BIM 技術在綠色建筑節能設計中的應用

劉玉丁

摘 要：隨著環境保護、綠色節能等理念的不斷深入，建筑行業不斷深化改革，使得綠色節能設計逐步融入建 筑設計。建筑信息模型技術憑借其模擬分析、建模、可視化及數據傳輸等功能，在綠色建筑節能設計中得到 有效應用，并帶來了良好效果。本文從建筑信息模型在綠色建筑節能設計的應用概述、應用原則及應用措施 3個方面出發，對其在綠色建筑節能設計中的應用展開研究，進而提升綠色建筑節能的效果。

關鍵詞：綠色建筑;節能設計;建筑信息模型（BIM）技術

中圖分類號：TU17;TU201.5? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1003-5168（2021）31-0084-03

Application of BIM Technology in Green Building Energy

Conservation Design

LIU Yuding

（Harbin Huade University，Harbin Heilongjiang 150025）

Abstract： With the continuous deepening of concepts such as environmental protection and green energy conserva tion， the construction industry continues to deepen reforms， and green energy-saving design has been gradually inte grated into architectural design. BIM technology has been effectively applied in the energy- saving design of green buildings by virtue of its simulation analysis， modeling， visualization， data transmission and other functions， and has brought good results. In this paper， the application of BIM technology in green building energy-saving design is summarized， application principles and application measures， and the application of BIM technology in green building energy-saving design is studied to improve the effect of green building energy-saving.

Keywords： green building energy;conservation design;Building Information Modeling（BIM） technology

1 BIM 技術在綠色建筑節能設計中的應用概述

目前，建筑信息模型（Building Information Modeling， BIM）技術已經十分成熟，在綠色建筑節能設計中的應用 日趨廣泛[1]。BIM 技術主要是在掌握建筑資料的基礎上，通過計算機構建模型，通過三維可視化功能，可以將工程項目的結構信息、性能信息、材料信息及設計信息等輸入軟件，還可以通過 BIM 5D 將工程項目的施工工序、進度、質量及成本等目標進行關聯，進行全面的數據分析[2]。當工程的某一因素改變時，其他數據會隨之改變，進而保證數據分析的完整性，實現全目標管理。此外，BIM技術在綠色建筑節能設計過程中可以實現全壽命管理。在工程項目的前期決策階段、設計階段、施工階段及后期運行維護階段，工作人員都可以借助 BIM 技術的全壽命周期 管理（如圖 1 所示）為建筑節能設計提供全面的數據信息，并可以掌控參數，有效提高綠色建筑節能設計效率和 設計水平。

2 BIM技術在綠色建筑節能設計中的應用原則

結合綠色建筑節能設計的特點，采用 BIM 技術應遵 循因地制宜、規范性及操作性原則[3-5]，以保障節能設計 的良好效果。

2.1 因地制宜原則

要達到節約資源、環境保護的效果，在進行綠色建筑節能設計過程中，應充分結合工程所在地的環境特點，因 地制宜，采用 BIM 技術進行節能設計。這要求設計人員 全面掌握工程所在地的地質水文等資料，在充分分析地 域特點的基礎上，利用所在地的地質水文環境和物種分 布情況展開設計。采用因地制宜原則可以有效降低對生態環境的破壞，起到一定的環境保護作用。

2.2 規范性原則

為有效提高設計水平，采用 BIM 技術進行綠色建筑 節能設計時應嚴格遵循規范性原則。第一，設計前應收 集準確完整的數據資料，由專業人員進行檢查和審核，確保基礎性數據的規范性。第二，設計過程中應嚴格遵循綠色建筑節能設計的相關規范、標準，從而為施工階段提供科學的依據。第三，采用 BIM 技術進行節能設計，應在結合工程實際情況的基礎上撰寫完善的設計規程，進而保障節能設計具有良好的可施工性和可操作性，并利用BIM 技術為施工過程提供范本。在滿足設計標準的基礎上，盡可能實現人與自然、工程與環境的有效結合[5]。

2.3 操作性原則

操作性原則指的是采用 BIM 技術進行綠色建筑節能設計過程中應充分利用三維數字技術創建建筑信息模型，并通過仿真技術完整準確地模擬工程信息，進而為施工階段提供可靠的信息。此外，采用 BIM 技術的數據化形式可以將設計模型直觀展現出來。設計師也可以直觀把控工程結構和相關參數，進而進行創新性技能設計。在參數化設計階段，設計師應遵循操作性原則整合數據信息，借助 BIM 技術關聯各個參數，在達到綠色節能設計要求的基礎上，盡可能為施工提供便利。

3 BIM技術在綠色建筑節能設計中的應用措施

3.1 做好設計前的準備工作

為節約資源、保護環境，設計前期階段應進行科學評估。借助 BIM 技術可以模擬室外陽光的分布情況、光照 強度及輻射范圍，并結合模擬情況充分利用太陽能進行 整體的優化設計，實現對太陽能資源的有效利用。采用BIM 技術分析室內采光，充分利用自然光來降低照明的能源消耗量。為有效避免機電管網錯亂帶來的問題，設計的前期階段應采用 BIM 技術進行機電管網檢測，將可能出現的問題扼殺在搖籃。結構熱工性能一級室內環境是節能設計的重要部分，在設計前期階段應將相應數據導入建筑信息模型，并結合規范性原則進行設計。因此，在綠色建筑前期設計階段應充分利用 BIM 技術進行采光模擬、室內外風環境模擬、日照朝向分析、熱工分析和太陽輻射分析，有效結合工程所在地的環境特點，因地制宜，充分利用自然資源，進而達到降低能耗、節約資源的效果。

3.2 BIM 技術在方案設計中的應用

3.2.1 采光設計。采光設計是綠色建筑節能設計的 重要部分，直接影響建筑的舒適性和室內溫度。在進行 采光設計時，應結合設計前期模擬分析進行采光設計，在充分利用日照的基礎上進行窗戶的材質選擇和戶型設計。借助 BIM 技術的數據分析、建筑空間及采光數據分析等手段，為節能設計提供完整科學的數據信息，有助于展開智能化采光設計構圖，再結合虛擬光源動態性調整技術進行采光度和敏感度分析。此外，結合不同時間段光照的變化情況進行三維展示，使得設計人員可以更加直觀地選擇燈具，并綜合光源和照明系統，采用 3D 模擬功能來展示節能采光設計效果圖。

3.2.2 圍護結構設計。綠色建筑圍護結構設計包括 外墻設計、門窗設計及建筑頂部設計等方面。目前，綠色建筑節能多采用外墻保溫磚、擠塑板等進行外墻保溫設 計。為有效提高外墻保溫節能設計效果，應結合 BIM 技 術進行外墻保溫磚模式下的墻體荷載計算、外墻保溫層數據信息及外層數據的計算等。通過 BIM 技術掌握外墻外保溫各部分的荷載分布情況，有助于系統進行設計元素的配置，保障外墻支撐結構的均勻性。此外，為有效防止外墻保溫發生冷橋，設計過程中應采用 BIM 技術進行冷橋測算，進而制訂更加完善的綠色節能設計方案，達到外墻外保溫的良好效果。

建筑頂部節能設計主要包括坡頂、平頂、高平頂及一級流線型平頂等的設計。在進行屋頂節能設計時，應從屋頂的坡度、材質、顏色及保溫層等方面入手[6]。通過科學合理的設計，達到冬暖夏涼的效果，即冬天能夠盡可能降低室內熱量的流失，夏季能夠降暑隔熱，通過節能設計降低室內溫度所受外部環境的影響。門窗設計除考慮采光以外，還應充分考慮通風和保溫性能，因此應科學控制綠色 建筑的窗墻比，進而達到圍護結構的節能效果。

3.2.3 給排水設計。給排水設計是綠色建筑節能設 計的關鍵環節，直接影響建筑能耗和工程質量。在給排 水設計過程中，應充分利用 BIM 技術提高設計效果。第 一，采用 BIM 技術進行給排水系統的節能、平面和系統的協同設計，建立給排水管道三維模型，并準確計算水流量，對水流量進行動態分析。在達到建筑用水量需求的前提下，預測給排水系統可能造成的污染情況和資源浪費，結合預測數據制定預防措施，提高給排水系統的節能 效果。第二，整合分析前期收集的大量數據，經過精確計算和專業篩選，為給排水系統的技能設計提供詳細參考，進而制訂管道布局模擬方案，采用 BIM 三維立體設計構建給排水模型，并通過三維可視化和碰撞檢查功能提前找到設計中的沖突，進而進行方案調整，有效提高給排水系統的節能效果和使用壽命。第三，在進行給排水附屬部分設計時，采用 BIM 模擬技術模擬安裝進度，通過四維技術實現給排水系統及其附屬部分的進度控制，確保每一個環節都能順利展開，進而避免給排水系統的污染和能源浪費，實現可持續發展。

3.2.4 室內環境設計。在進行室內環境設計時，應 充分發揮 BIM 設計的優勢，營造良好的室內環境。通過 BIM 技術的模擬功能，模擬自然通風情況，結合綠色建筑 模型的模擬效果，適當調整室內通風口的位置及尺寸，進 而提升室內空氣的流暢度，充分利用自然通風來降低能 源的消耗[7]。結合 BIM 技術的室內布局模擬功能全面分 析室內布局的數據信息，結合綠色建筑節能設計標準進 一步完善室內布局設計。

3.2.5 電能利用設計。為有效提高電能利用設計效 果，在進行綠色建筑節能設計時，應結合 BIM 技術進行能 耗的全面分析，有效計算生態環境中有害氣體的含量，進 行綠色建筑群的亮化模擬，結合生態環境特點展開電能利 用設計，并對電氣設備的安裝和布局進行模擬演示，確保 線路布局的科學性和規范性，提高節能水平。

在綠色節能設計過程中，還應科學選擇建筑材料，即 結合 BIM 技術選擇能夠與施工進度有效結合的有利于循 環經濟的建筑材料[8]。建筑材料應符合綠色節能標準， 滿足節能設計要求，在滿足規定的安全節能和環境保護效果的基礎上，盡可能降低對周圍環境的影響。

4 結語

采用 BIM 技術進行綠色建筑節能設計時，應嚴格遵 循因地制宜、規范性和操作性原則，在滿足綠色建筑節能 設計標準的基礎上，結合 BIM 技術的環境模擬、信息化及 三維可視化等功能，進行采光設計、外墻保溫、給排水、室 內環境及電能利用等方面的綠色節能設計。借助 BIM 技 術設計方案具有的靈活性，不斷進行調整和完善，以提高 綠色建筑節能設計的科學性和有效性。

參考文獻：

[1]孫兵 .BIM 技術在節能建筑結構設計中的應用[J]. 新型 建筑材料，2020（9）：186.

[2]何軍峰 . 基于綠色 BIM 理念的多層建筑節能設計分析[J].? 低碳世界，2021（9）：150-151.

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[5]黃燕燕 .BIM 技術在綠色建筑工程管理中的應用[J]. 中 國建筑裝飾裝修，2021（4）：46-47.

[6]袁園 .BIM 在預制裝配式建筑住宅設計中綠色節能的應 用分析[J]. 建筑技術開發，2021（6）：147-149.

[7]鄧慧霞 . 綠色建筑節能設計中 BIM 技術應用探討[J]. 四 川水泥，2020（12）：83-84.

[8]范凱興 . 基于 BIM 技術的綠色建筑節能設計應用探討[J].? 中國設備工程，2020（21）：203-204.