(shù)沒有出現(xiàn)之前，我國建筑節(jié)能的成效并不顯著，該技術(shù)在我國建筑節(jié)能中應(yīng)用并發(fā)展后，建筑節(jié)能有明顯的成效，但由于其發(fā)展時間較短，因此還需要建筑行業(yè)人員進(jìn)行反復(fù)的研究和實(shí)驗(yàn)，以保證該技術(shù)的成效得到充分發(fā)揮。

2.3 建筑發(fā)展資源消耗量較大

要對建筑進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，首先要弄清楚“為什么”。通過資料查閱發(fā)現(xiàn)，我國的資源狀況并不樂觀，而建筑行業(yè)所消耗的能源又在我國總資源中占比過高，所以迫切需要建筑行業(yè)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，以減輕我國資源負(fù)擔(dān)。建筑建造所需資源眾多，水泥、砂子、黏土等自然資源，鋼筋、玻璃等人造資源，水、暖、電等資源也不可缺少，這些資源用在建筑材料的生產(chǎn)、運(yùn)輸、建筑的施工、運(yùn)行以及拆除中。我國經(jīng)濟(jì)在不斷發(fā)展的同時也使建筑種類、數(shù)量顯著增多，建筑的建造和運(yùn)行都需要眾多的資源作為支撐，2020年中國建筑節(jié)能協(xié)會能耗專委會的研究報(bào)告中明確表明了建筑的耗能情況，如圖1 所示，用于人們生活的建筑面積高達(dá)671 億m2，建筑能耗占總能源消耗的1/5 以上，碳排放量也達(dá)到全國的1/5 以上，無論是能耗、碳排放量，還是建筑占用土地面積，都顯示出我國建筑所消耗的能源量是比較大的，如果不要求其深入地進(jìn)行節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)，將會給本就處于資源困境的國家?guī)砀蟮馁Y源壓力。

圖1 2020 年建筑能耗分析

3 建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中如何應(yīng)用BIM 技術(shù)才能使其優(yōu)勢充分發(fā)揮

BIM 技術(shù)的功能是十分強(qiáng)大的，它的智能化和三維化特點(diǎn)給予建筑節(jié)能設(shè)計(jì)極大的助力，提高了我國建筑行業(yè)節(jié)能發(fā)展的總體水平。我國建筑節(jié)能主要有三方面的體現(xiàn)：①要降低建筑的能耗；②要使用可再生的能源；③要提高建筑資源的利用效率，其設(shè)計(jì)也要圍繞這三方面進(jìn)行。

在降低建筑能耗方面。在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時需要關(guān)注建筑的耗能問題，在保證建筑質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的同時，實(shí)現(xiàn)節(jié)能材料的應(yīng)用。珠城江大廈中極為典型的就是其空調(diào)系統(tǒng)的低耗能，實(shí)際設(shè)計(jì)中，這離不開BIM 技術(shù)的支持。在建筑設(shè)計(jì)方案實(shí)行前期，通過該技術(shù)獲取建筑周圍的環(huán)境、氣候等數(shù)據(jù)信息，并建立建筑方案的模型，運(yùn)用獲取的信息對建筑進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)建筑材料的實(shí)際可行性。同時，利用該技術(shù)對設(shè)計(jì)方案的耗能進(jìn)行模擬測試，通過不斷的模擬和修改來使低耗能效果得到最佳。

在建筑使用可再生能源方面?？稍偕茉礃O大地減輕了建筑資源的消耗量，為實(shí)現(xiàn)建筑的多種功能，建筑運(yùn)行中會消耗大量的水、電、暖等資源這些資源很大一部分都來自外部供應(yīng)，而節(jié)能的目的就是實(shí)現(xiàn)資源的自主供應(yīng)，對于建筑中可再生能源利用的效果，通過BIM 技術(shù)能選出最佳方案。該技術(shù)的三維立體動圖效果給了設(shè)計(jì)者更多的可能，在模擬圖中設(shè)計(jì)者可以充分發(fā)揮自己的創(chuàng)意，通過模擬驗(yàn)證創(chuàng)意的可行性，并把模擬后的結(jié)果做對比，從而選出最能有效利用可再生能源的方案。

在提高建筑資源的利用效率方面。我國建筑數(shù)目不小，在運(yùn)行中消耗的能源更是無法計(jì)算，提高資源利用效率已是無可厚非。以提高水資源的利用率為例，比如建筑中洗衣服所用的水可以用來沖廁所，BIM 的三維立體功能把建筑排水系統(tǒng)真實(shí)直觀的展示給工作人員，工作人員通過實(shí)際的模擬來驗(yàn)證這一方案是否可行，如果可行的話又要如何進(jìn)行施工，如果不可行的話又要如何進(jìn)行改正，通過模擬驗(yàn)證節(jié)省了人力、物力、時間，最大限度實(shí)現(xiàn)了節(jié)能設(shè)計(jì)的高效率。

除此之外，我國要大力培養(yǎng)BIM 技術(shù)人才，對該技術(shù)的教育和學(xué)習(xí)給予強(qiáng)有力的支持，從而提高我國BIM 技術(shù)人才的數(shù)量和人才的專業(yè)化水平，還要給予BIM 技術(shù)人才更好的待遇和支持，吸引更多的人才為我國建筑節(jié)能做出貢獻(xiàn)，從而為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)發(fā)展帶來活力。

4 結(jié)束語

綜上所述，BIM 技術(shù)應(yīng)用在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中是極為合適的，其先進(jìn)的技術(shù)使設(shè)計(jì)方案更有有效，節(jié)能的效果更佳，節(jié)省了建筑建造、運(yùn)行所需要的資源，也減輕了國家的資源負(fù)擔(dān)，可謂是不可多得的優(yōu)良技術(shù)。對此，建筑行業(yè)相關(guān)人員要加大該技術(shù)在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的研究力度，使該技術(shù)的強(qiáng)大技能得到充分發(fā)揮，相信未來有一天，我國建筑節(jié)能定會取得巨大成就。