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

賀衛(wèi)紅

(莊浪縣建筑工程安全監(jiān)督管理站 甘肅 平?jīng)?766609)

1 BIM 技術(shù)的基本內(nèi)容

1.1 概念

BIM 技術(shù)是在時代發(fā)展的推動下應(yīng)運(yùn)而生的一項(xiàng)新興技術(shù),它能夠利用CAD 等信息技術(shù),將建筑設(shè)計(jì)以多維模型的方式呈現(xiàn)出來,把建筑設(shè)計(jì)中的幾何形狀、內(nèi)部構(gòu)件、材料價格、建設(shè)進(jìn)度等信息通過三維立體的方法,給大家展示出來,得出的信息具有極高的真實(shí)性、直觀性。BIM 技術(shù)已在國內(nèi)工程設(shè)計(jì)、施工等領(lǐng)域得到普遍運(yùn)用,真正達(dá)到了節(jié)約能源和促進(jìn)建筑業(yè)健康發(fā)展的目的[1]。

1.2 特點(diǎn)

BIM 技術(shù)的主要特點(diǎn)有以下三種:首先是可視化,BIM 技術(shù)可以對施工項(xiàng)目的全部數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、整理,并形成三維立體模型,還能夠詳細(xì)準(zhǔn)確地標(biāo)注出數(shù)據(jù)信息,為工作人員后續(xù)工作的進(jìn)展提供了方面;其次是多元化,BIM 技術(shù)的數(shù)據(jù)庫不但可以對各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理,還可以對各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲和到處,為信息的傳送與儲存提供了多元化的方式;最后是協(xié)調(diào)性,一個項(xiàng)目的施工離不開設(shè)計(jì)、技術(shù)、施工和管理人員多方面的努力,對此,BIM 技術(shù)可以有效的調(diào)動各方面的人員,加強(qiáng)工作人員的溝通交流,增強(qiáng)團(tuán)體精神,讓其能夠更好將施工項(xiàng)目完成[2]。

1.3 應(yīng)用價值

BIM 技術(shù)在綠色建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在以下兩個方面:首先,我們知道不論是工程前期設(shè)計(jì)與建設(shè),還是工程后期的建設(shè)投入,都必須要耗費(fèi)大量的資源,同時還會造成環(huán)境污染。比如,建筑材料的使用會給周圍的環(huán)境造成不小的危害。而在建筑進(jìn)行的過程中,由于其設(shè)備的使用,還會引起噪聲和空氣污染。而采光、照明、取暖設(shè)備的應(yīng)用,則會導(dǎo)致電力能源的浪費(fèi),嚴(yán)重時甚至?xí)ζ渖鷳B(tài)環(huán)境造成污染。所以,從節(jié)能環(huán)保的觀點(diǎn)出發(fā),就必須對正在進(jìn)行的建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn),以減少起對能源的浪費(fèi)。但是,假如用常規(guī)的方法不但會效率低下,而且還不能達(dá)到節(jié)約能源的目的。在建筑設(shè)計(jì)的過程中引入BIM 技術(shù),可使其設(shè)計(jì)方案變得更加科學(xué)合理,有效得預(yù)防項(xiàng)目發(fā)生變化,降低了設(shè)計(jì)和施工的成本,從基礎(chǔ)上提升了設(shè)計(jì)工作的效率。利用BIM 技術(shù)能夠準(zhǔn)確的收集到與之相關(guān)的有效信息,為設(shè)計(jì)工作提供了有效的保障,還能夠?qū)ζ溥M(jìn)行統(tǒng)一的管理,從而達(dá)到提高工程質(zhì)量和效益、節(jié)約成本和資源消耗的目的。

2 BIM 技術(shù)在綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用價值和思想理念

運(yùn)用BIM 技術(shù),可以對綠色建筑進(jìn)行了基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)規(guī)劃,還可以對其設(shè)計(jì)進(jìn)行三維立體的畫面模擬,同時還能夠?qū)崿F(xiàn)對各種數(shù)據(jù)信息的實(shí)時查詢,大大提高了項(xiàng)目的工作效率,降低了人力資源的消耗。因?yàn)檩敵鰯?shù)據(jù)直接關(guān)系到模型的設(shè)計(jì),所以數(shù)據(jù)的可信度很高,盡管在使用的后期會有一些變化,但是它的修改方法也是十分簡單的,并且其精準(zhǔn)度很高。在建筑工程的設(shè)計(jì)階段引入BIM 技術(shù),能夠?qū)ζ鋽?shù)據(jù)信息等方面提供強(qiáng)有力的支持,同時也有助于設(shè)計(jì)效率的提高,還實(shí)現(xiàn)了對工程項(xiàng)目時長的控制,同時對其進(jìn)行嚴(yán)格的控制,以保證施工項(xiàng)目的順利進(jìn)行。要想讓綠色建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)被廣泛應(yīng)用,并獲得建筑行業(yè)的認(rèn)同,就必須在BIM 技術(shù)的指導(dǎo)下,對該地區(qū)的自然環(huán)境進(jìn)行建模,并其數(shù)據(jù)分析信息進(jìn)行具體的分析,將其與土地利用規(guī)劃與繪圖相結(jié)合,確保其各個建筑單元之間的間距是正確的,同時還要根據(jù)國家的有關(guān)法規(guī)規(guī)定,把建筑布局的合理性提升到最高限度。如此不僅能提高土地的利用率,還能夠讓同在一棟建筑中的使用者對其內(nèi)部資源進(jìn)行有效的利用。

在進(jìn)行綠色建筑的參數(shù)化設(shè)計(jì)時,要充分考慮到設(shè)計(jì)者對信息的需求,而采用BIM 技術(shù)的軟件能夠在整個結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時,對所觀測到的一切都進(jìn)行了詳細(xì)的描述。把參數(shù)之間有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,建立起一個完整的系統(tǒng),并對各建筑物進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì),以保證工程整體能夠順利進(jìn)行,將工程建設(shè)的效率提高。

3 BIM 在綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

首先,因?yàn)榫G色建筑一體化研究所涉及的領(lǐng)域比較廣,涉及的內(nèi)容也比較多,所以目前這個方面的研究都比較抽象,并沒有對其進(jìn)行深入的研究,僅僅對施工中涉及到的具體應(yīng)用有所研究。

其次,因?yàn)閿?shù)量只是一種抽象的概念,并不是具體的標(biāo)簽,但是他卻能夠反應(yīng)目前和將來的需要。因?yàn)檫@是一個非常關(guān)鍵的問題,所以原有的算法在參數(shù)設(shè)計(jì)中已經(jīng)不能使用了?，F(xiàn)在,參數(shù)設(shè)計(jì)主要集中在計(jì)算方法的研究,和特殊參數(shù)設(shè)計(jì)中。

最后,BIM 技術(shù)目前還處在高速發(fā)展的初級階段。BIM 技術(shù)與綠色建筑設(shè)計(jì)等新概念,在工程設(shè)計(jì)方面都還存在著一定的發(fā)展空間。

4 如何在綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)

4.1 設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備

首先在節(jié)能方面,節(jié)能是評價綠色建筑的重要指標(biāo),也是推動BIM 技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的一個重要方法。在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時,利用BIM 技術(shù)對整個建筑的日照強(qiáng)度和分布情況進(jìn)行分析,從而對其設(shè)計(jì)的建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷的優(yōu)化,讓太陽能源的使用率得到提高。BIM 技術(shù)還可以對自然光進(jìn)行有效的分析,使建筑中的自然采光得到提升,有效地減少了人工照明的能源消耗問題。還有一個方面就是如何合理地運(yùn)用節(jié)能材料,隨著我國社會和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,公共建筑的功能需求也在日益增加,而某些建筑的設(shè)計(jì)顯然不夠合理,這就會導(dǎo)致電管網(wǎng)錯亂現(xiàn)象的發(fā)生。利用BIM 技術(shù)對電管網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)的檢測,可以更好地解決這些問題。最后,在綠色建筑的設(shè)計(jì)中,室內(nèi)環(huán)境及結(jié)構(gòu)熱工性也是需要重點(diǎn)考慮的一個部分,利用軟件對其進(jìn)行了分析,并將其與國內(nèi)有關(guān)的規(guī)范相結(jié)合,確保其符合國家的相關(guān)規(guī)定。倘若未達(dá)到有關(guān)規(guī)范,必須對其進(jìn)行再評估,將建筑的能耗進(jìn)行重新計(jì)算。

4.2 方案設(shè)計(jì)

(1)外墻保溫設(shè)計(jì)。在對外墻保溫進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候,可以將BIM 技術(shù)融入其中,該技術(shù)可以實(shí)時地對兩種不同的設(shè)計(jì)模式進(jìn)行檢測、計(jì)算,不僅讓材料的利用率得到了提高,而且還可以精確地反映出建筑物的絕熱特性。此外,在進(jìn)行墻體負(fù)荷功能的運(yùn)算上,它能夠突破傳統(tǒng)外墻保溫設(shè)計(jì)中的局限性,利用BIM技術(shù)對基礎(chǔ)資料進(jìn)行分析,并結(jié)合外墻保溫資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì),計(jì)算出保溫材料的外部資料,從而為外墻保溫材料的合理分配提供了依據(jù)。通過對熱橋的精確計(jì)算,使其達(dá)到綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的要求。特別是將室外的自然溫度導(dǎo)入并聚集起來,達(dá)到保溫的目的,這樣既可以降低建筑的外墻保溫建設(shè)的成本費(fèi)用,又能夠?qū)ψ匀粶囟冗M(jìn)行有效地利用。

(2)電能利用設(shè)計(jì)。BIM 技術(shù)在電能系統(tǒng)中發(fā)揮作用時,必須利用CAD 軟件。在建筑設(shè)計(jì)的初期階段,應(yīng)充分考慮管道布置、電能利用、設(shè)計(jì)效果等方面的問題,對電能消耗進(jìn)行有效的估算,尤其要關(guān)注的是對有毒氣體的估計(jì)。對綠色建筑進(jìn)行量化模擬的處理,不但能突破綠色建筑設(shè)計(jì)中所遇到的限制,還能夠分析其所造成的環(huán)境污染,深入分析建筑物附近的環(huán)境質(zhì)量,通過合理的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)電能供應(yīng)方面的合理的規(guī)劃,從而達(dá)到更好的節(jié)能效果。在進(jìn)行布線設(shè)計(jì)的時候,可以先對其進(jìn)行有效的模擬,使線路的設(shè)計(jì)于電氣設(shè)備的擺放變得更加科學(xué)合理,最終達(dá)到提高節(jié)能效果。

(3)節(jié)能與能源利用。將BIM 技術(shù)和分析建筑性能的專用軟件進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合,分析建筑的能量和熱特性,并據(jù)此對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,達(dá)到了節(jié)能的目的。此外,BIM 模型的運(yùn)用也能有效地改善建筑間距、造型、墻體比例及方向所產(chǎn)生的問題,從而減少建筑的能耗,提高建筑的自然能量利用程度。

(4)室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。在利用BIM 技術(shù)進(jìn)行建模的時候,可以對其建模門窗的大小、位置和方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變,這樣就可以對房間內(nèi)的空氣流動狀況進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測,以確定其空氣的質(zhì)量。通過對室內(nèi)的照明和噪音進(jìn)行測試,可以判斷出建筑的采光、隔音性能是否滿足設(shè)計(jì)指標(biāo);還能夠調(diào)節(jié)建筑物之間的間隔、方位,以此來提高室內(nèi)的視覺效果。

5 利用BIM 技術(shù)對綠色節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化

5.1 提高BIM 技術(shù)的應(yīng)用水平

BIM 節(jié)能技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中逐步被運(yùn)用,能夠?qū)ㄖ锏男履茉催M(jìn)行準(zhǔn)確的評估,但由于技術(shù)上還達(dá)不到實(shí)用的要求,所以在設(shè)計(jì)和實(shí)際數(shù)據(jù)上會出現(xiàn)很大的偏差,這主要是因?yàn)槟壳皣鴥?nèi)所用的BIM 軟件大多來自國外,國內(nèi)對其運(yùn)行的控制還不到位,使得各方面的操作水平都很低。要使BIM 技術(shù)在節(jié)能設(shè)計(jì)中得到廣泛的應(yīng)用,就需要不斷推動我國技術(shù)水平的提升,借鑒國外的管理理念以及軟件技術(shù)等,讓自身的技術(shù)水平不停的提高,從而使我國的綠色建筑得到更好的推廣。

5.2 加強(qiáng)建筑綠色節(jié)能設(shè)計(jì)宣傳

伴隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,建筑行業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平也隨之提高,但在中國,建筑節(jié)能環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)往往被人們所忽略,所以目前國內(nèi)的綠色節(jié)能建筑的發(fā)展趨勢并不明朗。因此,中國政府應(yīng)該在大力倡導(dǎo)和引導(dǎo)下,逐漸重視建筑節(jié)能問題,讓大家對綠色建筑的內(nèi)涵有更深刻的認(rèn)識,從而促進(jìn)綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的發(fā)展與執(zhí)行。

6 未來發(fā)展趨勢

現(xiàn)如今社會在不斷的發(fā)展,綠色建筑設(shè)計(jì)概念的普及程度也越來越高,傳統(tǒng)的線性設(shè)計(jì)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代建筑的發(fā)展,此刻BIM 技術(shù)的出現(xiàn),可以彌補(bǔ)建筑設(shè)計(jì)的缺陷。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時,需要對其承包方式、設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)等方面進(jìn)行充分的考慮,對建筑項(xiàng)目的周邊環(huán)境也需要有一定方面的了解。如何處理建筑時所產(chǎn)生的垃圾問題,這在建筑工程施工的過程中也是一個十分重要的問題。所以,在綠色建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)中引入BIM 技術(shù),不僅能過實(shí)現(xiàn)目標(biāo),而且可以有效地改善周圍的環(huán)境,達(dá)到節(jié)省成本費(fèi)用的目的。將BIM 技術(shù)的進(jìn)行應(yīng)用,同時還需要對BIM 技術(shù)的應(yīng)用范圍和深度進(jìn)行不斷加強(qiáng),通過模擬分析夏季高溫期的日照分布,可以了解不同設(shè)計(jì)方案下的自然光的利用程度,從而選擇出最優(yōu)的方案。利用BIM 技術(shù)還能夠?qū)Τ鞘芯G地的規(guī)劃效果進(jìn)行優(yōu)化工作。這里尤其需要注意的是,BIM 技術(shù)還可以幫助有關(guān)設(shè)計(jì)者對施工材料的使用和施工進(jìn)度進(jìn)行系統(tǒng)性的控制,有效的降低建筑的成本費(fèi)用+,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)企業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。但是,BIM 技術(shù)還需要不斷地進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新,雖然目前BIM 技術(shù)已經(jīng)在綠色建設(shè)節(jié)能設(shè)計(jì)中已經(jīng)得到了應(yīng)用,但還需要和其他技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的合作,并對相應(yīng)的信息模型進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。

7 結(jié)語

BIM 技術(shù)在綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中進(jìn)行運(yùn)用的時候,也需要遵循因地制宜的規(guī)則,其規(guī)范性和可操作性也需要得到保障。在符合綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)章制度的基礎(chǔ)上,將BIM 技術(shù)與環(huán)境仿真、信息化和三維可視功能進(jìn)行結(jié)合,對建筑的采光、給排水、電能利用、外墻保溫和室內(nèi)環(huán)境實(shí)施綠色節(jié)能的設(shè)計(jì)。希望對各位同仁提供有效的參考。