BIM在建筑節能改造可持續設計中的應用研究

袁金鶴

中機第一設計研究院有限公司 安徽 合肥 230601

引言

建筑工程施工項目較廣，而且施工范圍較大，消耗的能源也非常多，為了滿足建筑業的可持續發展，需要實現建筑工程施工和設計的節能降耗，推進綠色建筑發展范圍，讓建筑行業有更大的發展空間。利用BIM技術實現建筑節能設計的科學性，滿足資源節約和環境保護，推進綠色建筑使用壽命的延長，也就是說BIM技術應用對于推進建筑行業長久發展具有重要作用。

1 BIM技術與建筑節能設計

1.1 BIM技術應用概述

BIM技術在應用過程中能夠實現對建筑工程全過程管理的模型化和信息化，讓以往較為傳統的建筑工程施工信息以及建筑功能進行精準體現，以模型的方式進行表達，實現建筑功能的真實性和參數應用的準確性，為建筑工程設計效果體現提供了更大支持。在建筑節能設計中，以往傳統型的設計方式會受到建筑能耗分析模擬軟件的影響，無法確保結構的科學優化，甚至在節能設計方面還存在一定的阻礙，而利用BIM技術，設計人員能夠針對整個設計周期展開分析，以全生命周期的原則對工程施工情況進行模擬，結合模擬中得出的結果，對設計方案進行優化與調整，滿足綠色建筑行業的節能與減排，同時讓建筑設計走向數字化和信息化。另外，在建筑節能設計之前，需要針對建筑能耗具體情況展開分析，加大對工程結構、材料等的探討，確保評價過程中能夠準確得出建筑行業的能耗現狀，以往傳統型的設計圖紙和計算方式不僅出現了大量的人力物力浪費，還極易因計算誤差而導致結果的準確性下降。BIM技術在應用之后，能夠結合更加有效的數據和信息，做到對建筑節能設計的分析軟件，兼容性更強，能夠在最快時間內得出更加準確的計算結果，滿足了建筑行業的設計要求[1]。

1.2 BIM技術應用的優勢

通過BIM技術應用能夠實現建筑節能設計的數字化與信息化，將建筑工程施工中的材料、結構等能耗信息進行整合分析，建立建筑工程的模擬圖形，有利于建筑設計人員對工程結構進行優化與調整，BIM技術應用的主要優勢體現在以下三方面。第一，可視化。BIM技術能夠實現對建筑信息模型的構建，展現3D的效果，讓工作人員對整個建筑的空間狀況進行分析，利用可視化的方式進行建筑結構形態的展現，可以隨意進行建筑結構參數和結構調整，滿足建筑設計的直觀性體現。第二，信息化。BIM技術在應用過程中以信息化為核心，實現對整個建筑工程全生命周期的數據和信息分析，利用數據和信息作為基礎，完成對建筑工程各個施工階段的分析，讓設計過程更加科學，同時保障了建筑工程設計方案的可執行性，降低因人工計算誤差而影響到節能效果。第三，模擬性。相比于其他的設計軟件，BIM技術在應用過程中能夠在模型中進行相關數據的輸入，包含了影響建筑工程設計的信息、環境以及材料性能等，對于這些不同信息造成的變化進行分析，對建筑結構設計內容進行優化。BIM技術建立的信息模型實現了對整個工程項目全生命周期的分析，節約設計所花費的時間，也能夠降低因設計而投入的人力物力。

2 BIM技術在綠色建筑節能設計中的具體應用

2.1 采光模擬

在建筑節能設計中，為了達到規范化的設計標準，需要針對建筑物所在的地區進行周邊環境的分析，計算室內所需的采光度，科學設定建筑參數，比如說，窗地比。通過合適的采光強度和采光密度設置，能夠讓建筑室內有更好的采光效果，即達到照明要求又起到資源節約的目標。通過合適的陽光設置，能夠讓居民生活工作有更好的條件，而且適度光照能夠降低對人類眼睛的傷害。一般來說，光源主要分成自然光和人工光兩種方式，在建筑節能設計中需要針對建筑室內的采光要求，加大對自然光源的應用，經過建筑科學計算，利用BIM技術將更多的自然光引入到室內，既降低能耗又達到良好的光照效果。在BIM技術進行采光模擬時，需要針對采光性能進行分析，考慮到各個房間的布局設置，避免光照過強或者采光不足等問題出現。為了達到節能設計效果，可以利用遮光簾進行光照的調節，還可以進行樹木種植。綠化植物一方面能夠起到對強光的遮擋，另一方面能夠隔絕噪音，是綠色建筑設計的科學體現[2]。

2.2 合理進行外墻保溫設計

外墻保溫設計是綠色節能設計的關鍵，一般來說，外墻保溫設計中可以采用擠塑板、外墻保溫磚等設計模式，無論采用哪種設計方式，都需要在設計之前利用BIM技術進行相關數據的計算，提升保溫節能材料的應用價值。通過BIM技術應用，充分發揮節能保溫磚模式的效果，對于建筑整體荷載進行分析，不僅僅需要實現以往傳統型建筑的平面設計分析，還需要利用BIM技術實現對建筑外墻基層信息和保溫層數據的獲取，確保各部分荷載分布均勻，即達到設計的科學性，又能夠讓建筑墻面有較強的支撐度。除此之外，在設計過程中，外墻保溫設計還需要防治熱橋現象，結合BIM技術應用要求，準確計算熱橋部分出現的位置和情況，明確對節能設計方案的調整，確保自然溫度能夠匯集到保溫節能系統中，充分發揮建筑外墻施工的節能效果。

2.3 關注動態設計

BIM技術能夠實現建筑節能設計的動態掌握，尤其在建筑設計仿真環節，通過BIM技術實現對所有流程中數據和信息的獲取，通過相關工作人員整理，將數據和信息輸入到BIM技術中，及時分析可能存在的缺陷區域，并且對其進行優化，在BIM技術運用之前，需要實現對建筑工程施工方案和相關的規劃設計，探討更好的材料，選擇降低出現的材料浪費，而且在設計過程中工作人員可以利用BIM構建建筑工程的動態控制模型，加大對工程材料應用情況的分析，降低材料無故消耗。從施工進度的分析，做到對施工方法和材料應用的調整，分析建筑施工中出現的物資消耗與工程設計方案進行對比，加大對工程中數據和信息的及時反饋。除此之外，在設計過程中可以將工程施工的信息輸入到建立的模型中，讓工作人員更加有效地實現工程施工進度分析，了解進度完成情況，加大對整個施工情況的掌握，提升工程施工效率與質量[3]。

2.4 合理開展給排水設計工作

給排水設計是建筑節能設計的關鍵步驟，利用BIM技術發揮節能節水效果，首先，在設計過程中需要實現各部門之間的協同，將平面設計與立體設計相融合，利用BIM推出模擬出現施工中的管道布置情況以及水流量等；在進行高層建筑節能節水設計時，更需要加大對工程施工的模擬，分析高層建筑給排水設計的水壓要求，確保節能節水設計能夠滿足建筑物應用要求，讓用戶在正常用水需求之下降低水資源的浪費。其次，利用BIM技術加大對給排水設計的分析，結合各方面材料信息進行探討，篩選與工程施工相吻合的材料。另外，設計過程中可以利用BIM技術對施工方案進行模擬，對管道布局情況進行優化，如果發現設計過程中存在管道之間的沖突，可以結合設計模型對管道沖突現象進行判斷，減少管道沖突，對給排水工程設計造成的影響。最后，在附屬設施設計時，同樣可以利用BIM技術進行模擬，減少施工中出現的矛盾，可以建立3D模型和四維模型，加大對工程進度的安排，確保工程施工中具備更高的可行性，堅決杜絕給排水工程施工中出現的浪費與污染。

2.5 重點開展室內環境的設計工作

在開展建筑室內節能設計時，需要加大對環境的分析，營造更好的居住環境，確保綠色建筑節能設計效果更具可行性，滿足居民的生活要求。在BIM技術應用過程中，可以首先進行自然通風模擬，按照綠色建筑的施工模型對所有建筑室內尺寸進行調整，讓建筑室內的氣流更加通暢，在增強通風性能的基礎之上，改變室內環境，利用通風減少對能源的消耗。其次，利用BIM技術實現對建筑室內布局的科學分析，準確獲取建筑布局的各項信息，按照綠色建筑節能設計標準制定更加完善的布局方案，利用創建的專業化模型，讓建筑布局更加符合居民要求[4]。

2.6 科學開展建筑模型設計工作

在建筑節能設計中，利用BIM技術針對建立的模型進行分析，結合綠色節能設計要求和設計標準，做好相應的建模，盡量加大對模型的科學處理，確保模型中各方面設計更加精準。我國目前大多數建筑工程施工時采用的是施工圖紙，但是由于很多工程項目外部結構非常復雜，僅僅依靠設計圖紙難以保障工程項目質量，不僅會出現工程質量安全隱患，還會釀成材料浪費或者環境污染。而利用BIM技術，能夠借助BIM具備較強的模擬性和可視化特點，創建相應的信息模型，預防施工中出現的誤差和漏洞，比如說，在設計過程中利用BIM技術能夠創建相應的管線施工模型，結合施工要求做好建筑室內電器管線的科學布置，提升建筑電氣的應用質量，也減少建筑電氣運行中出現的資源浪費，確保所有的電氣設備運轉安全。

2.7 優化能源利用

綠色節能建筑設計中，以BIM技術為基礎，加大對能源的科學應用，提升建筑應用的節能效果。以太陽能為例，利用BIM技術做好建筑太陽能輻射情況的分析，結合實際情況做好太陽能利用的可行性方案，在一些區域內太陽能每年的輻射較多，結合這一情況可以在屋頂設置光伏板，對太陽能進行收集并轉化為電能。這些電能可以應用在建筑的照明或者小區的其他設施方面，同時也可以利用太陽能完成熱水供應。在太陽能利用供電還是供水系統設計，都必須要利用BIM軟件進行分析，發現其中可能存在的隱患，對應用方案進行調整，實現以清潔能源代替不可再生資源，滿足建筑業的可持續發展要求[5]。

3 結束語

總而言之，綠色建筑節能設計效果體現，需要以BIM技術應用為基礎，遵循技術應用原則，做到對綠色節能設計規范的執行，發揮BIM技術應用優勢，確保建筑有更高的設計效果。設計人員需要結合實際情況做到對工程設計方案的分析與優化，結合BIM的應用特點，對所有的設計方案進行分析，積極探討設計方案中可能存在的隱患，加大節能設計效果體現，減少資源浪費。