浅谈BIM技术在智能建筑照明系统设计中的应用——以大学城为例

温爽，李楠楠

（大连财经学院管理学院，辽宁 大连 116622）

1 概述

1.1 智能建筑

智能建筑就是利用当前较为先进的技术，将建筑物的系统、结构、管理与服务根据客户需求进行组合并至最优化。同时能够结合社会的需要，给客户提供舒适的智能化建筑环境,打造方便快捷、节能高效的生活环境。新时代科学技术发展的产物--智能建筑，其基础是由现代建筑、电脑、通讯和控制技术组成的。智能型建筑的主要优势是有效的解决了传统建筑无法自动调节内部系统管理的问题，提高了建筑物的效率和利用率。

1.2 BIM 技术

BIM 英文全称Building Information Modeling，译为“建筑化信息模型”。其主要是利用现代化数字技术表达建设项目的几何、物理和功能等信息，是支撑其建筑项目从设计、施工、销售招商、运营管理等过程的全生命周期中的设计和模拟的一门技术。BIM 技术具有立体可视化、专业协调性、性能优化性、模拟性和出图性这五大特征，打破了传统的二维世界，在构建三维模型的同时加入了时间的维度。

2 BIM 技术应用于智能建筑照明系统设计的优势

如今，随着BIM 技术的成熟发展，众多建筑专业都从BIM 技术中受益匪浅。除在行业的内在的需求，还有强大的外在推动力，都是BIM 技术能够进入智能建筑行业的重要理由。而内在需求就是要利用BIM 技术的优势考虑可以解决的问题，就目前的智能建筑的照明系统来说，结合BIM 技术具有以下几点优势：

2.1 可视化

就目前建筑设计环境而言，所涉及到的建筑结构造型与建筑内部的管线设计是不能直接以三维的形式展现，而BIM 技术提供的可视化思路，将平面角度转型到空间角度。与以往相比，复杂的建筑再不局限于对二维图纸的想象，而是将建筑从工程设计、施工建设、投入运营的整个过程进行可视化的呈现。在设计的任何阶段，便于各专业设计人员之间对建筑的沟通交流，使设计人员可以根据效果图对建筑各部分的设计效果进行修改，方便对建筑做出更多性能的优化。在施工阶段还便于业主方对建筑的进度实时了解。

2.2 过程模拟

传统的图纸都是通过CAD 绘制的，其二维平面图根本无法进行智能分析与智能模拟，对建筑的每个部分都需要单独进行计算，不但要浪费大量时间去绘图，并且粗糙的模型会使计算结果产生误差，而且实际施工中遇到的阻力无法估算。应用BIM 技术创建出的数字化信息模型，可以对项目的所有数据信息进行模拟操作、结构分析、管线冲突检查、规范检验等。不仅节省时间，还能够在保证数据准确性的同时优化设计方案。

2.3 数据关联

在CAD 图纸中图与图之间没有信息关联，一个地方的改动可能涉及到其他图纸上的大量图纸数据的修改，同时还需要修改设计相关的各项报表，工作量大而繁琐，容易产生错误还浪费了大量的时间。应用BIM 技术方可解决这一问题。可以将BIM 模型理解成一个信息库，因为BIM 技术一大的特点是存储、携带信息，其可以实时提供可靠的清单报表，例如配电盘的明细表、灯具的类型选型表等。除此之外，BIM 技术还具有关联信息的功能。应用BIM 技术还可以做到任一图纸中修改的参数都会直接反映到数字化模型中，从而可以实现自动关联更新，省时省力，还保证了准确性。

3 智能建筑照明系统设计存在问题

现阶段我国智能建筑仍处在发展期，智能建筑节能环保的理念符合我国发展需要，虽大力推进，但对难度较大的项目需要的许多技术在我国还需融合发展。但自智能化建筑流行以来，重点一直都在对智能建筑的楼宇控制系统的管理，却忽略了照明系统在建筑中的消耗占比。虽然智能化照明系统的发展已经相对成熟，但在设计上仍存在一些处于发展期的设计问题，下面就以下几点关于在智能建筑中的照明系统设计上存在的问题进行讨论：

3.1 自然光的利用率有待提高

在传统智能建筑照明系统的整个设计过程中，设计人员过于注重照明设备的布置却忽略了对自然光的合理利用。在普通的建筑中就经常因为采光不好而带来不舒适的生活或办公体验，对于自然光光线的照射范围与照射幅度也没有充分的了解。提高对自然光的利用率，是减少智能建筑照明系统布线的一条有效途径也可以显著降低建筑照明的能耗。因此，如何在智能建筑照明系统设计中充分利用自然光也是一个需要考虑的问题。本项目中的教学楼为了满足日常的教学工作，对照度常常是有很高的要求，因此自然光的利用不足，就只能用灯光去补充，就会造成严重的浪费。

3.2 管线布置错综复杂

智能建筑中的管线就像人的血管，错综复杂，其中又包括通风空调、给排水、弱电等专业所占据的空间。这些专业通常是分别进行设计，设计过程中照明系统的部分，在传统建筑上不能够对每一处多种管线的空间都详细地进行划分，只能协调起来进行大体上的空间分配。特别是照明系统有主线有分线，互相联系又各司其职，还要保证照明设备有足够的安装空间。所以，如何能在设计阶段解决好各专业间地管线布置问题，避免施工时造成返工地可能性就显得尤为重要。

3.3 照明规划不科学

规划是照明设计的基础，想要进一步完善智能建筑照明系统设计，要求设计人员在兼顾实用性的同时也不能忽略了具体的照明要求。部分智能建筑的照明设计为了追求美观效果，常常都会在建筑内部布置较多不必要的照明设备，导致建筑工程的能源消耗显著增加，这也不符合智能建筑高效节能的特点。对于这一情况，智能建筑照明设计的整体质量要想保证，就必须采取有效措施减少不必要的资源浪费。

3.4 照明设计不规范

照明系统设计具有严谨性，在智能建筑的照明系统设计中，设计人员要严格遵循有关的行业及国家规定和相应的设计要求。例如：能耗的指标、照度、水平眩光等要求。在计算相关的物理量时对很多用于照明计算的软件具有很高准确度的要求，在目前通过把图纸导入照明软件中的二维CAD 设计环境中，将底图作为参照，再根据底图进行二次建模、置入灯具，最后得出计算结果。还有一些设计师为了节约时间，经常仅凭工作经验进行计算，就无法保证设计的规范性。

4 基于BIM 技术下的智能建筑照明系统设计——以大学城项目为例

随着社会的发展，人们对于智能化的要求越来越高，根据全国高校普遍存在的用电浪费严重的情况，因此选择合理的照明和其他设备互相联动的设计方案很有必要。本项目中的大学城从智能控制和有效节能为出发点，在传统的照明系统设计的概念下，结合BIM 技术和项目的实际情况，对其照明系统的设计结合BIM 技术智能控制功能进行详细说明。给师生打造一个具有智能控制和有效节能的建筑环境。解决了传统照明设计中出现的照度不足、耗电严重的情况。

4.1 各专业间协同设计

在传统的楼宇控制系统中，一般只包括网络、消防、综合布线等子系统。但如今建筑智能化系统包含的子系统越来越多、越来越错综复杂，因此照明系统的设计要求也从另外一方面被大大提高。因为管线的错综复杂，特别是其中的智能照明系统，其线槽难免会与其他专业系统的线槽排布在同一空间、同一高度内，管线间极易产生冲突。而通过BIM 技术可以对其建立的模型进行设置，就可以更立体清晰方便的查看其它专业系统线槽的位置，设计到其位置的修改重布，方便及时与其他专业的相关设计人员沟通，将线槽合理地进行排布，减少后期调整产生的不必要的麻烦。

4.2 智能建筑照明系统管线模拟设计

传统的智能建筑有管线布置复杂的问题，对于本项目中的教学楼来说，一层有很多教室，那么就意味着管线多且杂，那么利用BIM 技术强大的建模功能，为智能建筑进行模拟设计，就可以实现直观的数字化管理。以模型的形式展示并对照明系统的管线做出精准定位，使设计出的系统管线的布线情况一目了然，不仅能够较为精准的预判出实际施工中可能出现的问题，便于及时修正方案计划，还能帮助项目施工人员掌握施工现状以及一些所需数据，使设计更加合理。

4.3 提高设计质量减少资源浪费

对于不同的需要设计的照明方案应不同，例如本项目中的图书馆，由于同一层的阅读区、藏书区、计算中心对于照度的要求有高有低，因此在照明系统的设计时应有所调整，对于这种同一楼层的，目前只能呈现出来某一个区域或角度内的照明情况的效果图，但无法准确的了解在项目完工前的全部情况。而通过BIM 技术可以展现一个“全三维”的立体全面的虚拟的光环境，设计人员可以看到每个区域的照明情况，能够及时发现问题并准确修改方案，提高了智能建筑照明系统的设计质量。此外，这种全三维的设计模式，可以使这种智能化照明系统的模型被更直观的看到，不论是对设计的深化还是之后的施工都提供了便利。

4.4 智能照明系统的一体化设计

除进行有关照明设计的计算外，还需提供给业主相关的照明效果图，在国内主要通过两种方法制作效果图：一、利用三维建模软件，如3DMAX建立模型。二、利用PS 选色。这两种方法费时费力，往往不能达到最好的效果。应用BIM 技术能够很好地解决以上两种方法存在的弊端，并且功能还有所扩展。使用BIM 技术手段建立的模型对设计中的要求近乎完整的得到了表达，构成建筑表面材质的光学属性以及光源的信息等。与传统的平面设计的不同是，在原有的基础之上，还可以对表现效果进行渲染，或者是将软件融入在BIM 技术之中，实现将照明设计出图、计算、渲染等必备以及实用的参数及数据表现出来。实现了资源整合，提高了工作效率。

5 结语

BIM 技术凭借着自身的设计理念新颖、信息化程度更高、纵向范围更深、包含度更广以及三维特性更强大等优势，必将会刮起一场建筑行业的信息革命风暴。过去及未来的趋势证明该项技术的应用程度会如同涟漪一般会扩散的越来越广，随着技术手段的优化以及需求的多样性，BIM 技术的应用在我国会日益成熟。充分展现BIM 技术在该项调研中的优势，摆脱了传统的二维图纸、符号示意等表达方式，使智能建筑照明系统设计的模式得到了升华，逐步实现了BIM 技术贯穿整个智能建筑照明系统，进入到了一个新的纪元，为后期施工及管控带来了很大的便利。