綠色建筑設計中BIM技術的應用解析

趙彩梅

摘要：隨著社會經濟的不斷發展，自然資源日益短缺，建筑的可持續發展成為當今建筑設計的主要課題。BIM 技術由于其具有強大的參數化設計功能，并且能夠應用于建設工程項目的全壽命周期中，在近幾年的建筑行業中得到了廣泛的應用。它在一定程度上解決了綠色建筑在設計中所出現的問題。

BIM技術是指建筑信息通過模型方式表達，并將工程建設項目中的信息數據加以集成，建筑實體及相關功能采用數字化的形式加以展現的一種新技術。BIM技術的應用不僅可以實現優化工程設計方案，還有助于解決建筑結構空間復雜化時所遇到的問題并及時做出調整，縮短了設計周期。本文中筆者根據工作實踐經驗對綠色建筑設計中BIM技術的應用進行了分析、探討，對于綠色建筑在設計的不同階段所遇到的問題提出了相應的解決措施。

關鍵詞：綠色建筑;設計應用;BIM技術

1綠色建筑的概念及設計策略

1.1綠色建筑的概念

綠色建筑，指的是在全壽命期內，最大限度地節約資源、保護環境、減少污染，為人們提供健康、舒適和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。據歐洲研究數據顯示，建筑業所消耗能源占據全部總消耗的50%。綠色建筑可以降低能耗，實現建筑的可持續發展。

1.2綠色建筑的設計策略

1.2.1建筑環境調研分析

綠色建筑較一般建筑而言更加注重綠色技術的應用。如充分利用建筑場地對建筑進行合理布局，盡可能就地取材，維持周邊生態平衡。因此，在進行綠色建筑設計前，應當就建筑項目的周邊環境，如自然資源、氣候、生態環境等狀況開展深入性的調研與分析，便于設計工作的順利進行。

1.2.2節能及能源利用

我國北方地區在中國建筑氣候區劃中屬寒冷地區，有較高的采暖需求，為此，要盡可能地避免能源的浪費，如采用節能構造的墻體、節能門窗等，降低了室內外的熱循環，或采用屋面種植等節能技術，同樣能夠有效的降低建筑對于空調、采暖等一些耗能設備的能源消耗量，節約能源。

太陽能資源也屬于可再生能源技術的一種，主要應用于采暖、供熱以及制冷。太陽能資源的應用類型可分為被動式及主動式。被動式是指通過采用適宜的朝向，合理的布局，確保建筑的門窗、功能房間最大限度地吸收太陽熱能，并利用太陽能資源并進行自我調節，從而滿足建筑“冬暖夏涼”的要求;主動式指的是利用光伏發電板等裝置，將所搜集的太陽能資源全部轉化為電能并供給建筑使用。

2、BIM技術在綠色建筑設計中的應用

2.1 優化工程設計方案

方案是建筑設計的核心部分。BIM技術通過所收集的數據構建三維建筑信息化模型，同綠色建筑設計相結合，通過不斷對比、完善可達到方案最優化。所有參與到方案設計中的成員都能夠在BIM平臺上實現信息共享，協助他人解決工程中存在的細節問題，從而確保方案設計的合理性。優化后的設計方案可以達到節約建筑資源、降低成本，提升建筑的品質的目的，實現建筑與環境的協調相統一。

2.2室內環境分析

建筑室內的基本物理環境組成部分為：通風環境、光環境與聲環境。通過以這些環境為依據而搭建信息化三維模型，能夠精準化地模擬并分析出室內環境所需相關指標。如對于通風環境的設計，應結合綠色建筑評估體系中的熱舒適性進行評估、分析，構建相應的分析指標模型，并在此基礎上優化設計方案，確定外窗所需數量、大小及位置，使室內環境的整體通風質量與舒適度達到最佳狀態。

2.3節能與能源利用

以往的設計通常是在建筑設計方案確定之后再對該建筑進行能耗分析，BIM技術是在設計的初期就使用具有強大信息化的三維模型進行能耗分析，這也就意味著建筑設計中不僅注入了可持續發展的理念，同時也避免了因不斷的修改而影響能耗設計。應用BIM技術時能夠充分結合夏季通風、冬季采暖的相關指標，并將所涉及的信息，輸入到BIM技術當中，按照模型所生成的結果相應調節綠色建筑設計方案。

2.4圍護結構的熱工性能

建筑方案的整體設計中，設計師可在BIM技術中建立的三維模型中賦予外圍結構（如墻體、屋面、門窗材質、保溫材料）及其熱工性能參數，在軟件中測算出圍護結構的熱工參數值，對比各種材料的性能后選擇最適合、最節能的建筑維護結構材料。此外，熱工性能數據明細表的信息可直接傳遞到BIM模型，繼而得出合理的模擬結構參數，并判斷該設計的合理性，通過BIM技術能夠及時輸出信息數據，提高工作效率與信息的準確性。

3 BIM技術在綠色建筑設計各階段中的應用

3.1 BIM技術在綠色建筑設計前期階段應用

綠色建筑在方案設計階段應充分利用項目所在區域地形、地貌特征，并結合日照、通風等加以綜合分析。在設計工作的前期階段，以往通常采用二維平面軟件進行設計，對于空間結構比較復雜的建筑，往往會出現工作量繁多，缺少對方案空間想象和性能技術的整體把控能力的現象。BIM技術一定程度上解決了以上的問題，同時結合建筑布局、建筑所在場地信息分析數據，通過利用BIM技術開展日照模擬以及通風模擬工作，確保所設計的建筑朝向、建筑間距以及布局更為合理。并且在方案初步階段，通過實際模擬與對比，分析不同方案之間的能耗情況，優化方案，實現節能與環保，從而達到符合綠色建筑的要求。

3.2 BIM技術在綠色建筑方案設計階段的應用

如今，越來越多的現代化造型建筑，建筑的結構也變得復雜化。在對這些建筑進行設計的過程中，除了應考慮建筑形體的美觀性，還應要求建筑在合理與實用的基礎上具有更好的節能效果。對于這種情況，便要求通過利用BIM技術的參數化以及模塊化設計功能，從而完成建模及設計工作。BIM系統中包含有可視化功能模塊，通過應用可視化設計，能站在不同的視角對設計進行多角度地現場模擬觀察，更利于方案的調整與優化，使整個設計工作更為便捷。

3.3 BIM技術在綠色建筑深化設計階段的應用

在建筑進行深化設計時，不僅要求建筑有合理的功能布局，確保建筑空間的使用達到最優化，同時還應盡量減少微環境對建筑所造成的不利影響，盡可能全面地對通風、日照、保溫、噪聲、能耗等各性能指標進行分析，實現對自然能源的充分利用。

BIM系統能夠對項目進行模擬建設分析，對于建筑的通風、采光、日照、圍護結構的熱工性能、隔聲以及室內環境等相關參數，結合當地氣候條件及地形地貌特征，模擬并提供建筑的最佳方案，同時對建筑實際建造及使用時所遇到的問題加以檢查、分析，評估建筑的各項指標并形成數據庫，從而對所發現的問題制定進一步加以優化調節措施，確保方案達到最優化，節約建筑資源，從而滿足綠色建筑的各項標準要求。

3.4 BIM技術在施工圖繪制階段的應用

建筑的施工圖設計在整個建筑的實際施工中起到至關重要的作用。為此，確保其設計的可行性尤為關鍵。在施工圖設計階段，各專業可通過BIM 軟件平臺協同工作，建立各個專業間互享的數據平臺，實現各專業間無縫對接，避免了設備管線碰撞問題。不僅提高圖紙質量及可行性，同時提高了設計效率。

結論

綠色建筑將是今后建筑的主要設計趨勢，同時BIM技術也是未來建筑設計時所應用的重要系統與平臺，綠色建筑及BIM技術均重視建筑的全生命周期設計，在綠色建筑設計過程中，要確保信息的完整以及準確性，在節約建材的同時，有效改善了室內、外環境，達到實現節約能耗以及環保的要求。這不僅有利于設計者提出更高質量要求的建筑，同時還推動了國家對于實現建筑的可持續發展。

參考文獻

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（作者單位：北京國科天創建筑設計院有限責任公司）