BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

楊璞

（貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，貴州貴陽(yáng) 550081）

0 引言

隨著我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)傳統(tǒng)以實(shí)用性為主的建筑設(shè)計(jì)理念被更新，節(jié)能減排、綠色設(shè)計(jì)成為當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)的主流理念，并以此設(shè)計(jì)思路來(lái)優(yōu)化建筑工程質(zhì)量，發(fā)揮建筑改善生活的價(jià)值。BIM技術(shù)的運(yùn)用有效地改善了建筑工程生產(chǎn)方式和格局，并通過(guò)科學(xué)的建筑數(shù)據(jù)驗(yàn)算和分析模式為建筑工程的綠色設(shè)計(jì)提供了巨大的便利，該工作實(shí)現(xiàn)了建筑工程的可視化模擬，有利于綠色設(shè)計(jì)性能的多項(xiàng)研究，可全面提升綠色建筑設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。

1 綠色設(shè)計(jì)和BIM技術(shù)運(yùn)用背景

1.1 BIM技術(shù)的運(yùn)用背景

BIM技術(shù)主要運(yùn)用于構(gòu)建建筑工程整體環(huán)境數(shù)據(jù)，相關(guān)單位要結(jié)合建筑工程的綜合建設(shè)形式搭建數(shù)字化模型，并得到建筑工程各項(xiàng)生產(chǎn)信息。對(duì)比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，BIM技術(shù)具有以下三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：①可以將傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為三維立體模式，這種方式具有極強(qiáng)的可視化特點(diǎn)，可梳理工程信息，實(shí)用性極強(qiáng)；②可以挖掘建筑工程數(shù)據(jù)的各項(xiàng)信息，可通過(guò)實(shí)時(shí)修改的方式保證工程項(xiàng)目和現(xiàn)實(shí)工程施工的一致性；③可以實(shí)現(xiàn)三維建模和力學(xué)分析、工程進(jìn)度研究，有效推進(jìn)工程建筑項(xiàng)目的整體質(zhì)量提升?？梢?jiàn)，建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和BIM技術(shù)息息相關(guān)，國(guó)家十分重視BIM技術(shù)的運(yùn)用并積極出臺(tái)多種政策，大力推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)的運(yùn)用。

1.2 綠色建筑設(shè)計(jì)理念

在現(xiàn)代建筑工程的設(shè)計(jì)理念下，大部分設(shè)計(jì)人員偏重建筑功能性特點(diǎn)，忽略了建筑的節(jié)能和環(huán)保要求，這為綠色建筑推廣帶來(lái)了阻礙。通過(guò)借助BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)建筑數(shù)據(jù)的快速驗(yàn)算和可視化模擬，從而提升綠色建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量和可行性。

從建筑工程的綠色設(shè)計(jì)理念來(lái)說(shuō)，綠色建筑設(shè)計(jì)理念源于環(huán)境友好型社會(huì)構(gòu)想，建筑整體設(shè)計(jì)要求施工人員不斷推進(jìn)新技術(shù)和新材料的運(yùn)用，通過(guò)提升資源的利用率，達(dá)到節(jié)約工程成本、全面降低建筑工程施工所導(dǎo)致的污染問(wèn)題的目的，為人們創(chuàng)造宜居的生活環(huán)境。值得注意的是，節(jié)能環(huán)保是綠色建筑的關(guān)鍵點(diǎn)，工作人員需要嚴(yán)格遵行這一理念，嚴(yán)格遵循國(guó)家的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和施工需求，保證建筑的建設(shè)質(zhì)量。

2 BIM技術(shù)在綠色建筑工程的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)

綠色建筑設(shè)計(jì)需要考慮多方面因素，如成本控制、資源調(diào)度和環(huán)境影響等。傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)注重建設(shè)成本和經(jīng)濟(jì)性，容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)考慮不周全，無(wú)法將建筑工程項(xiàng)目的實(shí)用性價(jià)值發(fā)揮到最大。但是，BIM技術(shù)的運(yùn)用可有效推進(jìn)綠色建筑理念的實(shí)施，推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)走向現(xiàn)代化和節(jié)能化。

首先，BIM技術(shù)可以保證設(shè)計(jì)的協(xié)同性。綠色建筑設(shè)計(jì)具有高度的融合性，需要將技術(shù)措施運(yùn)用于整個(gè)工程項(xiàng)目如土建、暖通、消防和安裝工程等。BIM技術(shù)的綜合建模可保證所有的工程項(xiàng)目分項(xiàng)設(shè)計(jì)融合在一起，實(shí)現(xiàn)綜合設(shè)計(jì)，保證了多個(gè)分項(xiàng)目協(xié)同一致。

其次，BIM技術(shù)可兼顧多項(xiàng)綠色建筑設(shè)計(jì)功能。對(duì)綠色建筑性能分析的時(shí)候，專業(yè)的人員需要輸入數(shù)據(jù)到分析軟件中，對(duì)建筑外觀、結(jié)構(gòu)力學(xué)的設(shè)計(jì)可行性進(jìn)行分析；傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件無(wú)法兼容多項(xiàng)分析功能，只能夠針對(duì)外觀進(jìn)行渲染、結(jié)構(gòu)力學(xué)等單項(xiàng)進(jìn)行分類計(jì)算。若存在設(shè)計(jì)變更的時(shí)候，一切設(shè)計(jì)都需要從頭再來(lái)，耽誤了大量的設(shè)計(jì)時(shí)間。由于BIM模型儲(chǔ)存了大量設(shè)計(jì)信息，不用人為的多次輸入數(shù)據(jù)，只要把BIM調(diào)到智能分析模式，就可以計(jì)算得出與周?chē)h(huán)境配套的設(shè)計(jì)結(jié)果，有效解決設(shè)計(jì)軟件無(wú)法兼容多項(xiàng)設(shè)計(jì)功能的問(wèn)題。

最后，BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)全生命周期建模。該技術(shù)可以針對(duì)建筑工程項(xiàng)目的投資估算、施工圖出圖、現(xiàn)場(chǎng)施工以及竣工進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)督管控，有效應(yīng)對(duì)圖紙變更、索賠等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)建筑的全生命周期設(shè)計(jì)管理。

3 BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)方面的運(yùn)用

BIM是基于3D數(shù)字建模技術(shù)而構(gòu)成的綜合化建筑信息工程技術(shù)。借助數(shù)據(jù)模型，可以幫助建設(shè)單位、監(jiān)理單位和設(shè)計(jì)單位對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行綜合管理，讓建筑物的各個(gè)工程構(gòu)件轉(zhuǎn)化為電子模型，最后實(shí)現(xiàn)電子數(shù)字化體系，組件之間也可以不斷優(yōu)化，以此來(lái)科學(xué)處理數(shù)據(jù)管理的聯(lián)動(dòng)管理，也能及時(shí)添加或者是減少構(gòu)件，有效地提升了工程建設(shè)的管控質(zhì)量，降低了處理成本。

3.1 節(jié)約土地資源，降低工程成本

土地資源規(guī)劃是建筑工程設(shè)計(jì)的首要工作，相關(guān)工作人員在規(guī)劃用地時(shí)候要做好科學(xué)管控，針對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和建筑布局進(jìn)行分析，做好日照、消防間距、道路規(guī)劃，保證建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)、合理；通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)，對(duì)建筑物進(jìn)行模擬分析，計(jì)算不同樓層接受光照的時(shí)間和道路占地面積等，保證建筑的日照滿足國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，保證建筑布局更加科學(xué)合理，最大限度提升容積率，保證土地利用率最大化。

3.2 做好環(huán)境分析，實(shí)現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化

BIM模型可以針對(duì)建筑周?chē)沫h(huán)境要素進(jìn)行模擬，對(duì)多種室外環(huán)境進(jìn)行分析。如對(duì)室外環(huán)境的噪聲、熱島效應(yīng)進(jìn)行分析，為設(shè)計(jì)人員提供科學(xué)的參數(shù)以及圖像參考。利用BIM技術(shù)可以給出有效的仿真技術(shù)依據(jù)，如冬季典型風(fēng)速一般要求為低于5m/s，而風(fēng)速較大的系數(shù)需要控制在2m/s以內(nèi)，BIM技術(shù)可以直接模擬這兩項(xiàng)參數(shù)，對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行分析，通過(guò)控制標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容對(duì)建筑設(shè)計(jì)的進(jìn)行優(yōu)化。

3.3 分析圍護(hù)結(jié)構(gòu)，設(shè)置熱工參數(shù)

BIM在綠色建筑設(shè)計(jì)中具有極強(qiáng)的仿真計(jì)算運(yùn)用能力，設(shè)計(jì)時(shí)可以在圍護(hù)墻體、屋面以及門(mén)窗等部位輸入熱工參數(shù)，通過(guò)節(jié)能分析計(jì)算得出的結(jié)果指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員對(duì)整個(gè)BIM模型熱工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。同時(shí)BIM模型也十分適用于供暖空調(diào)負(fù)荷的計(jì)算，通過(guò)計(jì)算和調(diào)整不同的熱力材料的參數(shù)、材質(zhì)、性能等，保證暖通熱工指標(biāo)符合國(guó)家的相關(guān)要求。

3.4 做好隔音設(shè)計(jì)，提供宜居環(huán)境

BIM模型包含大量的建筑構(gòu)件，如墻體、門(mén)窗以及相關(guān)內(nèi)容，設(shè)計(jì)人員可在綠色建筑設(shè)計(jì)的要求下研究各個(gè)構(gòu)件的隔音效果，如可以在BIM模型中輸入噪聲等外部信息條件，結(jié)合《民用建筑隔聲設(shè)計(jì)規(guī)范》等內(nèi)容計(jì)算出隔聲性能的相關(guān)參數(shù)，按照參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)和調(diào)整內(nèi)容，保證室內(nèi)的噪音等級(jí)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，減少噪聲源等對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響。

3.5 加強(qiáng)光線設(shè)計(jì)，做好溫度控制

我國(guó)地域遼闊，不同區(qū)域存在明顯的氣候差異性，導(dǎo)致不同地方的建筑采光和遮陽(yáng)設(shè)計(jì)有著不同的要求。一般南方地區(qū)十分注重濕度調(diào)節(jié)控制，對(duì)室外采光要求不高，主要采用遮陽(yáng)的方式減少室內(nèi)外的光照差異。北方地區(qū)的緯度偏高，對(duì)室內(nèi)的采光有較高的要求，一般通過(guò)增加采光來(lái)保證室內(nèi)的溫度。設(shè)計(jì)人員需要對(duì)地區(qū)的差異性進(jìn)行綜合分析，運(yùn)用BIM技術(shù)建模，直觀地模擬出建成后的室內(nèi)光線以及溫濕度控制效果，通過(guò)科學(xué)設(shè)置室內(nèi)的采光和遮陽(yáng)參數(shù)來(lái)提升整個(gè)建筑對(duì)光能和熱能資源的利用，改善室內(nèi)的環(huán)境，提升建筑綠色設(shè)計(jì)的整體效益。

3.6 創(chuàng)新綠色生產(chǎn)，推進(jìn)工程建設(shè)

從建筑工程的建設(shè)來(lái)看，一個(gè)項(xiàng)目會(huì)耗用大量的人、材、機(jī)，建設(shè)生產(chǎn)方案是否合理，會(huì)直接影響建筑工程的節(jié)能效果。為了達(dá)到綠色建筑設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)人員可采用BIM技術(shù)從整體上研究建筑工程生產(chǎn)效益和建設(shè)質(zhì)量，如針對(duì)碳排放量超標(biāo)的建筑設(shè)計(jì)方案，采用針對(duì)性的分析改進(jìn)方式，再如對(duì)建筑和周?chē)G化環(huán)境影響、城市建筑和市政工程、道路工程影響等方面進(jìn)行分析，以此來(lái)提升整體建筑設(shè)計(jì)的節(jié)能效果。與此同時(shí)，可利用BIM技術(shù)建模，利用數(shù)字化進(jìn)度分析的方式調(diào)節(jié)工程進(jìn)度，節(jié)約工程建設(shè)的整體成本。通過(guò)BIM技術(shù)的綜合利用，對(duì)工程生產(chǎn)的進(jìn)度、資源調(diào)度方式重新調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)綠色工程建設(shè)的重要的價(jià)值和意義。

3.7 做好能源管控，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)

在實(shí)際的建筑工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可以在BIM軟件中輸入一些氣候參數(shù)、水文信息資料，并結(jié)合數(shù)據(jù)模擬分析周?chē)沫h(huán)境對(duì)建筑的影響，進(jìn)而設(shè)計(jì)出具有良好的吸熱、排水功能的項(xiàng)目。此外，在室內(nèi)設(shè)計(jì)中也可以利用BIM的優(yōu)化配置方法進(jìn)行內(nèi)部的設(shè)計(jì)，借助建模分析的方法，探討風(fēng)系統(tǒng)、水文環(huán)境、采光等建筑室內(nèi)的影響，并極大提升與水資源的利用率，做好環(huán)境分析和管理，最終保證綠色建筑的科學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)；一些設(shè)計(jì)人員結(jié)合風(fēng)系統(tǒng)需求采用了毛細(xì)管、光導(dǎo)管等技術(shù)，既提升了建筑物室內(nèi)的采光效果，也節(jié)約了大量的電力資源成本。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，作為一種特殊工程生產(chǎn)輔助工具，BIM技術(shù)在我國(guó)的節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用和價(jià)值，是推進(jìn)建筑工程綠色設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)。從現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方式來(lái)看，通過(guò)BIM技術(shù)的運(yùn)用，建筑工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中的光照、風(fēng)速、室內(nèi)熱濕條件和噪聲都能夠得到有效的控制，保證綠色設(shè)計(jì)的質(zhì)量，全面提升建筑設(shè)計(jì)的整體性，最終保證居住環(huán)境更加適宜，滿足工程建設(shè)的整體經(jīng)濟(jì)效益。