淺談BIM技術在智能建筑照明系統設計中的應用
——以大學城為例

溫爽，李楠楠

（大連財經學院管理學院，遼寧 大連 116622）

1 概述

1.1 智能建筑

智能建筑就是利用當前較為先進的技術，將建筑物的系統、結構、管理與服務根據客戶需求進行組合并至最優(yōu)化。同時能夠結合社會的需要，給客戶提供舒適的智能化建筑環(huán)境,打造方便快捷、節(jié)能高效的生活環(huán)境。新時代科學技術發(fā)展的產物--智能建筑，其基礎是由現代建筑、電腦、通訊和控制技術組成的。智能型建筑的主要優(yōu)勢是有效的解決了傳統建筑無法自動調節(jié)內部系統管理的問題，提高了建筑物的效率和利用率。

1.2 BIM 技術

BIM 英文全稱Building Information Modeling，譯為“建筑化信息模型”。其主要是利用現代化數字技術表達建設項目的幾何、物理和功能等信息，是支撐其建筑項目從設計、施工、銷售招商、運營管理等過程的全生命周期中的設計和模擬的一門技術。BIM 技術具有立體可視化、專業(yè)協調性、性能優(yōu)化性、模擬性和出圖性這五大特征，打破了傳統的二維世界，在構建三維模型的同時加入了時間的維度。

2 BIM 技術應用于智能建筑照明系統設計的優(yōu)勢

如今，隨著BIM 技術的成熟發(fā)展，眾多建筑專業(yè)都從BIM 技術中受益匪淺。除在行業(yè)的內在的需求，還有強大的外在推動力，都是BIM 技術能夠進入智能建筑行業(yè)的重要理由。而內在需求就是要利用BIM 技術的優(yōu)勢考慮可以解決的問題，就目前的智能建筑的照明系統來說，結合BIM 技術具有以下幾點優(yōu)勢：

2.1 可視化

就目前建筑設計環(huán)境而言，所涉及到的建筑結構造型與建筑內部的管線設計是不能直接以三維的形式展現，而BIM 技術提供的可視化思路，將平面角度轉型到空間角度。與以往相比，復雜的建筑再不局限于對二維圖紙的想象，而是將建筑從工程設計、施工建設、投入運營的整個過程進行可視化的呈現。在設計的任何階段，便于各專業(yè)設計人員之間對建筑的溝通交流，使設計人員可以根據效果圖對建筑各部分的設計效果進行修改，方便對建筑做出更多性能的優(yōu)化。在施工階段還便于業(yè)主方對建筑的進度實時了解。

2.2 過程模擬

傳統的圖紙都是通過CAD 繪制的，其二維平面圖根本無法進行智能分析與智能模擬，對建筑的每個部分都需要單獨進行計算，不但要浪費大量時間去繪圖，并且粗糙的模型會使計算結果產生誤差，而且實際施工中遇到的阻力無法估算。應用BIM 技術創(chuàng)建出的數字化信息模型，可以對項目的所有數據信息進行模擬操作、結構分析、管線沖突檢查、規(guī)范檢驗等。不僅節(jié)省時間，還能夠在保證數據準確性的同時優(yōu)化設計方案。

2.3 數據關聯

在CAD 圖紙中圖與圖之間沒有信息關聯，一個地方的改動可能涉及到其他圖紙上的大量圖紙數據的修改，同時還需要修改設計相關的各項報表，工作量大而繁瑣，容易產生錯誤還浪費了大量的時間。應用BIM 技術方可解決這一問題。可以將BIM 模型理解成一個信息庫，因為BIM 技術一大的特點是存儲、攜帶信息，其可以實時提供可靠的清單報表，例如配電盤的明細表、燈具的類型選型表等。除此之外，BIM 技術還具有關聯信息的功能。應用BIM 技術還可以做到任一圖紙中修改的參數都會直接反映到數字化模型中，從而可以實現自動關聯更新，省時省力，還保證了準確性。

3 智能建筑照明系統設計存在問題

現階段我國智能建筑仍處在發(fā)展期，智能建筑節(jié)能環(huán)保的理念符合我國發(fā)展需要，雖大力推進，但對難度較大的項目需要的許多技術在我國還需融合發(fā)展。但自智能化建筑流行以來，重點一直都在對智能建筑的樓宇控制系統的管理，卻忽略了照明系統在建筑中的消耗占比。雖然智能化照明系統的發(fā)展已經相對成熟，但在設計上仍存在一些處于發(fā)展期的設計問題，下面就以下幾點關于在智能建筑中的照明系統設計上存在的問題進行討論：

3.1 自然光的利用率有待提高

在傳統智能建筑照明系統的整個設計過程中，設計人員過于注重照明設備的布置卻忽略了對自然光的合理利用。在普通的建筑中就經常因為采光不好而帶來不舒適的生活或辦公體驗，對于自然光光線的照射范圍與照射幅度也沒有充分的了解。提高對自然光的利用率，是減少智能建筑照明系統布線的一條有效途徑也可以顯著降低建筑照明的能耗。因此，如何在智能建筑照明系統設計中充分利用自然光也是一個需要考慮的問題。本項目中的教學樓為了滿足日常的教學工作，對照度常常是有很高的要求，因此自然光的利用不足，就只能用燈光去補充，就會造成嚴重的浪費。

3.2 管線布置錯綜復雜

智能建筑中的管線就像人的血管，錯綜復雜，其中又包括通風空調、給排水、弱電等專業(yè)所占據的空間。這些專業(yè)通常是分別進行設計，設計過程中照明系統的部分，在傳統建筑上不能夠對每一處多種管線的空間都詳細地進行劃分，只能協調起來進行大體上的空間分配。特別是照明系統有主線有分線，互相聯系又各司其職，還要保證照明設備有足夠的安裝空間。所以，如何能在設計階段解決好各專業(yè)間地管線布置問題，避免施工時造成返工地可能性就顯得尤為重要。

3.3 照明規(guī)劃不科學

規(guī)劃是照明設計的基礎，想要進一步完善智能建筑照明系統設計，要求設計人員在兼顧實用性的同時也不能忽略了具體的照明要求。部分智能建筑的照明設計為了追求美觀效果，常常都會在建筑內部布置較多不必要的照明設備，導致建筑工程的能源消耗顯著增加，這也不符合智能建筑高效節(jié)能的特點。對于這一情況，智能建筑照明設計的整體質量要想保證，就必須采取有效措施減少不必要的資源浪費。

3.4 照明設計不規(guī)范

照明系統設計具有嚴謹性，在智能建筑的照明系統設計中，設計人員要嚴格遵循有關的行業(yè)及國家規(guī)定和相應的設計要求。例如：能耗的指標、照度、水平眩光等要求。在計算相關的物理量時對很多用于照明計算的軟件具有很高準確度的要求，在目前通過把圖紙導入照明軟件中的二維CAD 設計環(huán)境中，將底圖作為參照，再根據底圖進行二次建模、置入燈具，最后得出計算結果。還有一些設計師為了節(jié)約時間，經常僅憑工作經驗進行計算，就無法保證設計的規(guī)范性。

4 基于BIM 技術下的智能建筑照明系統設計——以大學城項目為例

隨著社會的發(fā)展，人們對于智能化的要求越來越高，根據全國高校普遍存在的用電浪費嚴重的情況，因此選擇合理的照明和其他設備互相聯動的設計方案很有必要。本項目中的大學城從智能控制和有效節(jié)能為出發(fā)點，在傳統的照明系統設計的概念下，結合BIM 技術和項目的實際情況，對其照明系統的設計結合BIM 技術智能控制功能進行詳細說明。給師生打造一個具有智能控制和有效節(jié)能的建筑環(huán)境。解決了傳統照明設計中出現的照度不足、耗電嚴重的情況。

4.1 各專業(yè)間協同設計

在傳統的樓宇控制系統中，一般只包括網絡、消防、綜合布線等子系統。但如今建筑智能化系統包含的子系統越來越多、越來越錯綜復雜，因此照明系統的設計要求也從另外一方面被大大提高。因為管線的錯綜復雜，特別是其中的智能照明系統，其線槽難免會與其他專業(yè)系統的線槽排布在同一空間、同一高度內，管線間極易產生沖突。而通過BIM 技術可以對其建立的模型進行設置，就可以更立體清晰方便的查看其它專業(yè)系統線槽的位置，設計到其位置的修改重布，方便及時與其他專業(yè)的相關設計人員溝通，將線槽合理地進行排布，減少后期調整產生的不必要的麻煩。

4.2 智能建筑照明系統管線模擬設計

傳統的智能建筑有管線布置復雜的問題，對于本項目中的教學樓來說，一層有很多教室，那么就意味著管線多且雜，那么利用BIM 技術強大的建模功能，為智能建筑進行模擬設計，就可以實現直觀的數字化管理。以模型的形式展示并對照明系統的管線做出精準定位，使設計出的系統管線的布線情況一目了然，不僅能夠較為精準的預判出實際施工中可能出現的問題，便于及時修正方案計劃，還能幫助項目施工人員掌握施工現狀以及一些所需數據，使設計更加合理。

4.3 提高設計質量減少資源浪費

對于不同的需要設計的照明方案應不同，例如本項目中的圖書館，由于同一層的閱讀區(qū)、藏書區(qū)、計算中心對于照度的要求有高有低，因此在照明系統的設計時應有所調整，對于這種同一樓層的，目前只能呈現出來某一個區(qū)域或角度內的照明情況的效果圖，但無法準確的了解在項目完工前的全部情況。而通過BIM 技術可以展現一個“全三維”的立體全面的虛擬的光環(huán)境，設計人員可以看到每個區(qū)域的照明情況，能夠及時發(fā)現問題并準確修改方案，提高了智能建筑照明系統的設計質量。此外，這種全三維的設計模式，可以使這種智能化照明系統的模型被更直觀的看到，不論是對設計的深化還是之后的施工都提供了便利。

4.4 智能照明系統的一體化設計

除進行有關照明設計的計算外，還需提供給業(yè)主相關的照明效果圖，在國內主要通過兩種方法制作效果圖：一、利用三維建模軟件，如3DMAX建立模型。二、利用PS 選色。這兩種方法費時費力，往往不能達到最好的效果。應用BIM 技術能夠很好地解決以上兩種方法存在的弊端，并且功能還有所擴展。使用BIM 技術手段建立的模型對設計中的要求近乎完整的得到了表達，構成建筑表面材質的光學屬性以及光源的信息等。與傳統的平面設計的不同是，在原有的基礎之上，還可以對表現效果進行渲染，或者是將軟件融入在BIM 技術之中，實現將照明設計出圖、計算、渲染等必備以及實用的參數及數據表現出來。實現了資源整合，提高了工作效率。

5 結語

BIM 技術憑借著自身的設計理念新穎、信息化程度更高、縱向范圍更深、包含度更廣以及三維特性更強大等優(yōu)勢，必將會刮起一場建筑行業(yè)的信息革命風暴。過去及未來的趨勢證明該項技術的應用程度會如同漣漪一般會擴散的越來越廣，隨著技術手段的優(yōu)化以及需求的多樣性，BIM 技術的應用在我國會日益成熟。充分展現BIM 技術在該項調研中的優(yōu)勢，擺脫了傳統的二維圖紙、符號示意等表達方式，使智能建筑照明系統設計的模式得到了升華，逐步實現了BIM 技術貫穿整個智能建筑照明系統，進入到了一個新的紀元，為后期施工及管控帶來了很大的便利。