基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計探究

劉國華 孫瑩超

1. 煙臺市民用建筑設(shè)計有限公司 山東 煙臺 264100；

2. 煙臺市遠州建筑設(shè)計有限公司 山東 煙臺 265400

前言

早在20世紀60年代，美國著名建筑師索勒瑞就提出了“生態(tài)建筑”的理念。我國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部也在2006年頒布了《綠色建筑評價標(biāo)準》，為新時期綠色建筑的設(shè)計和建設(shè)提供了制度保障。綠色建筑與傳統(tǒng)建筑相比，更加注重低耗、高效、經(jīng)濟、環(huán)保等方面的優(yōu)化，因此在具體的設(shè)計和規(guī)劃上也提出了更加嚴格的要求。建筑單位只有借助于BIM技術(shù)，掌握和貫徹綠色建筑設(shè)計理念，才能營造健康、舒適的居住環(huán)境。

1 BIM技術(shù)的特點

1.1 可視化

現(xiàn)階段建筑結(jié)構(gòu)和形狀日益復(fù)雜，平面的設(shè)計圖紙雖然也能夠比較準確的表示出建筑的具體構(gòu)造，但是無論是制作還是觀察起來都具有一定的困難。借助于BIM技術(shù)，可以在計算機上展示出三維的立體圖形，這樣就方便現(xiàn)場施工人員更加直觀的了解建筑各個部分的構(gòu)造，提高了施工效率。此外，BIM可視化的特點，還能夠節(jié)省施工中的材料用量，這對于降低生產(chǎn)成本、避免資源浪費也起到了積極效果，符合綠色建筑的施工理念[1]。

1.2 模擬性

利用BIM技術(shù)構(gòu)建的三維空間建筑模型，可以方便技術(shù)人員進行各種模擬實驗，例如通過進行樓道燈光的節(jié)能模擬，可以在后期施工過程中合理配置走廊燈的布局，既滿足照明需求，又避免了電能浪費；進行日照模擬，合理確定樓間距，避免建筑相互遮擋，影響底層樓層的采光等。BIM技術(shù)模擬性的應(yīng)用，提高了綠色建筑設(shè)計的科學(xué)性。

1.3 優(yōu)化性

綠色建筑從最初的設(shè)計，到后期的施工、運營，都需要建筑單位不斷進行優(yōu)化管理。BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以實現(xiàn)項目方案的優(yōu)化，例如根據(jù)建筑施工單位提供的一些數(shù)據(jù)，進行處理和分析，對投資回報、設(shè)計方案等做出最優(yōu)選擇，以便于管理人員參考。另外，BIM技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)對整個施工過程的跟蹤監(jiān)督，強化成本控制，維護建筑單位的核心利益。此外，像建筑內(nèi)部的給排水管道的走向，線纜的敷設(shè)等，也可以根據(jù)BIM技術(shù)設(shè)計最佳的線路，節(jié)省材料用量，這也符合綠色建筑的根本理念。

2 BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 增減建筑與環(huán)境的適應(yīng)性

綠色建筑施工時，應(yīng)當(dāng)考慮區(qū)域環(huán)境對后期建筑使用造成的影響，并且通過科學(xué)的設(shè)計提高建筑與本地區(qū)環(huán)境的適應(yīng)性，從而給住戶營造更加舒適的室內(nèi)環(huán)境。尤其是對于一些高層建筑來說，由于其結(jié)構(gòu)上的特殊性，在進行設(shè)計時需要考慮的技術(shù)要點也更多，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以減輕設(shè)計難度，以建筑采光設(shè)計為例：首先，BIM技術(shù)的優(yōu)勢在于可以利用計算機和網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對建筑相關(guān)信息的整理，并且根據(jù)建筑施工需求提供相應(yīng)的參考信息。建筑單位需要將平面圖、設(shè)計說明書等基本的文件交給設(shè)計部門，然后結(jié)合采光實驗和光污染分析結(jié)果，將相關(guān)數(shù)據(jù)輸入到計算機中，利用BIM軟件模擬光照對建筑的影響，最后得出采光設(shè)計方案[2]。

2.2 提高能源利用效率

建筑使用過程中會消耗大量的能源，尤其是夏季的空調(diào)系統(tǒng)和冬季的采暖系統(tǒng)，消耗的能源占到了建筑總耗能的60%以上。因此，在建筑設(shè)計階段，應(yīng)當(dāng)堅持“綠色節(jié)能”原則，在不影響建筑各項功能正常發(fā)揮的前提下，盡可能提高資源利用效率、降低能源的浪費。考慮到建筑施工是一個動態(tài)過程，因此可以引入BIM技術(shù)，實現(xiàn)動態(tài)設(shè)計。在BIM軟件中，設(shè)計人員可以將建筑的相關(guān)信息錄入到系統(tǒng)中，設(shè)計出包含建筑結(jié)構(gòu)、功能、能耗系統(tǒng)在內(nèi)的模型，然后模擬運行過程中產(chǎn)生的能耗。設(shè)計人員可以對建筑模型中耗能較多的部分進行優(yōu)化設(shè)計，例如采用節(jié)能設(shè)備或是精簡結(jié)構(gòu)等，達到節(jié)能效果。此外，BIM技術(shù)中可以對建筑設(shè)計進行反復(fù)更改，可以從中挑選最優(yōu)的節(jié)能方案。

2.3 提高建筑材料的利用效率

建筑材料的用量多、成本高，實現(xiàn)建筑材料的合理利用可以幫助建筑單位節(jié)省成本。一些建筑單位為了保證施工的順利進行，常常多采購部分建筑材料，最后造成建材的剩余，如果將這些建筑材料直接丟棄，不僅污染了環(huán)境，而且也容易造成資源的浪費。通過使用BIM技術(shù)，建筑單位應(yīng)提供可循環(huán)使用材料的匯總表和利用比例計算表，將上述參數(shù)輸入到BIM軟件的材料利用明細表模塊，計算可循環(huán)使用材料的種類和重量，從而判斷建筑設(shè)計是否達到設(shè)計的節(jié)能要求。

2.4 提高室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量

當(dāng)陽光直射面的房間室內(nèi)溫度過熱時需要進行遮陽設(shè)計，選擇遮陽的材料與形式時要兼顧采光和通風(fēng)的要求，模擬數(shù)據(jù)顯示：西北面、北面和東北面一般適宜選擇垂直方式進行遮陽，可降低20%的照度；北面和南面一般可以選擇水平的方式遮陽，可降低40%的照度。遮陽材料通常為固定式，具有成本高、維修難的特點，因此遮陽材料要謹慎選擇。也可以選擇特種玻璃遮陽模式或者百葉窗遮陽模式，遮陽的目的不是阻斷光線而是調(diào)節(jié)光線，使室內(nèi)達到理想的采光要求。建筑方應(yīng)提供施工圖紙、遮陽設(shè)計說明書等材料，通過BIM系統(tǒng)對遮陽的效果進行模擬和分析，從而對遮陽的形式和材料進行選擇與優(yōu)化[3]。

3 結(jié)束語

現(xiàn)代人對房屋建筑的整體質(zhì)量要求不斷提高，除了質(zhì)量安全外，節(jié)能效果、舒適程度等也成為衡量建筑好壞的重要參考標(biāo)準。綠色建筑既符合當(dāng)代人的續(xù)期，又節(jié)省能源資源，具有推廣應(yīng)用價值。在綠色建筑設(shè)計中，引入BIM技術(shù)可以減輕設(shè)計工作量，并且充分依托BIM的可視化、模擬性特點，保證了綠色建筑設(shè)計的全面性，這也為下一步進行建筑施工提供了參考。

[1] 陳岱林,譚喜峰.基于BIM技術(shù)的YJK結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件在綠色建筑優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用[C].第二屆全國勘察設(shè)計行業(yè)科技創(chuàng)新大會.第二屆全國勘察設(shè)計行業(yè)科技創(chuàng)新大會論文集.北京:中國勘察設(shè)計協(xié)會,2014:115-127.

[2] 曾旭東,趙昂.綠色建筑設(shè)計中的CAD技術(shù)--建筑設(shè)計中BIM技術(shù)與能耗分析相結(jié)合的應(yīng)用研究[C].國際智能、綠色建筑與建筑節(jié)能大會.智能與綠色建筑文集2--第二屆國際智能、綠色建筑與建筑節(jié)能大會.北京:建設(shè)部、科技部、國家環(huán)境保護總局,2016,87-93.

[3] 李延釗,林超楠.基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計方法——以南寧市城市規(guī)劃展示館為例[J].暖通空調(diào),2012,42(10):50-53.