基于BIM 技術建筑節能設計的應用分析

張亞琦 ，楊鋒

（1.寧波第二技師學院，寧波 315000 2.浙江核力特種技術有限公司，寧波 315000）

1 前言

隨著我國城市化進程腳步的加快，社會對能源資源的需求量越來越高，能源資源短缺的問題日漸凸顯。當前，絕大多數的能源材料在建筑工程和附屬設施中的應用廣泛，能源資源消耗和建造成本偏高。將BIM技術應用到建筑節能設計中，對降低建筑能耗，實現綠色節能設計目標具有積極意義。

2 建筑節能設計發展現狀與存在的問題

2.1 建筑節能設計的發展現狀

現如今，能源資源短缺問題成為全球性問題，尤其在經濟快速發展的發展中國家，嚴重影響經濟迅速發展。在當今環境下，建筑節能設計水平受限于建筑設計理念的問題和建筑技術發展水平，從而造成其發展速度緩慢。既往的建筑節能設計工作在操作期間，要求設計人員以原有的生態建筑設計方案作為依據，并沒有因地制宜的分析與研究建筑節能需求。

再者，沒有詳細驗證和考察建筑節能設計方案的綠色環保性、節能性與經濟性，也在一定程度上不利于方案優化。設計方案期間，建筑工程設計人員將重點集中在外觀設計和建筑功能設計方面，較少的融合節能思維。絕大多數的數據、參數在錄入的時候，仍基于專業軟件采用人工方式完成，展開設計方案的定量分析，設計人員在操作軟件期間，因為缺少專業知識和實踐經驗，難以高效分析出設計成果。

2.2 建筑節能設計存在的問題

2.2.1 設計理念落后

當前，仍有一部分設計師在建筑節能設計中堅持傳統的設計理念，缺乏對新型節能技術和環保材料的認知和應用。落后的設計理念導致他們在設計過程中，對建筑的能源效率和環保性能考慮不充分，往往只關注建筑的外形、功能和舒適度，設計理念落后，既影響建筑節能設計的實際效果，又阻礙建筑行業的可持續發展。在傳統設計理念的指導下，建筑物往往存在能源浪費嚴重、環境壓力大等問題，這不僅增加了建筑物的運營成本，也加重了環境負擔。

2.2.2 技術應用不足

隨著科技的不斷進步，許多創新的節能技術和解決方案已經涌現出來，然而，在實際的建筑節能設計中，這些先進技術的應用并不充分。一方面，一些設計師缺乏對新技術的了解和掌握，往往局限于傳統的設計方法和材料，沒有充分意識到新技術在節能設計中的潛力。另一方面，由于經濟、法規或其他因素的制約，部分節能技術在實際項目中難以得到廣泛應用。沒有充分利用先進技術，設計師就無法最大程度地提高建筑的能源效率和環保性能，造成了能源的浪費，并且錯過了減少建筑對環境影響的機會。

2.2.3 政策和法規不完善

建筑節能設計存在的問題中，政策和法規不完善是一個重要的方面。在建筑行業中，政策和法規對于推動節能設計的發展和實施具有至關重要的作用。然而，目前在一些地區和國家，相關的政策和法規并不完善，這給建筑節能設計帶來了一系列的問題。首先，缺乏明確的政策和法規指導，導致設計師和開發商在建筑節能設計方面缺乏明確的目標和標準，導致在實際設計過程中，節能設計的要求常常被忽視或被置于次要地位。其次，政策和法規的不完善還表現在缺乏有效的監管和激勵機制。建筑節能設計的監管力度不夠，往往導致一些不符合節能標準的建筑項目得以通過。同時，缺乏對節能設計的激勵機制，使得開發商和設計師缺乏積極性和主動性去推行節能設計。此外，政策和法規的不完善還影響了節能技術的研發和應用。缺乏政策支持和法規保障，部分先進的節能技術難以得到廣泛應用和推廣，從而限制了建筑節能設計的實際效果和潛力。

2.2.4 經濟與成本問題

建筑節能設計在推廣和應用過程中，經濟與成本問題是一個不可忽視的挑戰。盡管節能設計在建筑可持續發展和環境保護方面具有重要作用，但因其成本及投資回報周期較長，往往成為制約其廣泛應用的主要因素。建筑節能設計通常需采用先進的節能技術和高性能的建筑材料，這些技術和材料通常價格較高，增加了建筑的成本，對于一些經濟條件有限的項目或開發商而言，會因為經濟考慮而選擇傳統的設計方法，放棄節能設計。節能設計在減少能源消耗和運營成本方面具有長期效益，但這一效益需要在一定時間內才能實現，對于追求短期回報的投資者和開發商而言，不太愿意承擔這一經濟風險。

3 基于BIM 技術的建筑節能設計方法分析

3.1 工作流程

建筑信息模型（BIM）技術的應用給建筑工程節能設計帶來了極大的改變，BIM技術不僅為其為節能設計提供了結構化平臺，同時也使能耗分析和評估工作能夠盡早展開，解決了項目設計和節能設計的分離問題，保證建筑全壽命周期能源消耗模擬和評估的實現。

在BIM技術的支持下，設計師可按照方案建立BIM模型，包含建筑的所有物理信息和功能需求，使得設計師可以在一個真實且準確的環境中進行設計。而后導出模型中的數據，由設計師進行環境分析，了解建筑在不同環境條件下的能耗情況。在此基礎上，設計師展開模擬分析，了解建筑的能源效率和環保性能，預測建筑的能源消耗，找出設計中的不足，提出改進方案。

根據以上分析結果，設計師調整設計方案，達到有效的建筑節能設計與評估的目的。這種調整處理能優化建筑的布局、材料、設備等，也有助于建筑運營策略的調整。無論如何，其目的都是為了使建筑在滿足功能需求的同時，實現能源的高效利用，減少對環境的影響。

3.2 節能分析與數據管理

BIM技術的參數化模型與當今建筑設計環境性能分析的發展趨勢緊密相連，這也標志著建筑設計領域正邁向一個更加智能化和高效化的未來。在國內，傳統的建筑設計方法往往是在設計完成后或施工圖成形后，才進行設計方案的分析和驗證。這種做法雖然能確保設計方案符合規范性要求，但會在后期發現設計缺陷，從而導致成本和時間上的浪費。設計師應用BIM技術的參數化模型，可以在設計早期階段進行模擬分析，這表示設計師不再需要等待設計工作完成后再進行驗證，而是在設計過程中就能實時查看和調整設計方案，提高了設計效率和設計質量。此外，BIM模型的參數化特性使得設計方案的調整變得更為便捷，設計師可以根據模擬分析結果，迅速調整模型參數，實現設計方案優化的目標。可見，BIM技術的參數化模型可提升設計效率和設計質量，幫助設計師更好地滿足建筑節能設計標準要求。

基于BIM技術的集成設計，將建筑視為一個整體系統，并從全壽命周期的角度出發對整個設計過程進行優化。BIM技術作為一種強大的信息集成工具，打破了傳統設計中各個環節相互孤立的局面，實現了真正的跨學科、跨階段的協同設計。其整合了幾何信息、物理信息、性能信息等建筑的各種信息，提供了一個全面的視圖，使得設計師可以更好地理解和評估建筑系統，為建筑的真實環境動態分析提供了可能。利用BIM技術可以輕松地進行建筑的能耗模擬、光照分析、風環境模擬等，而這些分析都可以基于真實的建筑數據，從而確保結果的準確性和可靠性。這種動態分析為建筑節能設計提供了有力的數據支持，使得設計師可以基于數據進行設計決策。所有的建筑信息、分析數據、設計決策都允許在這個平臺上進行管理，提高了數據的一致性，方便了團隊之間的協作和交流。

4 BIM 技術在建筑節能設計中的應用措施

4.1 協同設計

BIM 技術為建筑節能設計提供了一個強大的工具——建筑信息模型，這個模型能夠匯集建筑工程施工全過程中所需要的各項信息。設計師利用BIM技術輕松讀取水泵的尺寸、用電量等基本信息，并在修改水泵電量的過程中，同步更新其負荷計算。更為重要的是，BIM模型還簡化了工作流程，增強了建筑節能設計的聯動性。在基于BIM的平臺上，設計師在進行設計方案的調整和修改時，這些變更信息能夠及時傳遞給其他相關人員，實時的信息傳遞極大地提升了協同設計的效率，使團隊成員更好地協作。對于建筑模型的生成，當前主要有三種方法：第一種方法是直接利用建筑設計人員提供的模型信息生成建筑模型，這種方法快速且直接；第二種方法是通過交互智能轉換法生成建筑信息模型，這種方法更注重于模型的智能化和自動化生成；第三種方法是智能交互法，它結合了前兩種方法的優點，既考慮了設計人員的輸入，又融入了智能化技術。

4.2 節能設計數據計算分析

在建筑節能設計過程中，設計人員通常會將設計模型導入相應的軟件，以便獲取建筑信息并進行分析。與傳統的設計軟件相比，這種數據獲取方法更為便捷，大大減輕了設計人員的負擔，使他們能夠將更多的時間和精力專注于節能設計研究。在BIM技術的支持下，設計人員將GBS 技術直接從建筑信息模型中導入，利用建筑信息，建立起相應的熱模型，這一熱模型在轉化為XML格式后，可以通過相關軟件進行分析，進一步簡化能量分析過程。

除了提高設計效率和準確性外，BIM技術和GBS 技術的結合應用還能夠根據不同的地區的建筑標準以及法規的不同，智能設定節能建筑的類型。這一功能的實現，得益于BIM技術的參數化特性和GBS 技術的智能化分析。設計師根據當地的建筑規范和節能要求，調整BIM模型的參數，GBS 技術則能夠根據這些參數，自動進行節能類型的設定和分析。這種結合應用的方式，進一步推動了建筑節能設計的發展，不僅提高了設計的效率和準確性，還增強了設計的靈活性和適應性。設計師根據項目的具體需求和當地的規范要求，靈活調整設計方案，獲得節能設計的最優效果。同時，這種結合應用也為建筑節能設計的標準化和規范化提供了可能，按照設定統一的標準和規范，強化節能設計的質量和效果，推動建筑節能設計的普及和應用。

4.3 可視化設計

在傳統的建筑工程設計中，設計人員通常依賴CAD信息平臺進行工作，他們需要匯集平面圖、立體圖、剖面圖等各種信息，以復原建筑圖形，并在分析和設計過程中調整建筑結構、梁高和位置。然而，對于結構復雜且工期短的工程，傳統的CAD 平臺在信息傳遞過程中可能會出現信息失真的現象，這對建筑工程施工產生了不良影響。相比之下，BIM技術的應用顯著提高了信息完整性和有效性，通過BIM 的信息模型，設計人員可以直觀地讀取信息，無需進行繁瑣的圖形復原工作。這種直觀的信息獲取方式不僅提高了工作效率，還避免了信息失真情況的發生，為建筑工程施工提供了更準確的數據支持。

在建筑給排水施工過程中，傳統的設計方法需要在土建項目模型基礎上進行局部的設計模型修改。然而，這種修改往往會對樓層平面設計產生影響，會擾亂系統內部之間的相互關系。而采用BIM技術進行設計模型的修改，能夠充分確保給排水工程設計的整體性和聯系性。

5 結論

通過BIM技術，能夠實現建筑信息的數字化管理，提升設計效率，優化設計方案，并確保節能設計符合規范和標準要求。這種技術的應用，不僅簡化了設計流程，還為設計師提供了一個全新的思考方式和工具。在未來，隨著BIM 技術的不斷發展和完善，相信建筑節能設計將邁向一個更加智能化、高效化、綠色化的方向，為構建可持續發展的建筑環境貢獻力量。