基于BIM技术的绿色办公建筑节能设计研究与应用——以永川区为例

刘培玲

重庆文理学院，重庆 402160

从我国建筑行业的发展现状来看，相比多数发达国家而言我国建筑能耗偏大，其中不乏高能耗的建筑，占据所有建筑的九成以上，而在节能技术方面不及世界平均水平。经过调查可以发现西方大部分发达国家在单位建筑面积上的能耗约为我国的1/3，尤其是在采暖能耗方面，以标准煤消耗作为比对，即使在节能50%的建筑上消耗量也要超出西方国家一半左右。在这种趋势之下，未来我国高能耗建筑数量必然还会持续增长，很有可能会爆发严重的能源危机。

传统的工作路程和信息传输技术已经不能满足当今时代的发展，在信息化的时代发展之下，将数字技术和可持续发展理念有效结合有实质性的意义。基于这种背景，建筑信息模型（BIM）技术的成功应用，提高了建筑行业的数字化程度，具有更高效率的信息共享资源，大大提高了建筑工程项目的安全性和经济性。本文以永川区为例进行实证分析，将BIM技术有效应用进而实现建筑的节能设计，同时本次研究成果也能够为未来办公建筑节能设计提供一定的理论依据，这将在很大程度上节约我国的建筑资源，大幅度减少社会能耗。

1 BIM与可持续性设计

BIM技术主要是以三维数字为基础，对建筑项目中相关信息进行数字化建模，从而模拟建成的建筑物所具有的的特性。不同于简单的几何工具，BIM技术不仅要考虑点、线、面等基础对象的描绘，还要考虑各个建筑单位之间存在的关系，这个关系要根据以往建筑物中存在的真实关系进行约束。在BIM软件的作用之下，能够将建筑及相关设备建立起一个清晰的模型，而这种模型不仅包含了设备的维护、合同、经济等信息，还能够将输入进去的信息进行自动整合，这样一来整个模型具有很大的真实性。除此之外，BIM还能够实现建筑的可视化表达，这里主要运用了三维技术，为了能够将成本控制状态、设备处置决策等进行有效的区分，在3D模型建立中运用了不同颜色及图案予以标注，相关人员在分析模型时能够在短时间内精确了解设备的各项状态，同时也体现出了可视化的特点，利于接下来进行决策。

CAAD软件属于计算机辅助建筑设计中的一种，从技术层面上来看可以将其划分成三类，以面向对象技术为主、以建立几何模型为主、以建立建筑信息模型为主。CAAD软件在建筑领域中发挥着重要作用，能够使得相关人员在建筑测量计算中省去一系列繁琐的步骤，进而在制图、计算等方面能够便捷的进行。借助于CAAD软件还能够实现数据的加工，能够对相关图形进行各种类型的编辑，提升了工作人员的效率，也保证了工作质量。

2 重庆永川地区办公建筑能耗特征

永川地区位于重庆西北部，山川秀美，经济繁荣。永川属于亚热带季风性湿润气候，平均气温18.2℃，最高气温39℃，最低气温2℃。年平均降雨量1042.2mm，平均日照1298.5h，年平均无霜期317d。从地貌特征上来看，永川地区地势较高，且包含了多个山脉，地势以丘陵、低山为主。

为了能够更加有效对重庆永川地区进行绿色办公建筑节能设计研究，对重庆办公建筑能耗特征进行一定调查，如表1所示。

表1 重庆市国家机关办公建筑和大型公共建筑能源消耗情况

从表1可见公共建筑单位面积的能耗大小办公建筑不算靠前，但是一般情况下办公建筑规划的面积都比较大，因此从整体上来看办公建筑能耗占据社会能耗的重要部分。数据显示，在2003年重庆市市级机关办公楼折算总电耗指标为126.06kWh/(m2·a)，其中，采暖空调占了50.7%，而照明和办公设备的耗能分别占到了16.6%和13.4%，建筑能耗标准煤消耗为1.6亿t。随着世界能源危机的逐步加剧，有效进行绿色办公建筑节能设计研究显得意义重大。

3 基于BIM技术的重庆永川地区办公建筑节能设计策略

由于重庆永川地区的气候及地貌所致，在办公建筑节能设计策略上可以从室内环境质量和可持续建筑外围护结构设计两个方面着手。

对于办公区域的工作人员而言，大部分时间都在建筑室内，因此对室内环境进行有效设计能够在很大程度上响应可持续的口号。在BIM技术之下，可以建立一个相应的模型，对室内外表面和空气之间的相互作用做出一个模拟，进而在空调、通风等设计上做出调整。此外，永川地区全年平均日照时间不长，因此办公区域的照明设施也是主要的能耗，利用BIM技术中的Revit软件进行模拟分析，可以对照明设计进行优化。

在建筑外围护结构设计上主要可以通过BIM分析出得热量以及散热量，优化设计可以减少办公建筑内空调、取暖设施的使用，减少建筑的能耗。此外，还可以从天花板、墙体等入手，分析不同颜色设计及曝光材料选择对工作人员心理的影响，制定最佳的设计方案，不仅能够优化办公区域的采光，还能够让工作人员保持愉悦的心情。

4 基于BIM技术的重庆永川地区办公建筑节能设计案例

以永川地区旅游公司综合办公楼为例，整个办公楼的主要功能不仅包含办公，还提供住宿、餐饮等服务。为了能够在建筑设计过程中体现出节能化的特点，关键是优化建筑的布局和朝向，此外在室内界面的设计上也需要体现出节能。

在BIM技术模型的建立上采用的软件为ArchiCAD13，根据软件所模拟出的结果对设计方案进行一定优化。经过不断的模拟和能耗分析，最后的设计方案为整个建筑体量呈现U型，而在平面形式上采用的是外廊式结合布局，建筑成东南方朝向。这种设计方式具有很多好处，首先整个建筑场地具有非常均匀的日照分布，几乎不会出现0日照的区域；其次整个建筑通风效果好，风影区域几乎可以不计；最后，这种设计建筑阴影几乎不会对外廊式平面产生采光影响。设计方案如图1所示。

图1 建筑方案三体量

5 结语

BIM技术可在建筑节能设计中发挥重大的作用，能够减少成本投入，降低建筑能耗，加快工作效率，减小工作量，同时精确性也得到了提升。但这也对建筑工程项目中设计人员的专业能力提出了更高要求，对于企业而言，在专业人员的选取上需要更为严格执行。不过相对于企业能够获得的更大效益，BIM技术在建筑工程项目中的应用明显利大于弊，发挥出巨大的作用。