基于BIM技術的建筑節能設計應用研究

馬振

摘要：在科技發展的推動下，近幾年建筑行業也呈現出了良好的發展勢頭。建筑節能設計以其能降低建筑能耗，為人們提供健康綠色環保的生產生活環境成為建筑企業的主導設計思想。本篇文章主要通過BIM技術構建建筑虛擬模型，分析模型信息，提煉出建筑節能設計過程中的相關數據資料，為建筑節能設計的能耗分析提供數據參考。

關鍵詞：BIM技術；建筑節能設計；設計；問題；應用

前言

現階段，全球范圍內面臨著一項嚴峻的挑戰——能源匱乏，這嚴重制約著建筑業的快速發展。在可持續發展理念下，尋求解決能源問題的有效途徑，已成為全人類的共識。經過不斷的研究與探索，建筑節能思想為大家普遍認可。隨著科學技術的日新月異，建筑節能設計理論與應用技術在減少能耗方面也取得了很大進步。但相比國際建筑節能水平，我國建筑節能水平還有很長的路要走。因此，建筑業專業人員要更新觀念，充分利用現代高科技技術，鉆研全新的設計方案，切實做到減少建筑能源消耗，真正提高建筑節能水平。

一、建筑節能設計現狀

當前在我國建筑行業，由于設計推廣力度不夠，節能建筑設計技術發展尚不足以滿足建筑設計需求。不少設計師在設計方案時，缺少主觀性創意設計，更多的只是參考別人現成的設計方案，甚至套用已有的技術模型進行設計，這樣的設計大多缺乏建筑靈性。還有的設計師對設計方案和實際工程沒有進行詳細的計算分析，沒有進行檢驗工作，不考慮設計是否達到“綠色”“經濟”“環保”要求、使得設計出的方案不符合施工需求，很多設計如出一轍。而且，大多數的設計師，他們設計的重心是建筑物的外形以及功能，忽視的能效設計重要。在AutoCAD軟件占領繪畫社會的當前，很多的設計師只能進行手工輸入數據，將這些數據存入專業軟件內，才可以進行能量分析。熟練的操作這些軟件，需要設計師具備豐厚的專業知識，具有一定的分析基礎。然而，在實際工作中，大量的設計師不具備該技能，使得分析工作難以開展。

二、現階段我國建筑節能設計中存在的問題與發展趨勢

新世紀以來，隨著建筑行業的迅猛發展，能源消耗量的增加成為建筑業的一大問題。因此現階段，面對我國能源緊缺這一現狀，這就要求我們必需要做好建筑設計過程中建筑節能設計方案。然而，以前的能耗分析軟件已經不能滿足現階段能耗分析。一方面，傳統的能耗分析軟件在進行相關分析時，對相關數據的要求較高，并且專業要求較高，這就給能耗分析工作帶來了不便。相關人員在進行能耗分析時，需要在數據的處理上花費大量的時間。另外，隨著我國現階段建筑機械的改進與施工技術的提高，以往的能耗分析軟件已經不能準確的進行建筑模型的建立，從而影響建筑的節能設計工作。因而，得出的數據很難再指導實際的施工過程。另一方面，在實際建筑節能的設計工作中，設計過程中很難對建筑節能問題引起重視。并且我國節能設計方面的理論水平不高，許多的設計師在進行建筑設計時，過于注重建筑的功能與外形設計，設計過程中忽略了節能方面的設計，這也是現階段我國建筑節能設計工作中存在的問題。

提高建筑能源利用率，加強建筑節能設計，首先在設計的起始階段，要對建筑節能設計引起重視，保證設計質量。未來我國建筑設計工作中必然要考慮節能方面的設計，一方面，建筑設計過程中通過應用相應的軟件進行能耗方面的分析，并將分析結果應用到實際的施工過程中。普及BIM技術在建筑行業的應用，是未來建筑節能設計工作的重點。另一方面，還要提高能源的利用率。通過BIM技術的應用，進行相關參數的分析，從而使建筑施工過程中的節能工作水平得到提高。

三、BIM 技術在建筑節能設計中的應用

1.BIM技術

BIM即建筑信息模型，建筑師利用BIM技術，根據實物設計出包含建筑構件特征，建筑材料特征以及建筑全部數據的虛擬建筑模型。它一個真實的智能三維立體模型，該模型可以輔助設計師進行科學預設。設計師可以在該模型中輸入立面、坡面以及平面等相關信詳圖信息。還可以輸入大量的建筑材料信息、預算報表、門窗表以及施工進度等等信息。這些信息在模擬系統中被整合，分別的疊放，方便設計師參考使用。隨著社會不斷發展，社會呈現出數字化、智能化、數字化發展趨勢，建筑物設計也跟上社會發展步伐，將BIM技術作為核心技術，衍生出大量的3DCAD軟件，這些軟件隨著時間推移逐漸成熟，逐漸發揮出巨大作用。人們一直希望設計方案圖時，可以做到節約成本、縮短時間以及提升設計質量，然而，3DCAD軟件有著無可比擬的作用，它發揮出優越性，被建筑師青睞。

2.基于BIM技術的建筑節能設計應用

利用BIM技術，構建虛擬建筑模型，建筑材料、三維空間效果、構件屬性等設計信息將直觀地呈現在設計師眼前。在建筑設計具體的能量分析過程中，只需導入相關的能量分析軟件就可以對整個設計方案進行分析計算，并反饋出詳盡的能量分析結果。在建筑設計的方案階段，利用建筑信息模型和能量分析工具能有小地簡化能量分析操作步驟，提高工作效率。更能通過計算機強大的計算分析功能提高能量分析結果的準確性和快捷性。其中，美國是目前BIM技術在建筑節能設計中應用最為廣泛的國家之一。美國的Green Building Studio可以達到建筑節能設計方案的各項要求。GBS可以快捷地從BIM軟件中導入建筑模型，利用建筑模型中包涵的海量建筑信息來構建一個相對準確的熱模型，并將模型格式轉換為XML的格式。進而根據實際的建筑標準和建筑法規，對不同需求的建筑空間類型進行智能化假定。模型假定后，再結合建筑物所在地的典型氣候信息數據，將DOE2.2模擬引擎引入到模型中進行模擬節能分析。其中分析內容包括建筑物每年的能量消耗、采暖制冷負荷、照明所需耗費的電力資源等，這些耗能數據都能夠在模擬耗能系統中一一地展現出來，較為直觀地反映過建筑節能設計的效果。

3.基于模擬系統節能設計

氣候數據的影響是設計最后階段要考慮的因素，DOE2.2模擬系統可以對其進行模擬分析，提高數據的準確率。實現該過程，設計師只要手動輸入相應的建筑類型以及建筑地址就會獲取相應的數據。隨著科技水平不斷完善，GBS得到優化升級，它輸出的文件格式可以有，3DVRML、GBXML、DOC-2.2等等格式，格式選擇范圍廣，方便設計師進行設計和分析。建筑基本完成之后，設計師需要對建筑能效性進行分析、計算、模擬，EnergyPlus是一個智能軟件，它可以進行全面分析，它使用的光潔的模擬軟件，基本不自帶圖形，對數據分析的準確率非常高。該軟件包含程序復雜的子系統，它可以模擬整個建筑物的能量流以及熱能流量，并且在規定時間內計算出建筑設備負荷情況，方便設計師對整個耗能進行分析處理，更好的解決了能量消耗問題。在進行2DCAD設計時，可以充分考慮該設計環境，計算出精準的數據。從實踐中發現，2D CAD在合適的建筑環境下，它可以啟動EnergyPlus系統進行模擬設計。該工作開展之初，需要大量的專業人士集合在一起進行分析，而且這個分析過程會消耗大量的時間，人們知道手工進輸入時，這工作量非常大，這些數據包含建筑場地、建筑構造、當地氣候以及建筑物用途等等。在BIM環境中，設計師在組建模型過程中，它能夠實現第三設備相互結合開展工作，例如實現BsproCom相互結合。以往限制BIM文件轉化的文件格式，經過結合之后，BIM中大量的IFC文件格式可以順利的轉化成EnergyPlus的數據格式。同時，GBS的gbXML在結合條件下，也可以實現EnergyPlus IDF格式轉化，提高設計質量。

四、結束語

BIM 技術對建筑節能設計的影響是顯著的，經過理論分析和計算機模擬，BIM 模型應用于建筑的環境分析與評估中，可以有效克服傳統方法的缺點，幫助工程人員快速提取建筑信息，準確分析計算結果，了解建筑的環境性能。

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