基于BIM技术的被动式节能建筑设计探讨

徐双军 吕 华 白岩磊 王宣元 闫丽颖 辛全英 张 洋 邵永民

（1.河北科技师范学院，河北 秦皇岛 066004）

（2.秦皇岛市建设工程质量监督站，河北 秦皇岛 066004）

（3.秦皇岛经济技术开发区建设工程质量监督站，河北 秦皇岛 066004）

（4.秦皇岛经济技术开发区人力资源和社会保障局，河北 秦皇岛 066004）

（5.秦皇岛经济技术开发区建筑工程安全监督站，河北 秦皇岛 066004）

（6.河北广德工程监理有限公司，河北 秦皇岛 066004）

0 引言

在目前世界发展的过程当中，能源问题和环境污染问题已经成了各国关注的重要问题。同时随着城市化进程的不断加快，建筑行业的不断发展，各种建筑拔地而起，建筑材料的消耗是十分巨大的。面对巨大的资源消耗能源浪费的问题，许多建筑设计师在设计过程当中，已经开始利用目前已有的设计手段和技术方法，设计更加绿色环保的建筑。但是在目前的建筑设计过程当中，由于建筑结构越来越复杂，在设计过程当中有很多问题是建筑师凭不能单经验解决的，因此在建筑设计过程当中，应用BIM技术就能够更好地解决设计过程中存在的问题，同时也满足了建筑设计的需要。

1 建立信息模型

对于建筑工程来说，通过建立信息模型，能够将整个建筑工程施工过程中的所有信息进行整合，从而得到最佳的设计结果和设计方案。而BIM技术实际上就是进行建筑工程信息模型建立，通过该技术的使用，设计师在方案设计的过程当中，能够将大部分数据和设计信息融入到了模型的建造当中，在实际的使用过程中只需要将实际施工的信息导入到模型当中就能够得到十分精确的分析结果。通过这种方式在设计阶段就能够得到整体施工的精确结果，从而对施工方案进行及时的优化和调整。

2 基于BIM技术的被动式建筑设计

在建筑设计过程中，被动式建筑设计实际上是以自然界因素为设计的原理来进行建筑的设计，这样的建筑设计能够降低能源的消耗，符合可持续发展的原则。同时该建筑还要考虑居民居住的需求以及建筑整体的舒适度。这样的建筑在设计的过程当中主要依靠自然界的因素，尽量避免在日常生活中使用能源来进行供热和供冷。因此在实际的设计过程当中，不仅要考虑到天气等气候因素的影响，同时还要考虑到周围自然环境的限制。同时还要按照建筑设计的原则，充分的考虑到居民居住的功能使用和舒适度来进行设计，以下从几个方面来讨论该技术的使用。

2.1 气候特征分析

上文提到在进行被动式建筑设计过程当中，要充分考虑到建筑所在地区的天气和气候因素的影响。而通过BIM技术的使用，可以将天气和气候数据输入到信息模型当中，从而得到精确的资料结果。这为被动式建筑的设计提供了有力的数据支持。例如在进行建筑设计的过程当中，通过对日出日落的参数进行分析研究，从而确定整体建筑的朝向。另外通过对建筑物所处地区的气候条件进行分析，用还可以用焓湿图将该地的整体信息直观的表现出来，从而为设计师提供更多的设计灵感。并且利用这些数据和信息，设计者能够设计出更符合该地或者适合该建筑物设计的方案。

2.2 日照采光分析

对于被动式节能建筑的设计来说，对日照采光进行分析是非常重要的一项内容，通过对该内容进行分析能够有效地降低整体建筑常规能源的消耗。这是由于建筑物所处地是整体的起伏和格局等因素，都会影响到整体建筑的采光效果。并且当地的气候条件和日照采光数据也会对整体设计方案产生影响。通过对这些数据内容进行分析研究，能够得到最佳的被动式建筑设计方案。但是，如果仅凭设计师利用经验对该地进行分析研究很难获得最佳的数据方案，因此通过利用 BIM技术将该地的日照数据参数输入到信息模型当中，能够对该建筑进行精确地模拟，提供更加精准的设计方案，从而使得该建筑能够最大程度地利用日照和采光来进行供暖和照明，降低了能源的消耗。

2.3 风环境分析

在建筑方案设计的过程当中，风环境的合理使用不仅能够有效降低建筑物的常规能源消耗，同时合理的设计还能够使建筑物内的空气质量得到提高，提高人们居住的舒适度。在被动式节能建筑设计方案当中，对风环境进行分析是为了利用建筑物周边的风能来实现室内的空气流通，不断提高室内的空气环境。另外通过充分利用有风能源，还能够有效地降低其他能源的消耗。

在传统的风环境分析模拟过程当中，建筑师仅能凭经验来对建筑物周围的风象进行判断，而通过BIM技术和CFD技术的结合将该地的风环境数据输到信息模型当中，就能够得到准确的信息结果。这为设计者的设计提供了有力的数据支持。

2.4 遮阳分析

在被动式建筑设计过程当中，遮阳设计是被动式建筑设计当中较为典型的一种设计方式，同时该设计内容也是在炎热夏季实现居民住宅防暑的重要手段。在实际的被动式节能建筑设计过程当中，可以充分的利用太阳能来进行室内的照明和供暖。同时进行遮阳分析进行建筑的遮阳设计，还能够有效的降低空调的使用率，达到节能降耗的目的。

2.5 场地分析

在被动式建筑设计过程中，还要对整体场地进行分析，对生态环境和各设施进行合理的规划和安排。这是由于对于被动式建筑来说，仅考虑单一的建筑是远远不够的，在整个环境当中各小区各建筑之间都会产生一定的影响。因此通过对整体进行合理的规划和安排，不仅能够满足各家各户居住的需求，也能够使整体气候和生活条件得到改善。

例如在设计前期对整体进行设计过程时，可以将整体数据输入到建筑信息模型当中，再将用户需求输入到模型当中，从而得到最佳的方案。该方案不仅满足了用户的需求，也使整个小区的规划更加科学合理。

3 结束语

综上所述，随着我国建筑行业的快速发展，BIM技术为建筑行业业提供了更多的技术支持，不仅使得建筑设计工作效率得到了提高，而且还能够提高建筑设计整体质量。虽然在目前建筑行业使用BIM技术还存在一定的问题和缺陷，但是在未来该技术一定会越来越成熟，也会更好的促进我国建筑行业的发展，为我国建筑行业的进步奠定良好的基础。