基于BIM技術(shù)的綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用探討

范凱興

（西安航天神舟建筑設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 西安 710055）

1 BIM技術(shù)及綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)概述

1.1 BIM 技術(shù)

BIM技術(shù)屬于新時(shí)期的一種信息技術(shù)，經(jīng)由媒介載體等完成建筑項(xiàng)目的精細(xì)化處理，同時(shí)，將BIM技術(shù)充分應(yīng)用于建設(shè)項(xiàng)目的全周期，具體圖1所示。保證整個(gè)項(xiàng)目從前期可行性研究到最后竣工期間，相關(guān)人員都可以進(jìn)行全面合理的整合處理。在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，可快速完成前期數(shù)據(jù)收集工作，且后續(xù)搭建模型、輸出信息操作等也可融入BIM技術(shù)。借助BIM技術(shù)完成整個(gè)施工周期節(jié)能設(shè)計(jì)，從而可為綠色建筑施工提供對(duì)應(yīng)參考依據(jù)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，BIM技術(shù)不但可進(jìn)行建筑體信息參數(shù)的把控，同時(shí)，還可有效提高設(shè)計(jì)效率，屬于信息時(shí)代建筑設(shè)計(jì)發(fā)展必然趨勢(shì)。

1.2 綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

由于建筑項(xiàng)目具有高能耗特點(diǎn)，業(yè)內(nèi)人士逐步提出了綠色建筑的理念。綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)已經(jīng)得到社會(huì)大眾的認(rèn)可，為了合理地進(jìn)行綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)，必須充分考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境、氣象條件等要素，綜合各項(xiàng)影響因素進(jìn)行整合分析。當(dāng)下，國(guó)內(nèi)外的綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)較為繁雜，存在不同版本，其標(biāo)準(zhǔn)均參考當(dāng)?shù)丨h(huán)境氣候、國(guó)情條件等進(jìn)行編制。考慮到國(guó)內(nèi)具有人口基數(shù)大、能耗總量大的特點(diǎn)，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展必然趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)工作主要是圍繞節(jié)能減排進(jìn)行，其關(guān)注重點(diǎn)多集中在項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)、項(xiàng)目維護(hù)階段。需引起重視的是，設(shè)計(jì)期間，相關(guān)人員必須針對(duì)采光、通風(fēng)、能耗等要素進(jìn)行綜合分析和考慮，方可保證優(yōu)化效果，滿(mǎn)足預(yù)期要求。

2 基于BIM技術(shù)綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

BIM技術(shù)應(yīng)用中，需借助相關(guān)軟件形成建筑體的基本框架圖。同時(shí)，還要考慮項(xiàng)目參數(shù)和特殊要求等進(jìn)行整合，保證及時(shí)構(gòu)建出三維模型，并借助上述模型進(jìn)行模擬、分析，達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)。首先，相關(guān)人員需收集資料，整合相關(guān)信息，包括建筑材料、結(jié)構(gòu)屬性等要素。其次，借助建模軟件等進(jìn)行整合，初步形成數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，模擬處虛擬建筑。最后，方可導(dǎo)出對(duì)應(yīng)建筑信息，為綠色節(jié)能設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

綠色節(jié)能設(shè)計(jì)中，應(yīng)用BIM技術(shù)收集基礎(chǔ)信息資料中，必須遵循建筑行業(yè)的相關(guān)法律規(guī)范，構(gòu)建信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并保證重要信息和節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的一一對(duì)應(yīng)。其次，建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的模擬操作中，需根據(jù)模擬信息得到最終結(jié)果，并形成對(duì)應(yīng)報(bào)告，為后續(xù)設(shè)計(jì)工作、變更工作等提供借鑒價(jià)值。此外，還可隨時(shí)進(jìn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)參數(shù)的變更，保證對(duì)建筑項(xiàng)目實(shí)施動(dòng)態(tài)管理。最后，借助對(duì)比分析得到最終建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方案。在項(xiàng)目進(jìn)入后續(xù)施工、維護(hù)環(huán)節(jié)中，保證其在生命全周期內(nèi)高效運(yùn)行。

3 BIM技術(shù)在綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

3.1 采光模擬

為了滿(mǎn)足建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，需針對(duì)建筑體周邊環(huán)境進(jìn)行全面分析，計(jì)算室內(nèi)采光條件后，方可設(shè)定建筑參數(shù)值，如窗地比。合適的采光密度、采光強(qiáng)度，可明顯提高室內(nèi)照明效果，同時(shí)，起到節(jié)約能源的功效。適宜的陽(yáng)光可為大眾生活、學(xué)習(xí)等提供良好舒適的環(huán)境，同時(shí)，適度光照可避免不良環(huán)境對(duì)眼睛的損害。生活中采光包括自然光、人工光兩種形式。建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，需針對(duì)如何在建筑體內(nèi)高效留用自然光這一要素。經(jīng)由建筑設(shè)計(jì)，可將室外自然光引入室內(nèi)，不但降低能耗，還可達(dá)到良好效果。

為了合理利用自然，設(shè)計(jì)中需針對(duì)建筑體的采光性進(jìn)行前期分析，充分考慮房屋內(nèi)部分房間因布局問(wèn)題導(dǎo)致的采光不足、光照過(guò)強(qiáng)等狀況。針對(duì)上述問(wèn)題，可借助遮光簾進(jìn)行遮擋，還可以在窗外種植樹(shù)木，一方面，可阻擋夏季的強(qiáng)光直射；另一方面，還可起到隔音、降噪等功效。冬季樹(shù)葉落掉，也不會(huì)對(duì)室內(nèi)造成過(guò)度遮擋。

3.2 室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境模擬

室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境模擬，主要是針對(duì)室內(nèi)、周邊區(qū)域環(huán)境進(jìn)行模擬，其中要充分考慮建筑體外溫度變化、風(fēng)速、風(fēng)壓等參數(shù)的影響。借助建筑物室內(nèi)外風(fēng)環(huán)境的模擬，可完成外維結(jié)構(gòu)、通風(fēng)結(jié)構(gòu)的節(jié)能優(yōu)化改造。間接降低了室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)的能耗，達(dá)到節(jié)能減排的效果。

3.3 日照、朝向分析

首先，日照方面，由于建筑體的位置不同，其所處環(huán)境便會(huì)存在較大差異，進(jìn)而接收到的日照輻射強(qiáng)度不同。日照強(qiáng)度的高低會(huì)對(duì)建筑體室內(nèi)采暖系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷產(chǎn)生直接影響。借助日照分析，可得到對(duì)應(yīng)建筑體周邊日照光線(xiàn)變化。結(jié)合上述結(jié)果進(jìn)行建筑體的設(shè)計(jì)，包括朝向、位置、布局等。此外，還可以根據(jù)不同時(shí)期日照量的大小進(jìn)行方案優(yōu)化。

其次，朝向分析。確定合理的建筑朝向，保證建筑體投入使用后，其使用效果、舒適度等滿(mǎn)足實(shí)際需求。朝向合理與否，會(huì)對(duì)建筑體內(nèi)部溫度產(chǎn)生直接影響，夏季高溫期間，需避免室內(nèi)長(zhǎng)期處于西曬環(huán)境；冬季低溫期間，還要保證室內(nèi)有一定的陽(yáng)光照射，利于提高室內(nèi)溫度。從節(jié)能的角度分析，當(dāng)房屋自身結(jié)構(gòu)具有溫度調(diào)節(jié)功能時(shí)，便可降低采暖、防曬等方面的投資，達(dá)到節(jié)能要求。考慮到不同區(qū)域地理位置不同，實(shí)際房屋設(shè)計(jì)中，必須充分考慮當(dāng)?shù)靥厥庑缘冗M(jìn)行細(xì)節(jié)分析。如部分工程項(xiàng)目中借助Ecotect軟件進(jìn)行環(huán)境分析。將施工環(huán)境參數(shù)（包括極端最高、極端最低氣溫等）錄入軟件，借助軟件計(jì)算得到最佳朝向。

3.4 建筑熱工分析

外圍結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)工作十分關(guān)鍵，是建筑節(jié)能的關(guān)鍵部分。本文以Ecotect軟件為分析工具，從外圍結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)建筑節(jié)能進(jìn)行了詳細(xì)分析。針對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的分析中，還要充分考慮熱負(fù)荷、冷負(fù)荷條件。其中冷負(fù)荷與下屬要素密切相關(guān)，包括室內(nèi)熱源的潛熱、室內(nèi)濕源的潛熱，需充分考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的的熱和空氣流通帶走熱量。如果得熱量為負(fù)，表明發(fā)生了散熱現(xiàn)象。當(dāng)失熱總量大于得熱總量時(shí)，房間內(nèi)部的得熱量為負(fù)，即得失熱量的大小對(duì)整個(gè)房間的熱負(fù)荷具有直接作用。具體工程項(xiàng)目中，為了保證溫度參數(shù)的合理性，必須考慮建筑體自身環(huán)境特點(diǎn)、環(huán)境因素等進(jìn)行分析，判定熱工分析結(jié)果后方可進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果沒(méi)有制冷措施時(shí)，夏季室內(nèi)溫度低于室外、冬季室內(nèi)溫度高于室外，則表明此時(shí)外圍保溫隔熱層起到了良好功效，但是，對(duì)于溫度極端高或低地區(qū)，其室內(nèi)溫度和最適宜溫度仍會(huì)存在一定差異，為此，必須進(jìn)一步進(jìn)行保溫、隔熱的優(yōu)化。夏季高溫環(huán)境下，太陽(yáng)輻射會(huì)對(duì)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生極大影響，如果圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱性差，需充分考慮室外綜合溫度波、室內(nèi)空氣溫度的共同作用，否則內(nèi)表面會(huì)發(fā)生高溫現(xiàn)象。

3.5 太陽(yáng)輻射分析

太陽(yáng)輻射是保障大眾生產(chǎn)、生活的重要能量來(lái)源之一。由于地球特殊性影響，各地的太陽(yáng)輻射狀況并不一致。建筑設(shè)計(jì)中，從綠色節(jié)能角度出發(fā)，需借助相關(guān)軟件進(jìn)行太陽(yáng)輻射情況分析，并針對(duì)其中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行妥善處理。太陽(yáng)輻射對(duì)建筑體而言，是全年輻射，為此，必須擠時(shí)間太陽(yáng)能光伏板的設(shè)計(jì)與安裝，將豐富的太陽(yáng)能收集起來(lái)，同時(shí)，還可為建筑體中的小功率設(shè)備發(fā)電。這對(duì)建筑體而言，不但可降低建筑體表面溫度，還可以合理利用太陽(yáng)能，為建筑體生活人員的生產(chǎn)生活提供電能。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，綠色節(jié)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)以及引起各行各業(yè)的關(guān)注，這是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。BIM技術(shù)應(yīng)用中，可借助諸多軟件完成模擬、計(jì)算，不但降低了成本，同時(shí)，還可提高建筑全過(guò)程的效率。可引領(lǐng)建筑行業(yè)走向更高程度。本文針對(duì)BIM技術(shù)在建筑體節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，提出采光、日照、保溫等設(shè)計(jì)的具體要求，借助模擬分析得到對(duì)應(yīng)改進(jìn)措施，從而提高了建筑體的節(jié)能設(shè)計(jì)效率。研究結(jié)果表明，合理應(yīng)用BIM技術(shù)在建筑體的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)中，可幫助相關(guān)設(shè)計(jì)人員了解更多細(xì)節(jié)問(wèn)題，有效提高了施工方案的合理性、可行性。不但可以提高整個(gè)行業(yè)的施工標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，利于綠色建筑節(jié)能目標(biāo)的快速實(shí)現(xiàn)。