绿色建筑节能设计中BIM技术应用探讨

2020-01-20丛玉琛

中国设备工程 2020年19期

丛玉琛

（烟台市建筑设计研究股份有限公司，山东烟台 264003）

建筑行业作为能源使用大户，在节能降耗方面潜力同样巨大，以可持续发展理念为支撑，绿色建筑得以迅速发展，受到了社会各界的广泛关注。借助BIM技术，可以实现对绿色建筑的节能设计，降低建筑能耗和污染，也可以延长建筑的生命周期，在推动建筑行业长远健康发展方面有着积极意义。

1 BIM技术的特点

1.1 可视化

可视化是BIM技术的基础所在，主要是利用专业软件，可以将管理方案、管理措施等内容转化成相应的信息模型，通过模型管理，相关工作人员能够非常直观地了解设计方案的准确性和适用性，从而对施工方案进行适当调整优化。BIM技术本身有着极强的可视化特征，可以将建筑的三维立体效果进行展示，就效果图进行可视化处理，同时也能够推动设计和施工等时期的可视化，促进建筑构架水平的提高，将建筑的环境特征以及构成特征准确呈现出来。

1.2 协调性

工程的施工建设是一个复杂的过程，涉及专业知识众多，要求管理人员必须做好施工设计辨别工作，以尽可能减少施工过程中可能遭遇的危险。BIM技术的应用，能够将管理措施完整展示出来，有助于管理人员更好地对施工影响区域内施工管理措施的具体运用情况进行分析，找出其中存在的不足，做好优化工作，以此来促进施工管理系统协调性的提高。

1.3 模拟性

模拟性能够实现对工程施工过程的动态分析，及时发现施工环节存在的安全问题和安全隐患，为后续的安全管理工作提供可供参考的依据。BIM技术的模拟性并不局限在建筑设施三维模拟设计方面，也可以就一些并非真实存在的实物进行模拟，以BIM技术为支撑，可以实现对建筑设计中各类事物的有效模拟，也可以实施相应的模拟实验。如果能够准确模拟出建筑的施工流程，则设计人员可以结合具体施工模型，编制出合理的施工方案，在BIM技术的指导下实施各项活动。BIM技术的应用还能够就建筑施工单位的成本信息进行模拟，确保管理人员能够在第一时间对紧急事件和突发状况进行处理，制定出具备更强可实施性的设计方案。

1.4 优化性

通过对BIM技术的合理使用，能够就建筑设计中存在的问题进行优化处理，之所以能够如此，主要是在BIM模型中，含有各种各样的几何数据信息，而这些数据信息都是以建筑设施的相关参数为基准，若数据信息的复杂性较高，则工作人员可能无法很好的掌握与之相关联的数据信息。借助BIM技术所具备的优化性，能够实现对各类工具使用的优化性处理，对原本复杂的施工项目进行简化，有效降低施工难度。

2 BIM技术在绿色建筑节能设计中的应用

以某住宅建筑为例，包含地面8层和地下1层，总建筑面积5600㎡，其处于我国南方沿海地区，气候条件夏季炎热冬季温暖。在运用BIM技术对建筑进行节能设计时，应该先对建筑所处的环境进行分析，确定好最佳的建筑朝向，并且结合全年最低温和最高温，就不同季节室内温度变化情况进行模拟分析，依照模拟分析做好绿色建筑的节能设计工作。

2.1 明确建筑朝向

建筑朝向设计是绿色建筑节能设计的一个关键内容，科学的朝向能够实现对于室内光照和温度的合理调节，在夏季炎热时可以避免室内因为光照时间过长出现高温，冬季寒冷时也可以保证充足的光照，有助于提高室内温度。从节能设计的角度，当建筑本身具备一定的温度调节能力时，其在使用过程中就可以有效减少采暖和保温等方面的投入，达到良好的节能效果。在该工程中，可以利用BIM软件对建筑所处区域的环境进行分析，将环境参数导入到系统中，系统可以自动计算出建筑的最佳朝向。而在其他建筑设计中，技术人员可以对照上述内容，对环境参数进行收集，为建筑朝向的合理设计提供良好保障。

2.2 建筑热工设计

在建筑热工设计中，外墙结构的性能是关键所在，在该工程中，考虑区域本身气候特点，需要提高外墙的保温隔热性能。具体来讲，一是可以选择轻质保温材料如聚苯乙烯板、聚苯颗粒保温砂浆等，减少填充材料数量，降低荷载，同时提高外墙隔热性能；二是可以采用双层中空玻璃来降低窗户的热导率，在成本允许的情况下，可以使用性能更加优越的双层中空Low-E玻璃；三是应该在建筑屋顶设置相应的保温系统，配合绿化建设来降低屋顶导热率，确保建筑在夏季炎热天气依然可以保持相对较低的室内温度；四是可以通过设置遮阳板的方式，进一步提升隔热效果，比较常用的遮阳板包括全挡板、水平+垂直综合遮阳板等；五是可以通过在建筑外墙下种植爬藤植物如爬山虎等，借助植物本身的覆盖作用和蒸腾作用，实现对于室温的有效控制。例如，运用REVIT工具，能够对建筑建设区域内的各种地质因素以及植被分布情况进行仿真模拟，模仿暴风、暴雨、大雪等恶劣气候，以此为基础，在建筑中加入区域特色，以BIM技术为热工设计提供相应的数据参考和模型支持，保证热工设计的合理性。

2.3 建筑采光设计

建筑采光包括了自然光和人工光两种方式，绿色建筑节能设计中，应该尽量对自然光进行开发利用，这样才能更好的体现建筑节能特点，推动建筑的绿色发展。而为了保证自然光源的利用效果，在对建筑进行设计的过程中，可以利用BIM技术，构建相应的建筑仿真模型，就建筑的采光性进行分析，确定好最佳的采光设计，实现对于自然光源的合理利用。例如，在该工程中，建筑采光性良好，不过因为布局原因，存在部分区域光照过强的情况，影响了建筑使用的舒适性。对此，设计人员在适当位置设置了遮光设备，如在室内设置遮光帘，避免阳光直射的问题；在室外种植树木，借助树荫来减少阳光直射，同时也可以起到一定的绿化效果。冬季虽然阳光并不充足，不过因为树叶落尽，并不会对室内采光效果产生影响。

2.4 关注动态设计

借助BIM技术，可以从整体上实现对建筑设计的动态把控。而在仿真施工环节，需要就整个流程中的数据信息进行收集和整理，然后运用BIM技术实施讨论，就可能存在缺陷的区域进行优化。运用之前设计完成的建筑方案以及相关数据信息进行建筑的规划设计，可以更好的探讨原材料的使用情况，避免出现材料浪费的问题。建筑设计施工中，工作人员可以利用BIM技术，构建起相应的动态控制模型，持续跟进施工进度，以此来实现对施工材料和施工方法的优化调整，同时也需要将实际消耗的物资与设计方案进行对比，及时就需要调整的信息进行反馈。另外，需要将建筑施工中所有参与主体的信息完整的记录在BIM中，帮助工作人员更好的了解工程进度以及工程完成情况，实现对建筑工程整体施工过程的有效管理和把控。

2.5 优化能源利用

在绿色建筑节能设计中，应该以BIM技术为依托，对能源利用进行优化，以此来保证节能效果，减少建筑使用过程中的污染排放。以太阳能的利用为例，建筑设计人员需要先借助BIM软件，做好太阳辐射情况分析，然后结合实际情况，制定出切实可行的太阳能利用策略。在该工程中，建筑所处区域全年太阳能辐射多，可以在建筑屋顶设置相应的太阳能光伏板，对太阳能进行收集，将其转化为电能，为建筑中的小功率用电设备如照明设施等提供电能支持，也可以利用太阳能完成热水供应。这个过程中，无论是供电系统还是供水系统的设计，都可以借助BIM软件直观的展示出来，并且对其中可能存在的问题进行调整和优化，以清洁能源替代不可再生能源，达到良好的节能效果。