基于BIM技術的被動式節能建筑設計探討

徐雙軍 呂 華 白巖磊 王宣元 閆麗穎 辛全英 張 洋 邵永民

（1.河北科技師范學院，河北 秦皇島 066004）

（2.秦皇島市建設工程質量監督站，河北 秦皇島 066004）

（3.秦皇島經濟技術開發區建設工程質量監督站，河北 秦皇島 066004）

（4.秦皇島經濟技術開發區人力資源和社會保障局，河北 秦皇島 066004）

（5.秦皇島經濟技術開發區建筑工程安全監督站，河北 秦皇島 066004）

（6.河北廣德工程監理有限公司，河北 秦皇島 066004）

0 引言

在目前世界發展的過程當中，能源問題和環境污染問題已經成了各國關注的重要問題。同時隨著城市化進程的不斷加快，建筑行業的不斷發展，各種建筑拔地而起，建筑材料的消耗是十分巨大的。面對巨大的資源消耗能源浪費的問題，許多建筑設計師在設計過程當中，已經開始利用目前已有的設計手段和技術方法，設計更加綠色環保的建筑。但是在目前的建筑設計過程當中，由于建筑結構越來越復雜，在設計過程當中有很多問題是建筑師憑不能單經驗解決的，因此在建筑設計過程當中，應用BIM技術就能夠更好地解決設計過程中存在的問題，同時也滿足了建筑設計的需要。

1 建立信息模型

對于建筑工程來說，通過建立信息模型，能夠將整個建筑工程施工過程中的所有信息進行整合，從而得到最佳的設計結果和設計方案。而BIM技術實際上就是進行建筑工程信息模型建立，通過該技術的使用，設計師在方案設計的過程當中，能夠將大部分數據和設計信息融入到了模型的建造當中，在實際的使用過程中只需要將實際施工的信息導入到模型當中就能夠得到十分精確的分析結果。通過這種方式在設計階段就能夠得到整體施工的精確結果，從而對施工方案進行及時的優化和調整。

2 基于BIM技術的被動式建筑設計

在建筑設計過程中，被動式建筑設計實際上是以自然界因素為設計的原理來進行建筑的設計，這樣的建筑設計能夠降低能源的消耗，符合可持續發展的原則。同時該建筑還要考慮居民居住的需求以及建筑整體的舒適度。這樣的建筑在設計的過程當中主要依靠自然界的因素，盡量避免在日常生活中使用能源來進行供熱和供冷。因此在實際的設計過程當中，不僅要考慮到天氣等氣候因素的影響，同時還要考慮到周圍自然環境的限制。同時還要按照建筑設計的原則，充分的考慮到居民居住的功能使用和舒適度來進行設計，以下從幾個方面來討論該技術的使用。

2.1 氣候特征分析

上文提到在進行被動式建筑設計過程當中，要充分考慮到建筑所在地區的天氣和氣候因素的影響。而通過BIM技術的使用，可以將天氣和氣候數據輸入到信息模型當中，從而得到精確的資料結果。這為被動式建筑的設計提供了有力的數據支持。例如在進行建筑設計的過程當中，通過對日出日落的參數進行分析研究，從而確定整體建筑的朝向。另外通過對建筑物所處地區的氣候條件進行分析，用還可以用焓濕圖將該地的整體信息直觀的表現出來，從而為設計師提供更多的設計靈感。并且利用這些數據和信息，設計者能夠設計出更符合該地或者適合該建筑物設計的方案。

2.2 日照采光分析

對于被動式節能建筑的設計來說，對日照采光進行分析是非常重要的一項內容，通過對該內容進行分析能夠有效地降低整體建筑常規能源的消耗。這是由于建筑物所處地是整體的起伏和格局等因素，都會影響到整體建筑的采光效果。并且當地的氣候條件和日照采光數據也會對整體設計方案產生影響。通過對這些數據內容進行分析研究，能夠得到最佳的被動式建筑設計方案。但是，如果僅憑設計師利用經驗對該地進行分析研究很難獲得最佳的數據方案，因此通過利用 BIM技術將該地的日照數據參數輸入到信息模型當中，能夠對該建筑進行精確地模擬，提供更加精準的設計方案，從而使得該建筑能夠最大程度地利用日照和采光來進行供暖和照明，降低了能源的消耗。

2.3 風環境分析

在建筑方案設計的過程當中，風環境的合理使用不僅能夠有效降低建筑物的常規能源消耗，同時合理的設計還能夠使建筑物內的空氣質量得到提高，提高人們居住的舒適度。在被動式節能建筑設計方案當中，對風環境進行分析是為了利用建筑物周邊的風能來實現室內的空氣流通，不斷提高室內的空氣環境。另外通過充分利用有風能源，還能夠有效地降低其他能源的消耗。

在傳統的風環境分析模擬過程當中，建筑師僅能憑經驗來對建筑物周圍的風象進行判斷，而通過BIM技術和CFD技術的結合將該地的風環境數據輸到信息模型當中，就能夠得到準確的信息結果。這為設計者的設計提供了有力的數據支持。

2.4 遮陽分析

在被動式建筑設計過程當中，遮陽設計是被動式建筑設計當中較為典型的一種設計方式，同時該設計內容也是在炎熱夏季實現居民住宅防暑的重要手段。在實際的被動式節能建筑設計過程當中，可以充分的利用太陽能來進行室內的照明和供暖。同時進行遮陽分析進行建筑的遮陽設計，還能夠有效的降低空調的使用率，達到節能降耗的目的。

2.5 場地分析

在被動式建筑設計過程中，還要對整體場地進行分析，對生態環境和各設施進行合理的規劃和安排。這是由于對于被動式建筑來說，僅考慮單一的建筑是遠遠不夠的，在整個環境當中各小區各建筑之間都會產生一定的影響。因此通過對整體進行合理的規劃和安排，不僅能夠滿足各家各戶居住的需求，也能夠使整體氣候和生活條件得到改善。

例如在設計前期對整體進行設計過程時，可以將整體數據輸入到建筑信息模型當中，再將用戶需求輸入到模型當中，從而得到最佳的方案。該方案不僅滿足了用戶的需求，也使整個小區的規劃更加科學合理。

3 結束語

綜上所述，隨著我國建筑行業的快速發展，BIM技術為建筑行業業提供了更多的技術支持，不僅使得建筑設計工作效率得到了提高，而且還能夠提高建筑設計整體質量。雖然在目前建筑行業使用BIM技術還存在一定的問題和缺陷，但是在未來該技術一定會越來越成熟，也會更好的促進我國建筑行業的發展，為我國建筑行業的進步奠定良好的基礎。