綠色建筑節(jié)能設計BIM技術應用
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摘要：BIM技術在現(xiàn)代建筑設計中有著廣泛的應用，能夠?qū)⒃O計成果通過三維立體的方式展示出來，也可以為綠色建筑技術和建筑設計的融合提供良好支撐，幫助設計人員把握建筑設計中的每一個細節(jié)，保證設計方案的合理性和可行性。本文從BIM技術的特點出發(fā)，結(jié)合具體工程實例，就BIM技術在綠色建筑節(jié)能設計中的應用進行了分析和探討。
建筑行業(yè)作為能源使用大戶，在節(jié)能降耗方面潛力同樣巨大，以可持續(xù)發(fā)展理念為支撐，綠色建筑得以迅速發(fā)展，受到了社會各界的廣泛關注。借助BIM技術，可以實現(xiàn)對綠色建筑的節(jié)能設計，降低建筑能耗和污染，也可以延長建筑的生命周期，在推動建筑行業(yè)長遠健康發(fā)展方面有著積極意義。
1BIM技術的特點
1.1可視化
可視化是BIM技術的基礎所在，主要是利用專業(yè)軟件，可以將管理方案、管理措施等內(nèi)容轉(zhuǎn)化成相應的信息模型，通過模型管理，相關工作人員能夠非常直觀地了解設計方案的準確性和適用性，從而對施工方案進行適當調(diào)整優(yōu)化。BIM技術本身有著極強的可視化特征，可以將建筑的三維立體效果進行展示，就效果圖進行可視化處理，同時也能夠推動設計和施工等時期的可視化，促進建筑構(gòu)架水平的提高，將建筑的環(huán)境特征以及構(gòu)成特征準確呈現(xiàn)出來。
1.2協(xié)調(diào)性
工程的施工建設是一個復雜的過程，涉及專業(yè)知識眾多，要求管理人員必須做好施工設計辨別工作，以盡可能減少施工過程中可能遭遇的危險。BIM技術的應用，能夠?qū)⒐芾泶胧┩暾故境鰜?，有助于管理人員更好地對施工影響區(qū)域內(nèi)施工管理措施的具體運用情況進行分析，找出其中存在的不足，做好優(yōu)化工作，以此來促進施工管理系統(tǒng)協(xié)調(diào)性的提高。
1.3模擬性
模擬性能夠?qū)崿F(xiàn)對工程施工過程的動態(tài)分析，及時發(fā)現(xiàn)施工環(huán)節(jié)存在的安全問題和安全隱患，為后續(xù)的安全管理工作提供可供參考的依據(jù)。BIM技術的模擬性并不局限在建筑設施三維模擬設計方面，也可以就一些并非真實存在的實物進行模擬，以BIM技術為支撐，可以實現(xiàn)對建筑設計中各類事物的有效模擬，也可以實施相應的模擬實驗。如果能夠準確模擬出建筑的施工流程，則設計人員可以結(jié)合具體施工模型，編制出合理的施工方案，在BIM技術的指導下實施各項活動。BIM技術的應用還能夠就建筑施工單位的成本信息進行模擬，確保管理人員能夠在第一時間對緊急事件和突發(fā)狀況進行處理，制定出具備更強可實施性的設計方案。
1.4優(yōu)化性
通過對BIM技術的合理使用，能夠就建筑設計中存在的問題進行優(yōu)化處理，之所以能夠如此，主要是在BIM模型中，含有各種各樣的幾何數(shù)據(jù)信息，而這些數(shù)據(jù)信息都是以建筑設施的相關參數(shù)為基準，若數(shù)據(jù)信息的復雜性較高，則工作人員可能無法很好的掌握與之相關聯(lián)的數(shù)據(jù)信息。借助BIM技術所具備的優(yōu)化性，能夠?qū)崿F(xiàn)對各類工具使用的優(yōu)化性處理，對原本復雜的施工項目進行簡化，有效降低施工難度。
2BIM技術在綠色建筑節(jié)能設計中的應用
以某住宅建筑為例，包含地面8層和地下1層，總建筑面積5600㎡，其處于我國南方沿海地區(qū)，氣候條件夏季炎熱冬季溫暖。在運用BIM技術對建筑進行節(jié)能設計時，應該先對建筑所處的環(huán)境進行分析，確定好最佳的建筑朝向，并且結(jié)合全年最低溫和最高溫，就不同季節(jié)室內(nèi)溫度變化情況進行模擬分析，依照模擬分析做好綠色建筑的節(jié)能設計工作。
2.1明確建筑朝向
建筑朝向設計是綠色建筑節(jié)能設計的一個關鍵內(nèi)容，科學的朝向能夠?qū)崿F(xiàn)對于室內(nèi)光照和溫度的合理調(diào)節(jié)，在夏季炎熱時可以避免室內(nèi)因為光照時間過長出現(xiàn)高溫，冬季寒冷時也可以保證充足的光照，有助于提高室內(nèi)溫度。從節(jié)能設計的角度，當建筑本身具備一定的溫度調(diào)節(jié)能力時，其在使用過程中就可以有效減少采暖和保溫等方面的投入，達到良好的節(jié)能效果。在該工程中，可以利用BIM軟件對建筑所處區(qū)域的環(huán)境進行分析，將環(huán)境參數(shù)導入到系統(tǒng)中，系統(tǒng)可以自動計算出建筑的最佳朝向。而在其他建筑設計中，技術人員可以對照上述內(nèi)容，對環(huán)境參數(shù)進行收集，為建筑朝向的合理設計提供良好保障。
2.2建筑熱工設計
在建筑熱工設計中，外墻結(jié)構(gòu)的性能是關鍵所在，在該工程中，考慮區(qū)域本身氣候特點，需要提高外墻的保溫隔熱性能。具體來講，一是可以選擇輕質(zhì)保溫材料如聚苯乙烯板、聚苯顆粒保溫砂漿等，減少填充材料數(shù)量，降低荷載，同時提高外墻隔熱性能；二是可以采用雙層中空玻璃來降低窗戶的熱導率，在成本允許的情況下，可以使用性能更加優(yōu)越的雙層中空Low-E玻璃；三是應該在建筑屋頂設置相應的保溫系統(tǒng)，配合綠化建設來降低屋頂導熱率，確保建筑在夏季炎熱天氣依然可以保持相對較低的室內(nèi)溫度；四是可以通過設置遮陽板的方式，進一步提升隔熱效果，比較常用的遮陽板包括全擋板、水平+垂直綜合遮陽板等；五是可以通過在建筑外墻下種植爬藤植物如爬山虎等，借助植物本身的覆蓋作用和蒸騰作用，實現(xiàn)對于室溫的有效控制。例如，運用REVIT工具，能夠?qū)ㄖㄔO區(qū)域內(nèi)的各種地質(zhì)因素以及植被分布情況進行仿真模擬，模仿暴風、暴雨、大雪等惡劣氣候，以此為基礎，在建筑中加入?yún)^(qū)域特色，以BIM技術為熱工設計提供相應的數(shù)據(jù)參考和模型支持，保證熱工設計的合理性。
2.3建筑采光設計
建筑采光包括了自然光和人工光兩種方式，綠色建筑節(jié)能設計中，應該盡量對自然光進行開發(fā)利用，這樣才能更好的體現(xiàn)建筑節(jié)能特點，推動建筑的綠色發(fā)展。而為了保證自然光源的利用效果，在對建筑進行設計的過程中，可以利用BIM技術，構(gòu)建相應的建筑仿真模型，就建筑的采光性進行分析，確定好最佳的采光設計，實現(xiàn)對于自然光源的合理利用。例如，在該工程中，建筑采光性良好，不過因為布局原因，存在部分區(qū)域光照過強的情況，影響了建筑使用的舒適性。對此，設計人員在適當位置設置了遮光設備，如在室內(nèi)設置遮光簾，避免陽光直射的問題；在室外種植樹木，借助樹蔭來減少陽光直射，同時也可以起到一定的綠化效果。冬季雖然陽光并不充足，不過因為樹葉落盡，并不會對室內(nèi)采光效果產(chǎn)生影響。
2.4關注動態(tài)設計
借助BIM技術，可以從整體上實現(xiàn)對建筑設計的動態(tài)把控。而在仿真施工環(huán)節(jié)，需要就整個流程中的數(shù)據(jù)信息進行收集和整理，然后運用BIM技術實施討論，就可能存在缺陷的區(qū)域進行優(yōu)化。運用之前設計完成的建筑方案以及相關數(shù)據(jù)信息進行建筑的規(guī)劃設計，可以更好的探討原材料的使用情況，避免出現(xiàn)材料浪費的問題。建筑設計施工中，工作人員可以利用BIM技術，構(gòu)建起相應的動態(tài)控制模型，持續(xù)跟進施工進度，以此來實現(xiàn)對施工材料和施工方法的優(yōu)化調(diào)整，同時也需要將實際消耗的物資與設計方案進行對比，及時就需要調(diào)整的信息進行反饋。另外，需要將建筑施工中所有參與主體的信息完整的記錄在BIM中，幫助工作人員更好的了解工程進度以及工程完成情況，實現(xiàn)對建筑工程整體施工過程的有效管理和把控。
2.5優(yōu)化能源利用
在綠色建筑節(jié)能設計中，應該以BIM技術為依托，對能源利用進行優(yōu)化，以此來保證節(jié)能效果，減少建筑使用過程中的污染排放。以太陽能的利用為例，建筑設計人員需要先借助BIM軟件，做好太陽輻射情況分析，然后結(jié)合實際情況，制定出切實可行的太陽能利用策略。在該工程中，建筑所處區(qū)域全年太陽能輻射多，可以在建筑屋頂設置相應的太陽能光伏板，對太陽能進行收集，將其轉(zhuǎn)化為電能，為建筑中的小功率用電設備如照明設施等提供電能支持，也可以利用太陽能完成熱水供應。這個過程中，無論是供電系統(tǒng)還是供水系統(tǒng)的設計，都可以借助BIM軟件直觀的展示出來，并且對其中可能存在的問題進行調(diào)整和優(yōu)化，以清潔能源替代不可再生能源，達到良好的節(jié)能效果。
3結(jié)語
總而言之，BIM技術在建筑設計中有著非常積極的作用，能夠強化不同專業(yè)之間的溝通和交流，也可借助建筑模擬的方式，將設計方案以一種直觀可視的方式呈現(xiàn)出來，方便設計人員對方案進行修改和調(diào)整。將BIM技術引用到綠色建筑節(jié)能設計中，能夠在提升設計可靠性的同時，實現(xiàn)良好的節(jié)能效果。
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作者：叢玉琛 單位：煙臺市建筑設計研究股份有限公司
