BIM 技术在绿色建筑节能设计中的应用

刘玉丁

摘 要：随着环境保护、绿色节能等理念的不断深入，建筑行业不断深化改革，使得绿色节能设计逐步融入建 筑设计。建筑信息模型技术凭借其模拟分析、建模、可视化及数据传输等功能，在绿色建筑节能设计中得到 有效应用，并带来了良好效果。本文从建筑信息模型在绿色建筑节能设计的应用概述、应用原则及应用措施 3个方面出发，对其在绿色建筑节能设计中的应用展开研究，进而提升绿色建筑节能的效果。

关键词：绿色建筑;节能设计;建筑信息模型（BIM）技术

中图分类号：TU17;TU201.5              文献标识码：A                  文章编号：1003-5168（2021）31-0084-03

Application of BIM Technology in Green Building Energy

Conservation Design

LIU Yuding

（Harbin Huade University，Harbin Heilongjiang 150025）

Abstract： With the continuous deepening of concepts such as environmental protection and green energy conserva tion， the construction industry continues to deepen reforms， and green energy-saving design has been gradually inte grated into architectural design. BIM technology has been effectively applied in the energy- saving design of green buildings by virtue of its simulation analysis， modeling， visualization， data transmission and other functions， and has brought good results. In this paper， the application of BIM technology in green building energy-saving design is summarized， application principles and application measures， and the application of BIM technology in green building energy-saving design is studied to improve the effect of green building energy-saving.

Keywords： green building energy;conservation design;Building Information Modeling（BIM） technology

1 BIM 技术在绿色建筑节能设计中的应用概述

目前，建筑信息模型（Building Information Modeling， BIM）技术已经十分成熟，在绿色建筑节能设计中的应用 日趋广泛[1]。BIM 技术主要是在掌握建筑资料的基础上，通过计算机构建模型，通过三维可视化功能，可以将工程项目的结构信息、性能信息、材料信息及设计信息等输入软件，还可以通过 BIM 5D 将工程项目的施工工序、进度、质量及成本等目标进行关联，进行全面的数据分析[2]。当工程的某一因素改变时，其他数据会随之改变，进而保证数据分析的完整性，实现全目标管理。此外，BIM技术在绿色建筑节能设计过程中可以实现全寿命管理。在工程项目的前期决策阶段、设计阶段、施工阶段及后期运行维护阶段，工作人员都可以借助 BIM 技术的全寿命周期 管理（如图 1 所示）为建筑节能设计提供全面的数据信息，并可以掌控参数，有效提高绿色建筑节能设计效率和 设计水平。

2 BIM技术在绿色建筑节能设计中的应用原则

结合绿色建筑节能设计的特点，采用 BIM 技术应遵 循因地制宜、规范性及操作性原则[3-5]，以保障节能设计 的良好效果。

2.1 因地制宜原则

要达到节约资源、环境保护的效果，在进行绿色建筑节能设计过程中，应充分结合工程所在地的环境特点，因 地制宜，采用 BIM 技术进行节能设计。这要求设计人员 全面掌握工程所在地的地质水文等资料，在充分分析地 域特点的基础上，利用所在地的地质水文环境和物种分 布情况展开设计。采用因地制宜原则可以有效降低对生态环境的破坏，起到一定的环境保护作用。

2.2 规范性原则

为有效提高设计水平，采用 BIM 技术进行绿色建筑 节能设计时应严格遵循规范性原则。第一，设计前应收 集准确完整的数据资料，由专业人员进行检查和审核，确保基础性数据的规范性。第二，设计过程中应严格遵循绿色建筑节能设计的相关规范、标准，从而为施工阶段提供科学的依据。第三，采用 BIM 技术进行节能设计，应在结合工程实际情况的基础上撰写完善的设计规程，进而保障节能设计具有良好的可施工性和可操作性，并利用BIM 技術为施工过程提供范本。在满足设计标准的基础上，尽可能实现人与自然、工程与环境的有效结合[5]。

2.3 操作性原则

操作性原则指的是采用 BIM 技术进行绿色建筑节能设计过程中应充分利用三维数字技术创建建筑信息模型，并通过仿真技术完整准确地模拟工程信息，进而为施工阶段提供可靠的信息。此外，采用 BIM 技术的数据化形式可以将设计模型直观展现出来。设计师也可以直观把控工程结构和相关参数，进而进行创新性技能设计。在参数化设计阶段，设计师应遵循操作性原则整合数据信息，借助 BIM 技术关联各个参数，在达到绿色节能设计要求的基础上，尽可能为施工提供便利。

3 BIM技术在绿色建筑节能设计中的应用措施

3.1 做好设计前的准备工作

为节约资源、保护环境，设计前期阶段应进行科学评估。借助 BIM 技术可以模拟室外阳光的分布情况、光照 强度及辐射范围，并结合模拟情况充分利用太阳能进行 整体的优化设计，实现对太阳能资源的有效利用。采用BIM 技术分析室内采光，充分利用自然光来降低照明的能源消耗量。为有效避免机电管网错乱带来的问题，设计的前期阶段应采用 BIM 技术进行机电管网检测，将可能出现的问题扼杀在摇篮。结构热工性能一级室内环境是节能设计的重要部分，在设计前期阶段应将相应数据导入建筑信息模型，并结合规范性原则进行设计。因此，在绿色建筑前期设计阶段应充分利用 BIM 技术进行采光模拟、室内外风环境模拟、日照朝向分析、热工分析和太阳辐射分析，有效结合工程所在地的环境特点，因地制宜，充分利用自然资源，进而达到降低能耗、节约资源的效果。

3.2 BIM 技术在方案设计中的应用

3.2.1 采光设计。采光设计是绿色建筑节能设计的 重要部分，直接影响建筑的舒适性和室内温度。在进行 采光设计时，应结合设计前期模拟分析进行采光设计，在充分利用日照的基础上进行窗户的材质选择和户型设计。借助 BIM 技术的数据分析、建筑空间及采光数据分析等手段，为节能设计提供完整科学的数据信息，有助于展开智能化采光设计构图，再结合虚拟光源动态性调整技术进行采光度和敏感度分析。此外，结合不同时间段光照的变化情况进行三维展示，使得设计人员可以更加直观地选择灯具，并综合光源和照明系统，采用 3D 模拟功能来展示節能采光设计效果图。

3.2.2 围护结构设计。绿色建筑围护结构设计包括 外墙设计、门窗设计及建筑顶部设计等方面。目前，绿色建筑节能多采用外墙保温砖、挤塑板等进行外墙保温设 计。为有效提高外墙保温节能设计效果，应结合 BIM 技 术进行外墙保温砖模式下的墙体荷载计算、外墙保温层数据信息及外层数据的计算等。通过 BIM 技术掌握外墙外保温各部分的荷载分布情况，有助于系统进行设计元素的配置，保障外墙支撑结构的均匀性。此外，为有效防止外墙保温发生冷桥，设计过程中应采用 BIM 技术进行冷桥测算，进而制订更加完善的绿色节能设计方案，达到外墙外保温的良好效果。

建筑顶部节能设计主要包括坡顶、平顶、高平顶及一级流线型平顶等的设计。在进行屋顶节能设计时，应从屋顶的坡度、材质、颜色及保温层等方面入手[6]。通过科学合理的设计，达到冬暖夏凉的效果，即冬天能够尽可能降低室内热量的流失，夏季能够降暑隔热，通过节能设计降低室内温度所受外部环境的影响。门窗设计除考虑采光以外，还应充分考虑通风和保温性能，因此应科学控制绿色 建筑的窗墙比，进而达到围护结构的节能效果。

3.2.3 给排水设计。给排水设计是绿色建筑节能设 计的关键环节，直接影响建筑能耗和工程质量。在给排 水设计过程中，应充分利用 BIM 技术提高设计效果。第 一，采用 BIM 技术进行给排水系统的节能、平面和系统的协同设计，建立给排水管道三维模型，并准确计算水流量，对水流量进行动态分析。在达到建筑用水量需求的前提下，预测给排水系统可能造成的污染情况和资源浪费，结合预测数据制定预防措施，提高给排水系统的节能 效果。第二，整合分析前期收集的大量数据，经过精确计算和专业筛选，为给排水系统的技能设计提供详细参考，进而制订管道布局模拟方案，采用 BIM 三维立体设计构建给排水模型，并通过三维可视化和碰撞检查功能提前找到设计中的冲突，进而进行方案调整，有效提高给排水系统的节能效果和使用寿命。第三，在进行给排水附属部分设计时，采用 BIM 模拟技术模拟安装进度，通过四维技术实现给排水系统及其附属部分的进度控制，确保每一个环节都能顺利展开，进而避免给排水系统的污染和能源浪费，实现可持续发展。

3.2.4 室内环境设计。在进行室内环境设计时，应 充分发挥 BIM 设计的优势，营造良好的室内环境。通过 BIM 技术的模拟功能，模拟自然通风情况，结合绿色建筑 模型的模拟效果，适当调整室内通风口的位置及尺寸，进 而提升室内空气的流畅度，充分利用自然通风来降低能 源的消耗[7]。结合 BIM 技术的室内布局模拟功能全面分 析室内布局的数据信息，结合绿色建筑节能设计标准进 一步完善室内布局设计。

3.2.5 电能利用设计。为有效提高电能利用设计效 果，在进行绿色建筑节能设计时，应结合 BIM 技术进行能 耗的全面分析，有效计算生态环境中有害气体的含量，进 行绿色建筑群的亮化模拟，结合生态环境特点展开电能利 用设计，并对电气设备的安装和布局进行模拟演示，确保 线路布局的科学性和规范性，提高节能水平。

在绿色节能设计过程中，还应科学选择建筑材料，即 结合 BIM 技术选择能够与施工进度有效结合的有利于循 环经济的建筑材料[8]。建筑材料应符合绿色节能标准， 满足节能设计要求，在满足规定的安全节能和环境保护效果的基础上，尽可能降低对周围环境的影响。

4 结语

采用 BIM 技术进行绿色建筑节能设计时，应严格遵 循因地制宜、规范性和操作性原则，在满足绿色建筑节能 设计标准的基础上，结合 BIM 技术的环境模拟、信息化及 三维可视化等功能，进行采光设计、外墙保温、给排水、室 内环境及电能利用等方面的绿色节能设计。借助 BIM 技 术设计方案具有的灵活性，不断进行调整和完善，以提高 绿色建筑节能设计的科学性和有效性。

参考文献：

[1]孙兵 .BIM 技术在节能建筑结构设计中的应用[J]. 新型 建筑材料，2020（9）：186.

[2]何军峰 . 基于绿色 BIM 理念的多层建筑节能设计分析[J].  低碳世界，2021（9）：150-151.

[3]王坤 .BIM 技术在绿色建筑节能设计中的应用[J]. 住宅 与房地产，2021（24）：84-85.

[4]陈召明 . 绿色建筑节能设计中 BIM 技术应用[J]. 建筑技 术开发，2021（13）：139-140.

[5]黄燕燕 .BIM 技术在绿色建筑工程管理中的应用[J]. 中 国建筑装饰装修，2021（4）：46-47.

[6]袁园 .BIM 在预制装配式建筑住宅设计中绿色节能的应 用分析[J]. 建筑技术开发，2021（6）：147-149.

[7]邓慧霞 . 绿色建筑节能设计中 BIM 技术应用探讨[J]. 四 川水泥，2020（12）：83-84.

[8]范凯兴 . 基于 BIM 技术的绿色建筑节能设计应用探讨[J].  中国设备工程，2020（21）：203-204.