基于BIM技术的绿色建筑节能设计应用探讨

范凯兴

（西安航天神舟建筑设计院有限公司，陕西 西安 710055）

1 BIM技术及绿色建筑节能设计概述

1.1 BIM 技术

BIM技术属于新时期的一种信息技术，经由媒介载体等完成建筑项目的精细化处理，同时，将BIM技术充分应用于建设项目的全周期，具体图1所示。保证整个项目从前期可行性研究到最后竣工期间，相关人员都可以进行全面合理的整合处理。在建筑节能设计中应用BIM技术，可快速完成前期数据收集工作，且后续搭建模型、输出信息操作等也可融入BIM技术。借助BIM技术完成整个施工周期节能设计，从而可为绿色建筑施工提供对应参考依据。实践经验表明，BIM技术不但可进行建筑体信息参数的把控，同时，还可有效提高设计效率，属于信息时代建筑设计发展必然趋势。

1.2 绿色建筑节能设计

由于建筑项目具有高能耗特点，业内人士逐步提出了绿色建筑的理念。绿色建筑节能设计已经得到社会大众的认可，为了合理地进行绿色建筑节能设计，必须充分考虑当地环境、气象条件等要素，综合各项影响因素进行整合分析。当下，国内外的绿色建筑标准较为繁杂，存在不同版本，其标准均参考当地环境气候、国情条件等进行编制。考虑到国内具有人口基数大、能耗总量大的特点，及时对其进行建筑节能设计已经成为时代发展必然趋势。国内建筑节能设计工作主要是围绕节能减排进行，其关注重点多集中在项目运营、项目维护阶段。需引起重视的是，设计期间，相关人员必须针对采光、通风、能耗等要素进行综合分析和考虑，方可保证优化效果，满足预期要求。

2 基于BIM技术绿色建筑节能设计要点

BIM技术应用中，需借助相关软件形成建筑体的基本框架图。同时，还要考虑项目参数和特殊要求等进行整合，保证及时构建出三维模型，并借助上述模型进行模拟、分析，达到节能设计预期目标。首先，相关人员需收集资料，整合相关信息，包括建筑材料、结构属性等要素。其次，借助建模软件等进行整合，初步形成数据库平台，模拟处虚拟建筑。最后，方可导出对应建筑信息，为绿色节能设计提供参考依据。

绿色节能设计中，应用BIM技术收集基础信息资料中，必须遵循建筑行业的相关法律规范，构建信息数据库，并保证重要信息和节能标准的一一对应。其次，建筑节能设计的模拟操作中，需根据模拟信息得到最终结果，并形成对应报告，为后续设计工作、变更工作等提供借鉴价值。此外，还可随时进行关键数据参数的变更，保证对建筑项目实施动态管理。最后，借助对比分析得到最终建筑节能设计方案。在项目进入后续施工、维护环节中，保证其在生命全周期内高效运行。

3 BIM技术在绿色建筑节能设计中的具体应用

3.1 采光模拟

为了满足建筑节能设计标准，需针对建筑体周边环境进行全面分析，计算室内采光条件后，方可设定建筑参数值，如窗地比。合适的采光密度、采光强度，可明显提高室内照明效果，同时，起到节约能源的功效。适宜的阳光可为大众生活、学习等提供良好舒适的环境，同时，适度光照可避免不良环境对眼睛的损害。生活中采光包括自然光、人工光两种形式。建筑节能设计中，需针对如何在建筑体内高效留用自然光这一要素。经由建筑设计，可将室外自然光引入室内，不但降低能耗，还可达到良好效果。

为了合理利用自然，设计中需针对建筑体的采光性进行前期分析，充分考虑房屋内部分房间因布局问题导致的采光不足、光照过强等状况。针对上述问题，可借助遮光帘进行遮挡，还可以在窗外种植树木，一方面，可阻挡夏季的强光直射；另一方面，还可起到隔音、降噪等功效。冬季树叶落掉，也不会对室内造成过度遮挡。

3.2 室内外风环境模拟

室内外风环境模拟，主要是针对室内、周边区域环境进行模拟，其中要充分考虑建筑体外温度变化、风速、风压等参数的影响。借助建筑物室内外风环境的模拟，可完成外维结构、通风结构的节能优化改造。间接降低了室内空调系统、通风系统的能耗，达到节能减排的效果。

3.3 日照、朝向分析

首先，日照方面，由于建筑体的位置不同，其所处环境便会存在较大差异，进而接收到的日照辐射强度不同。日照强度的高低会对建筑体室内采暖系统的运行负荷产生直接影响。借助日照分析，可得到对应建筑体周边日照光线变化。结合上述结果进行建筑体的设计，包括朝向、位置、布局等。此外，还可以根据不同时期日照量的大小进行方案优化。

其次，朝向分析。确定合理的建筑朝向，保证建筑体投入使用后，其使用效果、舒适度等满足实际需求。朝向合理与否，会对建筑体内部温度产生直接影响，夏季高温期间，需避免室内长期处于西晒环境；冬季低温期间，还要保证室内有一定的阳光照射，利于提高室内温度。从节能的角度分析，当房屋自身结构具有温度调节功能时，便可降低采暖、防晒等方面的投资，达到节能要求。考虑到不同区域地理位置不同，实际房屋设计中，必须充分考虑当地特殊性等进行细节分析。如部分工程项目中借助Ecotect软件进行环境分析。将施工环境参数（包括极端最高、极端最低气温等）录入软件，借助软件计算得到最佳朝向。

3.4 建筑热工分析

外围结构的节能设计工作十分关键，是建筑节能的关键部分。本文以Ecotect软件为分析工具，从外围结构出发，对建筑节能进行了详细分析。针对室内热环境的分析中，还要充分考虑热负荷、冷负荷条件。其中冷负荷与下属要素密切相关，包括室内热源的潜热、室内湿源的潜热，需充分考虑围护结构的的热和空气流通带走热量。如果得热量为负，表明发生了散热现象。当失热总量大于得热总量时，房间内部的得热量为负，即得失热量的大小对整个房间的热负荷具有直接作用。具体工程项目中，为了保证温度参数的合理性，必须考虑建筑体自身环境特点、环境因素等进行分析，判定热工分析结果后方可进行设计。如果没有制冷措施时，夏季室内温度低于室外、冬季室内温度高于室外，则表明此时外围保温隔热层起到了良好功效，但是，对于温度极端高或低地区，其室内温度和最适宜温度仍会存在一定差异，为此，必须进一步进行保温、隔热的优化。夏季高温环境下，太阳辐射会对外围护结构产生极大影响，如果围护结构隔热性差，需充分考虑室外综合温度波、室内空气温度的共同作用，否则内表面会发生高温现象。

3.5 太阳辐射分析

太阳辐射是保障大众生产、生活的重要能量来源之一。由于地球特殊性影响，各地的太阳辐射状况并不一致。建筑设计中，从绿色节能角度出发，需借助相关软件进行太阳辐射情况分析，并针对其中出现的问题进行妥善处理。太阳辐射对建筑体而言，是全年辐射，为此，必须挤时间太阳能光伏板的设计与安装，将丰富的太阳能收集起来，同时，还可为建筑体中的小功率设备发电。这对建筑体而言，不但可降低建筑体表面温度，还可以合理利用太阳能，为建筑体生活人员的生产生活提供电能。

4 结语

现阶段，绿色节能技术的开发以及引起各行各业的关注，这是未来发展的必然趋势。BIM技术应用中，可借助诸多软件完成模拟、计算，不但降低了成本，同时，还可提高建筑全过程的效率。可引领建筑行业走向更高程度。本文针对BIM技术在建筑体节能设计中的应用进行了分析，提出采光、日照、保温等设计的具体要求，借助模拟分析得到对应改进措施，从而提高了建筑体的节能设计效率。研究结果表明，合理应用BIM技术在建筑体的绿色节能设计中，可帮助相关设计人员了解更多细节问题，有效提高了施工方案的合理性、可行性。不但可以提高整个行业的施工标准，同时，利于绿色建筑节能目标的快速实现。