BIM技术在建筑节能设计中的应用研究

刘觅

摘要：国家经济发展较快，带动了建筑项目的规模、数量不断增加，继而导致了较为严重的能源耗费、环境污染问题。当下计算机技术不断应用，带动了软件发展、工程进步，为工程建设行业增加了新型辅助设备。借助软件、硬件技术的融合，实现了BIM平台的搭建，为建筑行业运作方法的精细化管理打下了良好基础，充分实现对建筑工程环境的模拟，达到节能设计的最终目的。

关键词：BIM技术；建筑节能设计；施工设计；技术平台

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.15.089

0引言

当下国家经济增长较快，带动了社会各行业的能源耗费比例不断增加，能耗危机引起国家经济发展受到负面影响。据统计，建筑能耗比例逐年增加，可达到社会总能耗的20%左右。建筑施工中，资源耗费同时产生大量污染物，进而引起了较为严重的环境恶化，充分提高节能减排工作的落实成为当下主要任务。政府对相关政策、标准的颁布起到了一定作用，借助BIM技术实现建筑节能设计更加关键，该设计模式是提高建筑合理性，改造传统建筑能耗過高的主要方法。

1BIM技术节能设计概述

1.1BIM技术特点

作为建筑信息管理的模型，BIM技术包含大量信息，可借助数字信息实现仿真模拟工作，包括建筑体三维模型的建立，继而实现工程项目的材料、力学和结构的综合设计工作。

1.1.1可视化三维模型

BIM技术可以保证三维模型的搭建，借助可视化效果图进行后续分析，通过有限数据实现报表的生成作业，进而提高相关设计工作、施工和后期维护等过程的有效管理，对应各个专业的人员调动、节点决策等满足可充分满足施工要求。

1.1.2面向对象的参数化设计

BIM技术可有效处理对象参数化的合理设计，可根据相关规则进行约束化设计，提高设计的协调合理性、模拟优化效果，是BIM技术应用的重要价值。

1.1.3多元化信息输出

BIM数据库可导出对应多种信息形式，协助相关专业进行数据变更，及时进行模型优化、升级操作，一定程度上提高了设计工作的作业效率。

BIM软件是建立在BIM核心的模拟软件，具有建模、分析多层功能要求。前者是建筑信息模型的基础，分为四类，即欧特克公司的Re-vit建筑、结构和机电系列，奔特力建筑、机构和设备系列、Graphisoft公司的ArchiCAD以及达索公司的CATIA；后者则是利用BIM建筑模型信息，进行日照、热工、建筑环境等方面的分析模拟。

1.2节能设计现状

与国外节能设计发展较快的国家相比，国内建筑节能设计的起步较晚。存在推广速度慢、发展效果一般的不足。主要原因在于：第一，社会大众更加关注技能科技的发展，过于重视研究结果的节能能力，对设计方案自身效果存在偏差过大的不足。第二，建设团队对节能设计概念的理解不足，仅针对技术、设备表面工作进行节能处理，相关细节的设计存在明显不足。第三，设计与技术方法无法实现相对应的要求。国家建筑设计的节能已经取得一定成果，但是仍存在部分技术无法合理利用的局面。当下，国家建筑行业的设计理念、技术水平发展空间较大，需要加强工程现场的全面考察，设计人员需要保证与时俱进，提高创新性设计工作的落实。

2BIM技术在节能设计中的应用

2.1BIM技术集成化设计

建筑施工中，集成化设计工作需要借助BIM技术实现，可提高设计工作的动态管理，实现生态节能目标。为设计阶段的相关作业人员打下良好基础，可充分避免各专业交叉工作存在错误等问题。BIM技术在设计工作中，可提供可视化、系统化的模型。相关信息可充分体现形式、性能等基本要求，保证节能建筑与设计工作紧密结合，实现全面控制的目标。

2.2前期场地和布局设置

建筑设计中，相关设计人员需要全面了解场地状况，结合物理条件、空间状况进行调整，为后期场地分析打下良好基础。

第一，气候条件分析。建筑工程作为人类活动的主要载体，需要保证其与当地气候环境相符合。通过合理的气候条件分析，可以避免后期生活工作的不适感。BIM技术对场地气候条件的分析主要包括以下几个方面：（1）利用建筑环境分析软件ECOTECE中的Werther Tool工具对气象进行数据分析和转换，同时进行焓湿图的气象分析，进一步了解建筑环境；（2）根据当地太阳高度角的变化，对太阳辐射的各个角度进行分析比对，计算出辐射量确定相应构件的设计情况。

第二，场地地形分析。根据现场实际情况，分析地形以及地貌特点，采取BIM技术与GIS技术对建筑场地的地形进行数据分析，其中包括空间、高度、坡度等因素，主要目的是为设计者提供丰富的素材与设计依据。设计人员可以通过地形透视图了解现场场地的地势起伏与变化，从而进行建筑设计。

2.3BIM技术设计方法分析

BIM技术的节能设计主要体现在工程项目的朝向、形体选择两方面。

2.3.1朝向的选择

建筑施工项目中，朝向一般是指采光位置的设置，朝向合理可避免后期耗能过高的状况。体现在两方面要素：太阳能辐射热量的利用、通风状况的增加。大量工程实践表明，朝向影响要素较多，需要结合BIM技术进行综合分析。如借助BIM技术的能耗分析，可实现方案的直观对比，在满足节能要求的基础之上，实现对朝向的合理控制。然后利用BIM技术中的ArchiCAD里建立会所的体量模型进行能量分析，并利用最先进的自动模型几何分析功能，直接将建筑模型转换为建筑能量模型，直观地观察热块能量模型，再选择最佳的设计方案。

2.3.2辅助建筑的形体选择

建筑物的形体十分关键，可通过形体合理设计实现节能的控制管理，对项目后期实用效果、经济效果的发挥具有积极影响。借助BIM技术对各种因素进行综合分析，如气候条件，可帮助设计人员及时将形体建设作为重点考虑要素，避免耗能高状况的发生。例如，在南方地区，夏季炎热潮湿，建筑物应加强通风散热部分的设计，以确保住户居住的舒适性。这时，可以利用BIM加大建筑开口面积或底层架构确保建筑物通风顺畅。也可以利用BIM调节室内采光，提高建筑的节能性，降低能源消耗。

2.4BIM技术在详细设计阶段的要求

第一，辅助围护结构的设计。利用BIM技术降低建筑实际的能源消耗，通过裁量分析与数据对比，分析出相应材料的能耗数据，从而选择节能效果最优化的结构形式。

第二，节能玻璃的选择。工程实践表明，建筑材料中，节能玻璃的设置十分关键，工程项目中，一般由三成能量是通过玻璃实现传导作用，玻璃设置合理可充分避免后期能量損失状况，是当下研究热点。当下研究中较为常见的包括中空玻璃。BIM技术中的Archi-CAD技术可对中空玻璃进行快速选型，对应玻璃洞口、方向、尺寸的相关参数可实现有效评估，必要时可进行材料种类的更换，对比不同方案实现能耗最低化的合理设置。

2.5安装模型的设计

将BIM技术引入模型设计的安装施工中，可实现直观有效的指导作业。施工环节中，借助时间维度的融合，提高模型的合理性，便于安装进度的精确化工作，可达到预期可视化要求。工程进度表的设置中，借助模型可实现进度精确化、可视化的效果。调整对应进度表要求，便可实现给排水工程的规划分析，提高整体把握效果，便于后期安装、设计工作的顺利进行。同时是避免设计变更操作的主要方法，对当下建筑节能系统的给排水设计具有直接影响作用。给排水设计模型与传统土建模型不一样，是建立在土建模型基础之上的系统，如果发生给排水系统的局部修改，将会导致楼层整体平面设计随之变动。为了避免工作量过渡繁重的危害，可借助楼层为基础设计，降低系统内部之间的过渡牵连，时间工程设计更加具有简洁性、整体性、系统性的优势。

3结语

BIM技术借助信息化技术将工程实现了模型化、系统化、可视化设计，提高了信息共享平台的合理搭建，具有高效节能的优势。相关设计人员需要综合BIM技术的整体功能进行分析，避免简单数据处理等行为，需要提高该技术多方面协作的效果。

参考文献

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