建筑能耗模擬探究
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1傳統(tǒng)能耗模擬分析存在的缺陷
傳統(tǒng)的能耗模擬分析存在的缺陷主要體現(xiàn)在三個方面：（1）只能在建筑設計方案生成后進行能耗模擬分析；（2）模擬分析工具的選取有限；（3）最終模擬結(jié)果與現(xiàn)實情況之間存在較大的誤差。造成建筑能耗偏大的主要原因之一就是沒有在方案設計前進行合理準確的模擬分析，這一點從前文概述的空調(diào)的耗能問題可見一斑。建筑能耗模擬的設計具有優(yōu)越性，但這在傳統(tǒng)能耗模擬分析中難以體現(xiàn)。因為傳統(tǒng)能耗模擬的分析一般發(fā)生在施工前期，如若模擬結(jié)果顯示能源消耗巨大，那之前的設計方案就要進行大幅的修改，另外二次施工的過程也是相當繁復。并且傳統(tǒng)的能耗模擬分析沒有適用于設計方案階段的分析軟件，無法做到通過數(shù)字化信息進行真實信息的模擬和對現(xiàn)實的建筑行為的預測。BIM技術的出現(xiàn)，不僅有效解決了上述傳統(tǒng)能耗分析的問題，還優(yōu)化了設計方案和施工的效率。
2BIM技術的基本特征
BIM的全稱是BuildingInformationModeling,普遍把它翻譯為建筑信息模型或信息管理。簡單來說就是利用建筑工程中的相關數(shù)據(jù)信息作為基礎，一項基于3D模式的運行軟件，能夠輔助建筑設計，通過對數(shù)字信息的模擬結(jié)果演示出建筑工程本身的真實信息。達到信息數(shù)字化、遠程監(jiān)工、數(shù)據(jù)全方位分析、建筑實施管理等目的。BIM技術在現(xiàn)階段，是很多大型建筑企業(yè)首選的工程設計工具。因為它不僅僅能夠?qū)?shù)字化的信息進行提取，還能對數(shù)據(jù)進行適當?shù)膽谩Ｔ诮ㄖこ痰恼麄€周期中，BIM技術可以將建筑物的信息模型與管理模型進行匹配，并通過參數(shù)規(guī)則對信息進行調(diào)整，這使得建筑信息模型可以在一定范圍內(nèi)預測在實際建筑過程中可能發(fā)生的建筑行為，從而提高設計階段的工作效率，降低施工階段的工作風險。BIM技術的基本特征主要包括以下幾點：
2.1可視化
可視化即“所見所得”。對整個建筑行業(yè)來說，建筑行為的發(fā)生與BIM技術的可視化有著直接聯(lián)系，它直接反應了建筑設計初期所存在的基本問題。
2.2BIM技術的模擬性
與傳統(tǒng)建模設不同的是，BIM技術不僅能設計出建筑物的基礎模型，還能對施工現(xiàn)場可能發(fā)生的諸多意外情況進行模擬操作。
2.3優(yōu)化性
建筑設計本身就是一個不斷改進和優(yōu)化的過程，由BIM技術衍生出的各種優(yōu)化工具也能基本解決復雜項目的簡化，時運行更加迅速。
2.4協(xié)調(diào)性
在建筑工作中，一旦建筑項目的一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就需要將建筑設計的相關參與人員召集起來，進行協(xié)調(diào)溝通，找到問題源頭，并將已發(fā)生事故的風險降到最低，想辦法進行補救。協(xié)調(diào)性作為BIM技術中的重要內(nèi)容，可以通過信息共享有效協(xié)調(diào)各參與方的設計方案，找到問題的最優(yōu)解。
2.5BIM技術的可出圖性
可出圖性并不是建筑初期常見的一張圖紙，而是在可視化、模擬行、優(yōu)化行、協(xié)調(diào)性的基礎上，為業(yè)主提供綜合且系統(tǒng)的圖紙。BIM技術的基本特征，在建筑設計的不同方向發(fā)揮著不同的作用，它將一個建筑工程的諸多參與方通過同一個平臺進行信息共享和模型設計，更加有利于建筑的初期開展和后續(xù)問題處理。
3BIM技術在建筑能耗模擬設計中的運用
BIM技術在建筑能耗模擬方面的應用只是BIM技術在整個建筑周期中的一部分，對整個建筑項目來說，BIM建模包含了建筑所需要的全部信息，這樣專業(yè)設計人員在方案設計階段就能對建筑整體進行更加全面的性能分析。例如：建筑負荷的選定、采光和通風問題等。這在一定程度上，提高了節(jié)能設計的效率，將模擬結(jié)果靈活運用在施工階段，發(fā)揮了BIM技術的優(yōu)勢，促進了我國高效節(jié)能的發(fā)展。
3.1運用在建構(gòu)設計方面
BIM技術在建筑能耗模擬設計中的運用首先體現(xiàn)在建構(gòu)設計方面，其通過參數(shù)自動化和模型集成化可以實現(xiàn)在設計環(huán)節(jié)的基本建構(gòu)功能。基于BIM技術的參數(shù)自動化主要表現(xiàn)在兩個方面：（1）利用設計的參數(shù)對數(shù)據(jù)庫進行讀取與存儲，并實時更新數(shù)據(jù)，達到反饋的效果，使得后續(xù)工作的發(fā)展有具體的方向，有利于技術人員高效解決參數(shù)不匹配的問題。（2）在新形成的建構(gòu)模型中也能自動轉(zhuǎn)換成與之匹配的參數(shù)，并可以與原有的設計體系完美整合，形成互補的參數(shù)原則，使得節(jié)能建模設計與實際施工之間形成緊密聯(lián)系。模型集成化：參數(shù)的自動化在一定程度上影響了設計的內(nèi)部集成模型，因為在能耗模擬中，BIM技術可以根據(jù)不同的參數(shù)規(guī)則形成最優(yōu)的集成模型，使每個單元的信息更加準確具體。再者，在建構(gòu)設計時，BIM技術通過數(shù)字化信息的處理，可以對建構(gòu)系統(tǒng)進行全面系統(tǒng)的評價，這些數(shù)據(jù)都將作為參考，規(guī)避設計人員的簡單人為失誤，對內(nèi)部模型的集成形成有利條件。其對同類數(shù)據(jù)模型的分析和組合，也能在一定程度上，提高技術人員的工作效率。
3.2運用于建筑結(jié)構(gòu)與場地分析
建筑節(jié)能模擬設計的可行性不僅僅取決于建筑工程項目本身，還與建筑工程所處的地段有著很大關聯(lián)。場地的地質(zhì)、水質(zhì)、居民和交通情況等都會給能耗模擬設計產(chǎn)生一定程度上的影響。而BIM技術可以做到與地域信息系統(tǒng)相結(jié)合，對建筑工程所選擇的場地進行實際模擬，并會生成虛擬的環(huán)境，在此構(gòu)建符合工程量的模型。這樣不僅能夠全方位分析出建筑場地的優(yōu)勢和劣勢，幫助選擇最優(yōu)的建設地點，還能使建筑結(jié)構(gòu)與所處環(huán)境彼此適應，從而使建筑的整體效果達到最佳，保證了設計的合理性與可操作性。
3.3運用于建筑結(jié)構(gòu)性能分析
建筑的能耗模擬并不是把各個部分的能源消耗提取出來一一排列，而是將每個部分的信息等進行有機組合，整合為一部分。建筑能耗模擬的目的無外是節(jié)能，BIM技術對建筑性能分析的運用，既能達到節(jié)能，也能使建筑的最終整體效果合理美觀，且其穩(wěn)定性和抗震性等都符合建筑的對應標準。傳統(tǒng)的性能分析，需要投入大量的人力、物力，花費時間去演算各種公式，才能得出分析結(jié)果，且分析結(jié)果與實際結(jié)果存在一定誤差，會對建筑結(jié)構(gòu)性能的良好帶來一定影響。反觀基于BIM技術的設計模擬，只需將構(gòu)建出的模型信息利用性能分析軟件進行導入和演示，便可迅速精準地獲得分析結(jié)果，技術人員也可根據(jù)分析數(shù)據(jù)進行建筑結(jié)構(gòu)性能的改善和升級，進而減少能耗模擬的工作量。
4運用BIM技術所存在的問題
4.1缺乏標準體系
在建筑能耗模擬中運用BIM技術的手段目前還處于探索階段，各個國家及地區(qū)還沒有與之對應的具體行業(yè)規(guī)范，設計項目的標準體系和執(zhí)行政策還處于調(diào)研或協(xié)商的環(huán)節(jié)。BIM技術的信息化和集成管理化，急需行業(yè)建立標準規(guī)范的體系，以降低風險。
4.2BIM成本相對較高
利用BIM技術進行建筑能耗模擬需要高昂的資金運轉(zhuǎn)，而且對技術人員的專業(yè)性要求和設備的硬性需求較高，因而還需要把一定的資金投入到人員培訓和設備購買上，并且要對設計軟件不斷優(yōu)化更新。值得一提的是BIM的存檔問題造成許多企業(yè)的困擾，要想根本解決這個問題，就要更新相關硬件的配置。BIM技術在現(xiàn)階段來說，需要投入的成本較高，一些發(fā)展中或剛起步的企業(yè)很難直接引入。
4.3軟件更新迅速帶來的技術問題
隨著經(jīng)濟發(fā)展和建筑能耗模擬問題的不斷攻克，BIM技術或?qū)⒂瓉韼p峰期，而科技的發(fā)展，網(wǎng)絡技術的更迭，對于設計軟件本身而言，肯定會存在一定缺陷。軟件開發(fā)與實際不適用，模擬結(jié)果的誤差，以及在技術經(jīng)驗上的要求等。目前BIM技術的運用跟不上日益增長的市場需求，要突破這些技術問題，仍需不斷嘗試和探索。
4.4市場競爭愈演愈烈
整個建筑行業(yè)，因BIM技術的推廣逐漸變得透明，其降低生產(chǎn)成本和減少浪費的優(yōu)勢，從另一個角度來看，也影響了相關企業(yè)的利潤，甚至會影響整個行業(yè)的利益。沒有引入BIM技術或?qū)IM技術運用還停留在表面的企業(yè)，在激烈的市場競爭中將被淘汰。BIM技術或?qū)⒆鳛槠髽I(yè)發(fā)展的必要條件，成為參與市場競爭的一條鐵則。
5結(jié)束語
BIM技術是以信息參數(shù)為基礎建構(gòu)的設計體系，具有較完善的共享機制和較強的協(xié)調(diào)性，為建筑工程設計和階段性施工提供信息模型，使施工的各個參與方內(nèi)部一致，進而降低建筑的生產(chǎn)成本，是建筑設計乃至整個建筑業(yè)未來的主要發(fā)展方向之一。綜上所述，建筑的結(jié)構(gòu)設計之所以越發(fā)重要，是因為現(xiàn)階段我國的建筑數(shù)量不斷增多，其所帶來的能源消耗巨大，因此進行科學的能耗模擬設計，不僅能節(jié)能和減少浪費，還能夠保障國家和人民的利益及人身安全。盡管現(xiàn)階段的BIM的技術運用仍有許多問題有待解決，但立足于長遠發(fā)展的角度來看BIM技術的發(fā)展將超過電腦對建筑行業(yè)的影響，其逐漸完善的標準體系將為建筑設計提供堅實的理論基礎，為建筑設計的應用和相關技術的推廣貢獻力量。
參考文獻
[1]曾旭東，趙昂.基于BIM技術的建筑節(jié)能設計應用研究[J].重慶大學學報（自然科學版）,2006,28(2):33-35.
[2]曾旭東，譚潔.基于參數(shù)化智能技術的建筑信息模型[J].重慶大學學報（自然科學版）,2006,26(6):107-110.
作者：周昊 毛明慧 劉釩 單位：吉林建筑科技學院
