綠色建筑節能設計中的BIM 技術

徐慧忠

（山西省城鄉規劃設計研究院工程設計中心，山西太原 030001）

0 前言

在可持續發展理念、建設資源節約型、環境友好型社會感召下，人們逐漸加大了對于節能環保的重視力度，通過應用綠色建筑節能設計減少建筑能源消耗，就是此方面的有力嘗試。綠色建筑節能設計既符合節能環保要求，又能使建筑物自身的功能得到有效發揮，對于促進建筑行業創新發展來講，其價值十分高。然而，綠色建筑節能設計需要經過復雜的計算，工作量極大，僅憑人力難以完成，因此需要應用BIM 技術來輔助進行。為此，必須前面把握BIM 技術的科學應用策略，有效應用BIM 技術完成綠色建筑節能設計。

1 BIM 技術在綠色建筑節能設計中的應用優勢

1.1 模擬性

充分發揮BIM 技術的仿真特性，可建立三維的建筑模型，可以模擬現實世界中運行的事物。通過BIM 技術，進行日照模擬、節能模擬和緊急疏散模擬，都能夠起到良好的成本控制作用，使建筑物的經濟性及環保性得以有效提升。

1.2 可視化

將BIM 技術視覺特性充分發揮出來，能幫助相關工作人員充分了解工程設計的意圖，促進工程建設的順利開展。在傳統的工程設計中，都是采用二維制圖模式進行設計，導致工程施工人員很難對建筑物的構造進行充分了解，并對其空間思維能力有一定的要求，而BIM 技術能夠以三維的立體圖來替代二維的平面圖，可以把建筑物的構造更加直觀地展示出來，幫助工程施工人員充分了解設計師的意圖，進而制定合理的施工方案。

1.3 協調性

由于建筑設計中的人員數量較多，需要保證各個部門、各個專業領域的設計師相互配合，努力解決工程施工中的問題。以往在施工圖設計階段中出現問題的時候，普遍都是召集各個部門進行會議討論，找出問題原因，之后提出處理方案，這很容易影響建筑設計的效率。而BIM 技術的協調性能解決這一問題，借助模型對方案中的潛在沖突進行協調，通過模型碰撞檢查直接找出各專業之間存在的配合問題，并可便捷地通過設計修改對整個方案進行合理優化。

1.4 優化性

利用BIM 技術能對某個工程項目的施工設計進行優化，使工程設計的可行性及實效性得以提升。一般在進行施工設計優化的時候，很容易受到信息、時間、復雜性等各方面的影響，難以保證工程設計優化的合理性。但是將BIM 技術應用到工程設計優化中，可以對復雜的施工工序進行簡化，在減少施工時間成本的同時，確保工程施工的整體質量，使工程施工的目標得以順利完成。

2 將BIM 技術用于綠色建筑節能設計的具體策略

2.1 應用BIM 技術模擬建筑物日照情況

在綠色建筑節能設計之中，為將建筑物能源消耗有效控制在合理范圍內、降低建筑物排放溫室氣體的數量，必須保證建筑物具備一定的隔熱和保溫作用。因此，在規劃綠色建筑節能設計時，必須認真分析建筑物受到太陽輻射的情況，這項工作可通過借助BIM 技術完成。在展開模擬分析時，應用BIM 技術構建目標建筑物的三位數字模型，結合當地的實際太陽光照情況，輸入各種信息和數據，依靠計算機強大的計算能力，對建筑物表面在不同時間段接受太陽輻射的情況進行精細化分析，然后進行進一步的修正和改進，得出最終結論，并將結論作為選擇建筑物施工材料、設計建筑物形體和規劃建筑物朝向的重要依據，以此將綠色建筑節能設計理念落實到建筑施工過程之中，有效減少建筑物自身的能源消耗，同時將建筑物所受到的太陽輻射控制在合理的范圍之內，既保證建筑物獲得足夠的太陽光照，又能有效避免太陽輻射過于強烈。比如，可以根據BIM 技術分析結果選擇安裝玻璃幕墻，落實綠色建筑節能設計要求。

2.2 應用BIM 技術模擬建筑室外環境

綠色建筑節能設計必須嚴格按照因地制宜原則，即結合當地實況（主要指地理環境條件）進行設計，以此實現人與自然之間的和諧發展。為有效落實這一要求，可以應用BIM 技術，仿真模擬建筑室外環境，有效還原建筑物周邊環境，進而科學分析建筑物周邊風向變化情況、通風條件等各方面情況，以分析結果為依據有效優化綠色建筑節能設計方案。比如，由于風壓差分析工作涉及流體力學，因此憑借人力難以完成，在BIM 技術的幫助之下則可以較為輕松地獲取建筑物周圍的自然通風情況信息，全面把握建筑物的通風條件，從而為控制建筑物間距、設計建筑物門窗打下良好基礎。通過有效應用自然風，建筑設計師可以巧妙地取得“冬暖夏涼”的效果，這樣便可以減少電風扇、空調等電氣設備的使用，有效達到節能環保的目的。

2.3 應用BIM 技術模擬室內采光情況

應用BIM 技術，還能夠科學分析建筑物的室內采光情況，通過輸入建筑物的相關數值、構建相應三維數字模型，計算機能從不同角度，分析不同形狀的建筑物在相同環境下的采光情況，從而幫助建筑設計師優化設計方案、為建筑物選擇最合適的材料，使建筑物擁有最好的采光條件，有效改善建筑物內部的自然采光效果，達到節約電能的目的。比如，可以應用BIM 技術對不同玻璃材料的采光性能進行模擬，得到最符合建筑物實際采光需求的玻璃材料，節省選擇材料的時間，在提高建筑施工質量的同時，又可實現施工成本的降低。

2.4 科學檢查建筑節能設計方案

綠色建筑節能設計有會設計到很多個要素和方面，若只通過紙面數據與數據對比，則無法精準且快速的找到設計方案中的問題，若這些問題并未在設計環節進行良好解決，且具體施工環節發現設計方案與具體實況有偏差，則既會增加施工項目難度，同時也會出現嚴重的返工問題，進而增加建設項目施工成本，不但會對施工進度造成影響，同時也會使施工企業發展遭遇嚴重損失。建筑工程中對BIM 技術合理應用可將這一問題進行有效改善，基于BIM 技術，設計師可以通過輸入相應的數據構建三維模型，有效地模擬實際情況，使用軟件對設計方案進行評估，及時發現設計方案中的沖突和錯誤，并準確顯示相應的報告。

2.5 在綠色建筑施工活動中的應用

目前BIM 技術在綠色建筑施工中的重視性不斷提高，能及時查看建筑模型，降低了施工過程中讀圖的難度，幫助工作人員充分了解建筑方案，進而提前預估工程施工中可能出現的問題，然后應用行之有效的措施加以處理。利用BIM 技術對建筑模型進行系統化的檢驗，確認建筑物的空間重疊及能耗情況，以三維的形式將其充分反映出來。當前綠色建筑施工中的設備數量不斷增多，使綠色建筑工程的機電管線施工面臨著較大挑戰，此時，可以利用BIM 模型對機電管線進行分析，幫助工作人員制定科學合理的施工方案。另外，利用BIM 技術可以建立直觀的4D模型，對工程施工進行動態化模擬，進而對工程施工進行有效把控，使綠色建筑施工能夠按時按質地完工。

3 未來發展前景分析

如今，我國社會經濟與科技飛速發展和進步，推進了設計理念向綠色方向發展，與此同時，逐漸開始大規模普及綠色節能設計意識，在此形勢下誕生了BIM 技術，其可對建筑設計中的弊端和不足進行有效彌補，發展前景十分廣闊。在高效建筑設計過程中，應深入分析設計團隊、承包方式等各參與方的建設性、協同性發展趨勢，另外也應對項目自身對當地形成的影響進行分析，總之，若在綠色建筑節能設計中有效應用BIM 技術，就可以完美地實現既定目標，改善周圍環境質量，達到有效節約成本的目的。借助于BIM 技術，在設計過程中加強研究的深度和廣度。通過對夏熱期太陽輻射的分析，掌握不同設計方案的日光利用效果，借助BIM 技術，可以增強空間規劃的效果。在此基礎上，對綠色能源效益進行分析和評價。值得注意的是，BIM 技術能幫助建筑設計人員對材料使用的進度進行有效控制，從根本上保證生產成本的節約，進而實現生產與經濟效益的雙提升。

4 結束語

總體而言，為落實可持續發展理念的要求，應用綠色建筑節能設計，已成為建筑行業的必然選擇。為此，建筑設計師必須建構起對于BIM 技術這一綠色建筑節能設計重要輔助工具的全面認知，把握應用BIM 技術模擬建筑物日照情況、建筑室外環境和建筑室內采光情況的具體方法，科學合理地構建建筑物三維數字模型，通過計算機強大的計算能力，對建筑物各方面情況進行科學分析，進而有效改善綠色建筑節能設計方案，為環境友好型社會建設貢獻力量，為人們提供更加舒適、健康、綠色的生活空間。