绿色建筑节能设计中BIM技术应用分析

2023-03-10赵宁霞刘宁

建筑与装饰 2023年2期

赵宁霞刘宁

1. 中国中建设计研究院有限公司山东分公司山东青岛 266000；

2. 博世动力总成系统有限公司青岛分公司山东青岛 266000

引言

对于绿色建筑节能设计工作而言，目的在于减少对能源的消耗，降低对环境的污染。将BIM技术应用到绿色建筑设计中，能够为设计本身提供更多方便，同时利用现代计算机技术能够实现设计的可视化操作，对于改善我国的建筑设计水平，推动行业的发展都具有非常重要的现实意义。

1 BIM技术概述

1.1 概念

BIM技术是建筑模型技术的简称，在工程设计时通过构建相应的模型，能够为设计优化与施工提供便利条件。在应用BIM技术时，不仅可以呈现出建筑内部结构情况、材料情况、性能情况以及设计信息情况的信息数据。同时还能进一步明确施工顺序、施工进度、施工质量，使工程中的各项逻辑关系更加清晰。利用现代计算机技术，将BIM技术应用到绿色建筑设计中，能够提升数据的智能分析水平，对于提高设计工作效率具有非常重要的意义。

1.2 BIM技术的优势

第一，可视化。这是BIM技术的重要基础，在具体应用时需要借助相应的软件，根据实际的管理方案、施工管理措施建立相应的模型，从而对设计的方案进行准确性和适用性的分析与判断，如果发现问题，可以通过对数据参数的调整，完成施工方案的优化工作。这种技术可以三维展示模型，进行可视化处理，这也是该技术的重要优势。第二，协调性。建筑工程的设计与施工本身相对复杂，涉及的内容较多，因此管理人员需要对施工设计进行辨别，从而有效降低施工过程中的风险。BIM技术的应用，还能完整呈现出工程具体的管理措施，这对于发现管理过程中存在的问题，提升措施的针对性与有效性，改善管理系统协调性水平具有重要意义[1]。第三，低成本。绿色节能角度开展建筑设计工作，可以显著降低资源消耗。设计环节中应用BIM技术，提高设计效率，确保设计方案的经济性与合理性，避免出现设计变更，有效降低设计及施工的成本费用。同时，BIM技术可以全面搜集各类数据信息，顺利实现集成化管理，控制施工成本与资源能耗，达成双赢的目的。第四，优化性。合理利用BIM技术，能够有效解决建筑工程设计中存在的问题。在BIM模型中，包含全面的数据信息，这些数据本身具有一定的复杂性，因此利用BIM技术能够对数据进行快速分析，优化内容与流程，降低工程项目的施工难度。

2 BIM技术在绿色建筑节能设计中的应用原则

2.1 建筑绿色节能设计的重要性

当前我国建筑行业的各项建筑设计技术种类繁多，尤其是以绿色环保节能为原则的设计得到了全面的推广和应用，这也为我国相关政策的落实与贯彻奠定了坚实的基础。在设计过程中采用绿色节能手段进行优化，能提高对建筑空间与结构的完善，为人们提供更加健康舒适的环境，同时也不会对生态环境产生破坏。

现阶段很多城镇化在建设过程中通过引进绿色节能的设计理念和设计手段，将整个社区打造成更加优质的社区管理环境，以此来为居住的用户提供更加舒适的生活环境。所以说，要想确保城市的可持续绿色发展，必然需要在建筑设计过程中充分加入各项建筑节能措施，避免对建筑施工材料的浪费和过度使用，选择绿色环保的建材，实现建筑行业的可持续稳定发展，对于企业的经济效益和未来发展也有重要的作用[2]。在社会的发展过程中，建筑工程是城市发展水平的重要象征。随着我国城镇化的进一步发展，工程项目数量不断增加传统施工技术造成的资源浪费问题越来越严重。加上我国人口的人口众多，资源短缺问题逐渐显现出来。在这种背景下，在建筑行业应用绿色节能理念，可以有效提升资源的利用率，扩大建筑行业的综合效益。

2.1 应用原则分析

2.2.1 因地制宜的原则。在应用BIM技术时，需要注意因地制宜，根据绿色建筑项目周边环境、地质气候条件以及生态环境特点开展设计工作。还应该提前做好相关水文资料的整理工作，为工作开展提供支撑。在设计过程中，工作人员需要贯彻落实生态环境保护理念，降低建筑施工对生态环境的影响[3]。

2.2.2 规范性原则。为保证设计水平，在应用BIM技术时务必要遵循规范性原则。对于建筑工程项目而言，在完成节能设计工作后，需要上交到有关部门进行审核，确保节能设计能够满足有关的施工规定。

2.2.3 操作性原则。将BIM技术应用到绿色建筑节能设计工作中，需要重视遵循可操作性原则。具体表现在以下三个方面：第一，三维数字技术的应用；第二，节能设计的信息建模处理；第三，仿真技术的应用。利用数据化形式可以对模型的参数进行调整，及时发现设计过程中存在的问题，从而提升数据设计的准确性。还能对参数之间的内在联系进行分析，提升建筑的节能设计水平。

3 BIM技术在绿色建筑节能设计中的应用

绿色建筑节能设计中应用BIM技术，需要综合考虑各方面因素，切实发挥BIM技术的优势，提高绿色建筑节能设计质量。具体可以从以下几方面展开。

3.1 采光设计方面的应用

在建筑工程项目中，采光的设计是非常重要的一部分内容，采光设计会直接对建筑的室内温度变化以及建筑的舒适度造成影响。在绿色建筑节能设计中，合理进行采光设计，能够有效降低对电力资源的消耗。在具体进行采光设计时，需要充分考虑建筑项目的位置、朝向、具体的面积、日照时间以及窗户材质等方面的影响。在传统的工程设计中，采光设计重视选件，这种设计方式虽然能够满足实际住户的需要，但对自然光的应用考虑较少，并且难以保证空间光线的层次感，导致采光设计过于单一，无法在建筑使用过程中实现节能的目标，这与当前的环保节能可持续发展理念不相符[4]。

应用BIM技术进行绿色建筑节能设计，能够充分根据建筑工程项目的具体情况，使用现代计算机技术对建筑的空间情况、采光数据进行收集分析，还能充分考虑采光的面积以及窗户玻璃的材质，通过精准的计算，为节能设计工作提供具体的数据信息。这种设计方式本身具备一定的智能性，可以借助虚拟光源模拟进行室内调节，对室内的采光情况、敏感度以及舒适度进行全面分析。利用设计的模型，能够根据外界不同时段的阳光变化，对采光情况进行分析。从而不同角度入手，绘制出节能与光源变化图，为业主了解采光设计提供更多的便利条件。

3.2 外墙保温设计中的应用

挤塑板、保温砖是外墙保温设计中常用的设计材料。在外墙保温设计中应用BIM技术，通过对数据进行及时测量和计算，不能够提升保温数据的精准度，还能在施工过程中提升材料的利用率，降低不必要的资源浪费。通过将外墙自然温度进行引导汇集处理，能够改善墙体的保温效果，为施工节约更多的材料资源[5]。

3.3 给排水设计的应用

在绿色建筑节能设计中，给排水设计也是需要重点考虑的方面。给排水设计对建筑能源消耗、建筑总体质量以及业主使用的便捷性具有直接影响。将BIM技术应用到给排水设计中，能够改善传统设计方式中排水设计不足的问题，具体需要做好以下3个方面的工作：

第一，在给排水系统节能设计工作开展时，需要重视协同设计，提升设计工作的综合水平。利用BIM技术能够构建真实的给排水管道模型，从而更加直观地呈现出给排水管道的设计结构，还能对水流量进行准确计算，并对水流量的变化进行动态分析。对于高层建筑而言，可利用BIM技术的优势进行水压模拟测试，根据测试的结果能够为高层建筑的给排水施工提供更多的节能建议。在满足业主用水的前提下，利用BIM技术还能对建筑中可能造成的浪费与污染进行预测分析，根据实际情况制定相应的措施，从而提升绿色建筑节能设计工作的综合效益[6]。

第二，应用BIM技术对相关材料数据进行整合分析，尤其是对节能设计部分的资料，可以通过筛选处理，为节能设计提供更多的参考依据。根据建筑工程项目中的给排水管道布局以及模拟方案，形成管道模型，通过对模型的分析，可以快速发现设计中的管道问题，并对管道设计方案进行调整，从而延长管道的使用寿命。

第三，在实际工程中，给排水系统的节能设计工作还包括附属设计内容。利用BIM技术能够通过数据模拟，对管道的施工安装进度进行模拟，提升施工进度的控制水平，保证每个环节的施工质量和施工速度，有效避免资源的浪费。

3.4 做好消防疏散设计

在高层建筑中，布置安全疏散路线时，需要保证简单畅通的原则。在走道内不能设置阶梯、管道以及门槛等障碍物。通常情况下，在靠近电梯的位置设置相应的疏散楼梯是比较恰当的。如果出现火灾，人们通常会习惯性按照平时的出行路线进行逃生，在电梯旁设置安全通道，能够节约人们的逃生时间。需要注意的是，还应该避免疏散楼梯与消防电梯合用一个凹廊作前室。保证消防工作人员和逃生人员有序进退场，避免给消防扑救和安全疏散造成重大影响。

在进行疏散设计时，要尽可能地保证楼梯的通畅性，要对其进行全面的标注，以提升安全疏散的设计质量，尽最大限度地保证建筑疏散设计的安全性。另外，在建设的过程中，要将楼梯间尽可能地靠近外墙，这样才能为高层建筑的安全疏散设计提供更加便利的条件，同时也要对其进行采光以及通风的设计，以此来保证在建筑内部发生火灾的情况下可以通过通风设计有效地缓解火灾的严重程度，并为人员的疏散工作提供时间，进而从根本上保证安全疏散设计能够发挥应有的作用，这对于促进我国高层建筑的发展有着非常积极的作用。

3.5 电能利用设计的应用

BIM技术的应用，可以充分利用现代计算机软件的优势，对建筑的综合管线布局、电能利用以及设计效果等方面进行全面分析，并形成电力能耗数据测算报告，还能对建筑造成的有害气体进行计算分析。对绿色建筑群进行量化模拟处理，能够突破传统设计的局限，做好生态污染分析工作。具体可以利用BIM技术做好周围环境的综合分析，做好负载力的计算工作，有针对性地调整用电方案，从而提升电力设计的节能效果。在布线设计时，可以通过添加虚拟电子设备做好模拟演示工作，从而进一步测试布线设计的合理性，这对于提高管道设计水平，改善绿色建筑电能节约效果具有重要意义。