基于BIM技術(shù)的綠色建筑節(jié)能設(shè)計應(yīng)用研究

許巍 呂俊杰

中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司 貴州 貴陽 550000

前言

BIM技術(shù)是信息化發(fā)展的重要成果，是信息技術(shù)與建筑學(xué)、工程學(xué)和土木工程科學(xué)的融合。BIM技術(shù)形成的建筑信息模型為建筑業(yè)發(fā)展提供了新的技術(shù)條件，該技術(shù)在全球范圍內(nèi)受到廣泛認可。當前，我國建筑行業(yè)倡導(dǎo)綠色建筑設(shè)計，BIM技術(shù)融合了建筑信息的設(shè)計、施工、運行、指導(dǎo)以及建筑全壽命周期管理。應(yīng)用BIM技術(shù)實現(xiàn)了建筑施工的協(xié)同操作，有效提高了工作效率，降低了成本，節(jié)省了資源，實現(xiàn)了建筑行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

1 BIM技術(shù)的核心內(nèi)容

BIM技術(shù)是建筑信息模型（Bilding Information Modeling）的簡稱，主要運用建筑學(xué)、工程學(xué)和土木工程的綜合性信息技術(shù)。BIM技術(shù)以三維圖形為主，運用物件導(dǎo)向?qū)ㄖO(shè)計實施電腦設(shè)計。BIM技術(shù)在發(fā)展的過程中實現(xiàn)了信息技術(shù)的集成，從建筑設(shè)計施工運行到建筑全壽命周期管理，BIM技術(shù)構(gòu)建了三維模型信息數(shù)據(jù)庫，在進行多方面協(xié)同工作中有效節(jié)約了成本，實現(xiàn)了建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。BIM系統(tǒng)運用虛擬的建筑工程三維模型，采用數(shù)字化技術(shù)為模型提供完整的工程信息庫，這些信息庫描述了幾何信息、專業(yè)屬性和狀態(tài)信息，提高了工程信息的集成化程度。BIM技術(shù)進行數(shù)字化設(shè)計數(shù)據(jù)庫是動態(tài)變化的，在應(yīng)用過程中不斷更新、豐富和充實，為建筑工程施工提供了新的基礎(chǔ)。例如BIM具有模擬性，能夠模擬出建筑物的模型，還可以在真實的世界中對設(shè)計進行模擬實驗。例如節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等，根據(jù)施工組織的要求確定合理的方案。BIM方案中的5D模型是現(xiàn)代建筑綠色設(shè)計中至關(guān)重要的技術(shù)，能夠?qū)笃谶\營階段提供必要的資料[1]。

2 BIM技術(shù)在綠色建筑節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 優(yōu)化建筑工程的整體設(shè)計

BIM技術(shù)具有優(yōu)化性，在整個設(shè)計施工運營的過程中，能夠?qū)嵤┘夹g(shù)的不斷優(yōu)化，對于信息復(fù)雜程度高的項目，能夠?qū)崿F(xiàn)信息整合。充分運用物理信息和規(guī)則信息的能力，處理好現(xiàn)代建筑設(shè)計復(fù)雜程度較高的問題，對復(fù)雜項目進行優(yōu)化。例如BIM技術(shù)可以繪制構(gòu)件加工的圖紙，進行可視化展示，有利于工程表達更加詳細。綠色建筑設(shè)計的主要目標是節(jié)能降耗，應(yīng)用BIM技術(shù)應(yīng)用過程中可以從優(yōu)化設(shè)計目標進行工作，BIM技術(shù)可以對建筑朝向進行結(jié)構(gòu)性考察。在結(jié)構(gòu)和建筑朝向整改優(yōu)化設(shè)計過程中選擇最佳朝向。例如有效實施室內(nèi)溫度持續(xù)保溫，有效采用取暖材料進行設(shè)計等。BIM技術(shù)在節(jié)能優(yōu)化設(shè)計中運用3D技術(shù)解決了建筑物的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，提升了節(jié)能設(shè)計的整體水平。BIM技術(shù)具有協(xié)調(diào)性。在建筑行業(yè)發(fā)展中，不管是施工單位還是設(shè)計單位，協(xié)調(diào)配合工作至關(guān)重要，實施過程中一旦遇到問題，各方面就會要求快速提供解決辦法，做出相應(yīng)的補救措施。在設(shè)計時如果專業(yè)性溝通不到位，出現(xiàn)了各部門之間的碰撞，例如施工圖紙與實際執(zhí)行之間的差異等，運用BIM技術(shù)能夠解決此處的阻礙，從整體上提高效率[2]。

2.2 在室內(nèi)采光和熱濕設(shè)計上的應(yīng)用

運用BIM技術(shù)對室內(nèi)采光設(shè)計進行整體分析具有重要價值。BIM技術(shù)可以同多種軟件融合，明確采光位置是否合理。例如對窗戶設(shè)計的位置進行選定，根據(jù)陽光反射原理，運用照明效果好的平均值進行設(shè)計，采光方式上實施較好的采光設(shè)計。特別是現(xiàn)代化建筑往往緊密連接，建筑設(shè)計中人工采光方式?jīng)]有達到要求，而運用BIM技術(shù)設(shè)計師能夠?qū)φ彰餍ЧM行科學(xué)的布置，建筑物的整體采光達到最大化，符合人體的生理結(jié)構(gòu)，有利于現(xiàn)代人更好地進行營銷。BIM技術(shù)可以做好熱濕環(huán)境控制。我國氣候各地差異較大，人們對采光和遮陽度需求有很大的差異，應(yīng)用BIM技術(shù)可以根據(jù)室內(nèi)天然采光的效果和熱環(huán)境做好相應(yīng)設(shè)計，有利于室內(nèi)外采光系數(shù)保持穩(wěn)定性能，設(shè)計質(zhì)量效果符合現(xiàn)代建筑的要求。

2.3 在室外環(huán)境設(shè)計和節(jié)能方面的應(yīng)用

BIM技術(shù)提供的是物理和功能性的數(shù)字表達，在共享資源的前提下進行全方位的協(xié)同設(shè)計，在不同階段可以插入提取不同的信息，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的動態(tài)性管理。BIM信息具有可視化特點。建筑行業(yè)發(fā)展過程中經(jīng)常是在圖紙上表達，建筑從業(yè)人員能夠自行想象，而BIM提供了可視化的思路，人們能夠?qū)⒕€條形成三維立體圖形展示建筑設(shè)計，達到建筑效果可視化操作，例如各種構(gòu)件的大小、位置、顏色都具有互動性和反饋性，各個構(gòu)件之間形成了可視化的效果，有利于效果圖生成和報表生成。在綠色建筑設(shè)計中傳統(tǒng)的計算方法很難的獲得科學(xué)的結(jié)果，運用BIM技術(shù)可以為建筑提供立體設(shè)計圖和建筑效果圖。BIM技術(shù)在正確分析以后，能夠做出總平面及詳細說明分析，對所有數(shù)據(jù)程序進行調(diào)整，有效分析得出建筑施工中的資源應(yīng)用，有利于從根本上解決節(jié)省資源，達到綠色建設(shè)的目的。現(xiàn)代化建筑施工設(shè)計中項目策劃運行和維護過程中需要對各方面的信息實施高效的理解和應(yīng)對，那么運用BIM技術(shù)就可以從多方面運用共享的知識資源構(gòu)建起施工建設(shè)的綠色應(yīng)用。例如在室外設(shè)計中，在BIM技術(shù)系統(tǒng)中插入、提取、更新和修改信息更加便捷，在建筑施工的不同階段，不同利益相關(guān)方能夠各司其職協(xié)同運作，建筑施工呈現(xiàn)出可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性的發(fā)展狀態(tài)。BIM技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑環(huán)境設(shè)計，在全球市場發(fā)展中擁有良好的前景[3]。

3 結(jié)束語

BIM技術(shù)是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，運用數(shù)字化技術(shù)為模型提供完整的建筑工程信息，在當前建筑綠色設(shè)計發(fā)展過程中，運用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)信息的專屬性設(shè)計。建筑工程信息集成化程度逐漸提高，有利于實現(xiàn)工程信息交換和共享平臺建設(shè)，BIM技術(shù)在設(shè)計中實現(xiàn)了全壽命周期管理和數(shù)字化設(shè)計以及動態(tài)變化，能夠為綠色建筑設(shè)計提供豐富充實的內(nèi)容，為綠色建筑施工提供協(xié)同工作的平臺。