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基于BIM技术的绿色建筑设计应用分析

2016-04-08沈小威张保刚

山西建筑 2016年10期
关键词:遮阳建筑设计绿色

贾 爽 沈小威 张保刚

(机械工业第六设计研究院有限公司,河南 郑州 450007)



基于BIM技术的绿色建筑设计应用分析

贾 爽 沈小威 张保刚

(机械工业第六设计研究院有限公司,河南 郑州 450007)

介绍了BIM技术的功能,从建筑环境、能源利用、材料利用、室内环境等方面,阐述了BIM技术在绿色建筑设计中的应用,指出BIM技术具有可视性、模拟性、可优化性、协调性等优点,在建筑设计领域得到了广泛应用。

BIM技术,绿色建筑,室内环境,能源

近年来,建筑行业得到快速的发展,伴随着建筑行业发展的同时是对环境的巨大破坏和资源的巨大消耗。统计数据显示人类的建筑活动消耗的资源和能源占资源和能源总量的42%,建筑活动产生的建筑垃圾占所有垃圾总量的43%。传统的建筑设计没有生态和绿色的设计理念,传统的建筑采光、制冷和冬天取暖往往需要依靠电灯、空调和冰箱等家电设备,不仅需要消耗大量电能还会向大气中排放二氧化碳、氯氟烃等化学物质,造成全球变暖和臭氧层的破坏。20世纪60年代,美籍意大利设计师保罗·索勒瑞(Paolo Soleri.)首次提出生态建筑的设计理念,2006年6月1日我国正式颁布了GB/T 50378—2006绿色建筑评价标准,标志着我国的建筑工程绿色化进入到一个新的阶段。绿色建筑设计采取了多种手段尽量降低建筑物对自然环境产生的负面影响,例如:绿色建筑的采光可尽量采用自然光照、节能灯具和绿色能源,室温舒适度尽可能的利用自然通风和双层保温玻璃调节室温,声环境设计要考虑远离噪声源和使用隔音玻璃对噪声进行控制等。

1 BIM技术的优点和概述

早期的手绘图纸和CAD绘图技术均为一维或二维的图纸表达形式,需要将完整的图纸分割为平面图、立面图和剖面图等多个侧面图,使得图纸变的抽象和复杂,表述过程需要引入大量的重复信息造成工作效率低下。建筑模型的信息量很大且结构复杂,传统的绘图技术不能将所有的建筑信息进行汇总,不能对工程的整体和进度进行精准的分析和判断。BIM技术全称为建筑信息模型,可对建筑对象的设计、施工、运行和维护的全部过程和数据进行分析和描述,参与施工的每个单位均可以使用其数据和资源。BIM技术具有可视性、模拟性、协调性和可优化性等优点。

1)可视性。

BIM不但可以做到与3DstudioVIT,3DMAX类似的建筑效果图和建筑动画,还可以进行结构计算、绿色建筑分析、构件参数注释和建筑施工图纸生成等功能。

2)模拟性。

BIM在设计阶段可以对一些参数进行模拟,从而对方案进行优化,如:日光照射模拟、通风模拟、室外噪声模拟、人员紧急疏散模拟、节能环保模拟和热能传导模拟等。

3)协调性。

BIM技术可以将建筑、机电和结构等多个专业协同到同一个模型中,避免因专业沟通阻滞造成设计与施工出现碰撞问题。

4)可优化性。

BIM可以利用模型的几何、规则、参数和建筑信息对项目方案和特殊项目(屋顶、裙楼、幕墙、异性设计)进行优化设计。BIM技术不仅仅是3D的建筑模型,还可以与时间和成本结合起来对建筑进行动态的5D施工管理,还具有在虚拟的施工模型中生成工程量统计表、材料采购计划表、施工进度报告书等功能。

BIM技术在绿色建筑的设计领域有着独特的优势,例如:可以用于分析绿色建筑的采光效果、能源利用效率和环保型材料的使用比例;可以通过对建筑的通风、采光、视觉和噪声进行分析,从而对人们的心理感受情况进行预判;还可以通过地形模拟、风环境模拟等测试使建筑与自然环境达到相互协调统一。BIM技术可以兼顾空间、环境与居住舒适性,可以有效的提高建筑的设计效率。由于BIM技术可以对大量的建筑信息和数据进行整合、模拟和分析,因此可以为设计的效果提供准确的预判并加以优化。

2 BIM技术在绿色建筑设计中的应用

2.1 增强建筑与环境的适应性

建筑幕墙是使用玻璃式幕墙还是镜面式幕墙,室外景观照射灯光能否直接射入空中,建筑对周围建筑采光的影响情况,均可以由BIM软件进行模拟和分析。首先由建筑方提供建筑的建设平面图、设计说明书以及建筑效果图等专项报告,然后由第三方进行采光试验和光污染分析并编制分析报告,最后将上述专项信息和试验数据输入BIM软件进行日照模拟生成建筑物采光影响报告,根据报告书的结果对设计内容进行优化。

建筑物室内外的通风环境也可以通过BIM软件进行模拟和分析,室内空气的流通和人行区的风速设计应保持在舒适的范围内。按照国家标准的规定建筑周边人行区的风速应达到5 m/s。模拟需要建筑方首先提供建设平面图,然后由第三方根据建筑物与相邻建筑的位置关系和常年风速、风向进行风环境模拟试验,最后将以上信息输入BIM软件进行风环境模式分析得出人行区1.5 m范围内的风速结果,如需改善应及时进行提醒和优化。

2.2 提高能源的利用效率

建筑的布局和朝向设计应有利于夏季的通风和冬季的保暖,建筑围护结构的热工性能应达到参照值和设计值。参照值可选取与设计建筑形态相似、结构相似、大小相似和朝向相同建筑,参照建筑与设计建筑应处在同样环境下计算其全年能耗。设计建筑的模拟能耗一旦超过参照建筑的能耗就需要对围护结构的热工性能参数进行调整,直至达到要求的节能效果。BIM技术的优点是可以快速的计算各项参数,大大的缩减人工统计所需要的时间,且其模拟输出的数据具有高度的可信性。

2.3 提高材料的利用效率

绿色建筑的建筑材料应尽可能选择可再生的和可循环利用的材料,在无污染和安全的前提下使用可循环使用的材料比例应超过建材总量的10%以上。建筑单位应提供可循环使用材料的汇总表和利用比例计算表,将上述参数输入到BIM软件的材料利用明细表模块,计算可循环使用材料的种类和重量,从而判断建筑设计是否达到设计的节能要求。

2.4 提高室内环境的质量

建筑的室内指标主要为:照度值、显色值和眩光值等,绿色建筑的照明设计要尽量的采用自然光和节能灯具,在保证室内光线达标的情况下尽可能的节约能源。建筑方应提供出详细的施工图纸和产品的说明书,参照《建筑照明设计标准》室内的灯具应选择(3 300~5 300)K的色温,室内采光的模拟可以参照日照采光的模拟进行。

当阳光直射面的房间室内温度过热时需要进行遮阳设计,选择遮阳的材料与形式时要兼顾采光和通风的要求,模拟数据显示:西北面、北面和东北面一般适宜选择垂直方式进行遮阳,可降低20%的照度;北面和南面一般可以选择水平的方式遮阳,可降低40%的照度;西面和东面一般适宜选择挡板式进行遮阳,可降低50%的照度。遮阳材料通常为固定式,具有成本高、维修难的特点,因此遮阳材料要谨慎选择。也可以选择特种(防辐射或镀膜)玻璃遮阳模式或者百叶窗遮阳模式,遮阳的目的不是阻断光线而是调节光线,应选择合适的遮阳位置、遮阳形式和遮阳材料,使室内达到理想的采光要求。建筑方应提供施工图纸、遮阳设计说明书等材料,通过BIM系统对遮阳的效果进行模拟和分析,从而对遮阳的形式和材料进行选择与优化。

3 结语

在全球气候变暖、环境污染日益加重和全球能源危机逐渐凸显的背景下,要求我国应尽快淘汰高能耗、高投入、低产出和低效益的传统建筑模式,为了与我国的可持续发展战略保持一致,近年来国内兴起生态建筑、绿色建筑的设计理念。BIM技术是集建筑模型和数字化信息为一体的高科技技术,可以对绿色建筑的设计、施工、运行与管理提供有效的技术支撑和保障,通过BIM设计的建筑在其全寿命周期中始终可以保持有据可依、节能环保与自然和谐。

[1] 陈子颖,林 宇,张月燕.BIM技术在绿色建筑设计中的应用[J].建筑设计管理,2013(6):14-18.

[2] 魏 炜.BIM技术在绿色建筑设计中实践应用[J].建筑节能,2016(2):121-122.

[3] 陈 冰,康 健,陈天地,等.BIM支撑的绿色建筑循证设计研究[J].城市建筑,2015(6):131-132.

[4] 杨 佳.运用BIM软件完成绿色建筑设计[J].工程质量,2013,2(31):55-58.

On application of green building design based on BIM technique

Jia Shuang Shen Xiaowei Zhang Baogang

(SIPPREngineeringGroupCo.,Ltd,Zhengzhou450007,China)

The paper introduces the functions of BIM technique, illustrates the application of BIM in green building design from the architectural environment, energy utilities, material application, and indoor environment, and points out the BIM is featured with the visibility, simulation, optimization, and coordination, so it can be adopted in architectural design.

BIM technique, green building, indoor environment, energy

1009-6825(2016)10-0209-02

2016-01-21

贾 爽(1983- ),男,硕士,工程师

TU201.5

A

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