绿色建筑节能设计中BIM技术的应用

2019-01-02韩雷曾晓真

智能建筑与智慧城市 2018年12期

韩雷，曾晓真

（1.临沂市建筑设计研究院有限责任公司；2.临沂市建设工程施工图审查有限公司）

1 引言

BIM技术是Building Information Modeling的简称，在对建筑的设计中，BIM技术的应用十分广泛。BIM技术是建筑信息模型，该种模型的建设在近几年的建筑行业中被广泛应用，通过以三维数字技术作为建设的基础，可以模拟建筑物的信息，掌握建筑物实际的操作和建设。BIM技术可以将建筑的所有信息通过数字表达的方式进行模拟，并建立建筑的三维模型，实现对建筑信息的统计和分析。

2 BIM技术的应用思想

BIM技术的应用主要是通过建立建筑信息模型，并通过三维数字技术完善信息模型，通过数字本身的仿真技术表达项目的真实信息，为建筑项目工程的建设提供更多的信息支持，具有可靠性和完整性，该种技术的延伸可以有效保证建筑工程项目的一致性，同时通过采用数据化的形式进行演示，使设计人员更加直观地了解建筑物的整体结构，在现有的数据基础上进行更加直观的设计和创新[1]。

BIM技术的操作思想有以下几点：

1）进行参数化设计，新型技术需要满足设计师对建筑信息的需求，BIM技术中应用到的软件可以将观察到的对象信息设计成整体的结构状态；

2）构建各参数之间的关联性，并设计相关建筑结构的关联性，该种关联性的设计可以使建筑工程的施工更加便利，从而提高工程施工的效率；

3）建立分布式建筑模型，BIM技术还可以将建筑的整体进行分布式模型的建立，使用一种虚拟状态的空间想象对这些问题进行布置和分析，从而防止实际操作中出现问题[2]。BIM技术的操作示意如图1所示。

图1 BIM技术的操作示意

3 BIM技术在建筑节能中的应用

3.1 BIM技术在建筑集成化设计中的应用

BIM技术在建筑集成化设计中的应用可以优化建筑的整体设计，实现建筑的生态节能设计，可以为设计阶段的工作提供软件应用平台，另外，使用Archi-CAD14的EcoDesigner程序，也可以解决设计人员合作方面存在的问题。BIM技术集成化的设计可以提供一体化和完整性的信息，确保将建筑结构在形式和成本方面的设计紧密结合，进而在设计早期阶段合理控制成本。

3.2 BIM技术在建筑节能阶段的设计方法

在建筑的节能设计中，设计初期主要针对建筑朝向和建筑形体选择方面的设计：

1）BIM技术在建筑朝向选择方面的应用

在建筑的建造过程中，十分重视对建筑朝向的选择，注重建筑物的采光情况，建筑物的不同朝向获得的太阳辐射差异不同，需要利用BIM技术分析建筑物的朝向。例如，利用BIM能耗分析技术可以对比不同朝向方案的能耗情况，帮助建筑设计人员确定建筑的朝向情况，然后建立模型进行分析，将建筑模型转化为建筑能量模型。

2）建筑外形的设计

通过对建筑物外形的设计可以达到节能的目的，也能满足建筑的实用性和经济性。BIM技术可以在进行设计时考虑各种气候因素，还可以降低建筑的能耗，达到节能的效果[3]。例如，对于建筑的通风散热方面，在建筑设计初期，通过BIM技术分析建筑的开口面积和建筑物的架构，保证建筑物形体的设计可以在夏季阻挡太阳光辐射。

3）对信息数据进行操作

在对建筑进行能耗分析时，可以应用到很多分析软件，其中，BIM技术的应用可以解决一些其他软件不能解决的问题，实现对各种数据的交互性操作，同时实现单一数据平台上各工作的相互集中和协调，从而解决数据存在的不一致和重复使用的问题，提高设计的准确率。

4 BIM技术在建筑节能设计中的模拟应用

4.1 对建筑物日照情况的模拟分析

建筑物中使用的玻璃幕墙主要是为了阻挡太阳光的辐射，而当前绿色建筑的设计主要是为了降低建筑物能耗，减少温室气体的排放量，同时还要保证建筑物自身起到保温隔热的作用。因此，在对建筑物进行初期设计的过程中，要分析建筑物的太阳辐射恶化日照情况，以达到设计优化的目的[4]。例如，在模拟分析过程中，通过建立三维数字模型，利用Ecotect软件对不同时间段太阳辐射到建筑物表面的情况进行精确化分析，并将收集到的信息作为设计和规划建筑物朝向、形体和建筑材料使用的依据。

4.2 对建筑室外环境的模拟

建筑的设计和建设需要根据周围的环境情况确定建设的方位，同时要做好对建筑的规划和景观绿化的布置等，通过了解建筑物的周边环境，分析风向分布和滞风情况，从而提高居民生活的环境质量[5]。例如，针对该种情况的设计，需要应用到流体力学电脑模拟分析，了解建筑物周围的风压差，分析建筑物周围的自然通风情况。BIM技术可以对建筑物的室外环境进行模拟，在设计阶段通过相关的数据信息优化建筑物的设计方案，实现建造绿色建筑的目标。

4.3 对建筑物室内采光情况的模拟

利用BIM技术可以对建筑物的室内采光情况进行分析，根据分析结果优化具体的设计方案，对建筑的不同形状进行三维仿真模拟和计算，从不同建筑类型的室内采光和照明情况优化建筑的能耗，同时分析不同方案的设计结果，根据不同方案的能耗情况和室内的采光效果对建筑的整体布局和材料进行调整和优化，进而改善室内自然采光效果，调整室内的整体布局。利用BIM技术中的软件模拟建筑物室内和室外的通风情况，进而帮助设计人员按照绿色建筑的设计标准进行设计。例如，在BIM技术的应用中，利用Archi-CAD技术可以汇总玻璃洞口的类型和尺寸等数据，在模拟中观察建筑能耗的变化情况，从而选择合适的玻璃材料。