BIM技术在绿色建筑设计中的应用探研.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 92 BIM 技术在绿色建筑设计中的应用探研 姚 娟 青海省建筑勘察设计研究院股份有限公司，青海 西宁 810000 摘要：摘要：现如今，BIM 技术的出现，给绿色建筑带来了崭新的发展机遇，BIM 的应用也是有效提高建筑设计水平的一项重要措施。在新的时代背景下，人们越来越重视对建筑节能的影响。BIM 技术的运用，不仅可以减少施工过程中的费用，还可以在保证建筑施工效果的前提下，提高施工效率，推动建设行业的发展。本文就绿色建筑设计中 BIM 技术的相关运用内容展开了探究，以供有关人士参考。关键词：关键词：BIM 技术；绿色建筑；建筑设计 中图分类号：中图分类号：TU201 0 引言 近几年来，国家也在对绿色建筑的发展和建设进行了积极的指导，并正在建立一套与我国特定情况相适应的绿色建筑评估体系，因此，在我国，绿色建筑具有很大的发展潜力。然而，目前我国的绿色建筑建设还存在许多问题，如：目前，我国的绿色建筑建设还存在着许多问题，如：设计单位往往依赖于专业的绿色建筑设计机构，各专业间缺乏统一、协调。目前，我国绿色建筑标准的指导作用较弱，同时，我国绿色建筑申报与评估的程序与标准尚不健全，这使得“绿色建筑”的概念难以贯彻执行。BIM 技术的运用，给建筑行业带来了一场新的信息化革命，使得建筑行业从原来的平面图纸，变成了三维立体模型，从而显著地提高了绿色建筑的设计水平，也显著地提高了其应用效果。通过对“绿色建筑”与“BIM”的概念与特征的梳理，对“BIM”在“绿色建筑”中的运用过程进行了较为深入的探讨，旨在提升“绿色建筑”的设计品质。1 关于 BIM 技术的概述 BIM 技术在绿色建筑节能设计中的应用已经获得了良好的结果，设计人员根据建筑项目的具体情况，将BIM技术运用到了绿色建筑节能设计中的各个阶段。例如，在最初的概念设计阶段，BIM 技术就已经被引入到了设计中。BIM 技术在初步设计阶段及详细设计阶段都表现出了良好的效果，该技术的应用很好地解决了绿色建筑节能设计中二维设计方式带来的种种弊端。同时，利用 BIM 模型，设计师可以模拟绿色建筑的室外风环境，室内气流组织分析，以及照明情况等。因为 BIM 技术在应用过程中具有很强的相关性，它可以对各种数据进行统一的采集与监管，从而为建筑过程中的研究与讨论提供了一个可靠的指导依据。通常，每个组件的具体数据信息都包含在 BIM 模型中1。在绿色建筑节能设计中，BIM 技术可以充分地发挥出它的优势，例如，BIM 技术具有模拟性、可视性等特点，利用 BIM 技术，可以将整个建筑工程以一种更为精确的信息模型呈现出来，有助于绿色建筑节能设计人员及时地发现设计方案中存在的问题和不足之处。并在此基础上，提出相应的优化对策，以提高我国绿色建筑节能设计的科学性和成果的精确性。近年来，伴随着BIM 技术在绿色建筑节能设计中的运用，以及 AR 增强现实、VR 虚拟现实等 3D 立体显示技术的运用，使得BIM 技术在建筑节能设计中的优越性得到了最大程度的发挥，为设计者提供了更为直观的设计结果。2 当前我国绿色建筑设计中 BIM 技术的应用重要性 对于绿色建筑而言，建筑除了在全寿命周期内，满足了建筑居住和实用的需要以外，它还要达到对生态环境的保护，节约了能源，改善居民的居住和使用的舒适性。许多研究者认为，采用 BIM 技术进行绿色建筑节能设计，不仅可以极大地改善建筑的节能效果，而且可以改善建筑的功能与舒适度，更好地为居民的生活和利用提供一个良好的环境，使人类发展与自然环境保持一个比较协调的关系。在绿色建筑节能设计中，将 BIM 技术运用到了绿色建筑节能设计中，利用自然资源，增加了自然资源的利用率，特别是减少了合成材料的用量。设计人员以设计成果为基础，构建中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 93 了三维数字信息模型，帮助施工人员及其他项目参建方对建筑的整体结构和设计效果有更直观的了解，为绿色建筑工程的顺利施工提供了保障。近年来，伴随着社会经济发展的快速发展，建设项目的数目逐年增加，建设项目的规模越来越大；这就需要在绿色建筑中进行节能设计2。在此背景下，我国的绿色建筑节能设计者面临着新的挑战。在具体施工建设的过程中，可以利用 BIM 技术对施工进度进行模拟，将工程进度与三维建模的成果相结合，准确地统计出不同施工阶段对施工材料的需求数量及资金的使用情况；这样，就可以根据实际情况，不断地对设计方案进行优化和改进，确保了绿色建筑节能设计方案的便捷和高效。3 BIM 技术在绿色建筑工程设计中的应用 3.1 重视 BIM 模型构建的实施过程 从总体上讲，绿色建筑的设计可划分为4个阶段。以前的设计通常都是以独立的方式进行，彼此间的配合不够默契，因此经常会发生设计内容的冲突与图形的差异。在 BIM 模型的基础上进行的设计，通常都是由建筑专业来主导，各个专业之间相互协作，以建筑专业为基础来进行设计，这对确保设计的总体品质是有利的。BIM 的技术应用过程如下：（1）利用 BIM 技术对项目现场进行可持续的规划和现场设计。在此基础上，利用 BIM 技术建立了场地模型，并对场地进行了气象分析，对场地的基础状况进行了分析。太阳辐射状况，焓值和湿度等。(2)优选并确定绿色建筑的设计方案。利用 BIM 技术建立的简易概念模型，以绿色建筑评价标准为依据，对建筑的各项性能指标进行初步分析，并对其进行不断优化、调整，最后确定出最佳的建造方案。(3)对绿色建筑进行初步设计。这一阶段以总体规划为依据，对各个专业进行详细、深入的设计。从建筑布局，外墙，房间等方面对建筑的风，光，热等进行了优化，对结构、施工、给排水等进行了声学仿真；暖通、空调、空调等各专业间的合作设计，并对其操作进行仿真分析。(4)施工图纸的编制。这一阶段应充分利用 BIM 建模的 3D 立体可视化优势，对各个专业管道进行冲撞试验，对系统进行综合布置，对施工过程进行提前模拟；为现场布置、材料进场、人员调配等提供前期依据，为实现绿色建筑进行预演，最终形成最终的工程设计方案。3.2 重视 BIM 技术在日照分析中的应用 在 BIM 软件中，将建筑总平面图、立面设计图、幕墙或外墙设计图等图纸引入到 BIM 软件中，作为证明材料。在软件中，对绿色建筑的室外光环境进行模拟和分析，对既定设计方案是否会造成光污染，或者会对周边建筑日照条件产生影响。根据分析结果，对建筑外立面造型、相邻建筑物间距、建筑围护形式等设计内容进行调整，直到通过室外环境设计评价为止。此外，还可以进行光辐射分析试验，在试验过程中，通过对不同品种植物和不同地点种植植物后的生长状况进行观测，选出最优的植物品种和种植地点4。3.3 重视 BIM 技术在朝向分析中的应用 因为每一座建筑的所处区域气候条件、现场地形地貌与地势走向都存在着很大的不同，这就需要设计师们坚持因地制宜的原则，并以现场环境为依据，来计算出最佳的建筑朝向。通过对日照、景观视线和通风等多个因素的综合考虑，对建筑朝向进行日照分析和风环境模拟，并据此确定建筑朝向5。比如，在一个项目中，建筑群处于丘陵地带，建筑依山傍水、现场地形高低起伏不定。设计人员使用 ECOTECT 软件，对其进行日照分析实验，并生成三维朝向图、建筑朝向竖直投影图等图。3.4 重视 BIM 技术风向优化中的应用 在早期的一些建筑工程中，忽略了风环境的分析工作，也没有以现场风环境情况为依据，对建筑布局进行调整，也没有对场地物理环境进行改变。因此，在后续建筑使用过程中，偶尔会出现涡旋、滞风等现象，严重时会引发污染物扩散、室外散热效果不佳、通风不畅等一系列问题6。针对这一点，设计者要利用BIM 软件进行风向的优化，在该软件中建立一个与建筑布局和结构相匹配的场地场景，并引入当地的气象条件，来进行风环境的模拟，并依据仿真分析的结果，对系统进行了修正。以某个项目为例，它的地区是一个亚热带海洋性季风气候，在每年的九月至一月，它的方向是西北风，在二月至八月，它的方向是东南风，几乎不存在过冷过湿的情况。通过仿真分析，确定了在基地的西北角种植茂密的森林和草坡，以阻挡寒风，在基地的东南角设计了一个铺砖广场，以引导凉爽的东南风向，并调整了建筑的窗墙比、开窗方向，从而显著地改善了室内的自然通风状况，预计每年可以节约 545kW 的空调能耗。中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 94 3.5 重视 BIM 技术在绿色建筑采光中的应用 将 BIM 技术运用到绿色建筑节能设计中，设计者可以结合自己的实际情况，从如下几个方面入手首先，BIM 技术在绿色建筑照明中的运用。一般来说，在建筑工程中，最常用的照明方式是将自然光和人造光有机地组合起来，以达到节能目的；在绿色建筑节能设计的过程中，设计人员要充分考虑如何更好地提高对自然光线的利用率，例如，可以采取一种较为高效的方法，将自然光线进行收集后，在没有自然光线的情况下，再将其利用起来7。例如，设计者可以通过改进设计，为建筑物内部引入外部的自然光。为了更好地利用自然光，达到合理地使用自然光，设计者必须在规划阶段，对建筑物内部的照明条件进行细致的分析；更深一步，明确了不同楼层，建筑室内各房间布局问题导致的采光不足及光照过强的情况，从而对设计方案展开相应的修改，并运用 BIM 技术对建筑室内的采光情况进行模拟。本项目的研究成果将为我国绿色建筑节能设计中照明系统的优化设计提供科学依据。3.6 重视 BIM 技术在建筑热工分析中的应用 本文通过对 BIM 技术在绿色建筑节能设计中的运用，对建筑的外墙围护结构进行了分析，并对其优点进行了探讨。在这个过程中，还需要考虑到其他对建筑节能效果有影响的因素，例如：建筑热负荷、冷负荷等，在确定了这些因素之后，再对建筑室内热环境的实际情况展开全面的分析8。其中牵涉到的内容很多。综合多个因素进行分析后，若最后得出的热量值小于 0，则表明建筑外墙维护结构已出现了散热。而通过一系列的计算，若发现损失的热量大于获得的热量之和，则该建筑室内获得的热量值小于 0。因此，从这个角度来说，建筑物的室内热负荷是由外部维修结构吸收和损失的热量决定的。因此，绿色建筑节能设计者在进行具体的设计时，必须使室内的环境温度值保持在一个相对较适当的范围内，在这个过程中，要深入分析建筑结构自身的优势特点、所处区域环境的特点等，为优化设计方案提供可靠的指导依据9。运用 BIM 技术，对建筑室内热负荷展开模拟分析，在不使用制冷措施或者供暖设施的情况下，在夏天，将建筑室内的温度控制在比室外温度低的状态；在冬季，将建筑室内的温度控制在比室外更高的水平，若达到此目的，绿色建筑外墙围护结构中的外立面保温隔热层就表现出了其特殊的性能10。如果建设项目所在地区的气温差别很大，例如，冬天的气温很低，夏天的气温又很高，室温和室温之间的差距还是很大的。因此，绿色建筑节能设计人员还应分析建筑所处区域室外综合温度及室内气温的变化对建筑外墙围护结构性能的影响。4 结束语 近几年，“绿色建筑”这一崭新的理念在建筑领域得到了广泛的应用，并产生了显著的经济效益、社会效益和环境效益。BIM 技术在建筑工程中的运用，设计人员把它与绿色建筑环保性设计理念、低耗能等理念结合起来，一方面可以提升绿色建筑阶段设计的水平，另一方面也可以使绿色建筑之间的设计结果与建筑工程项目的经济需要保持一致，这为我国建筑行业的发展提供了一个更为广阔的平台。参考文献 1王玲艳.绿色建筑技术在暖通设计中的应用分析J.工程与建设,2022,36(05):1283-1285.2张小雨.BIM 技术在绿色公共建筑设计中的应用J.佛山陶瓷,2022,32(10):57-59.3杜锋,郭伟.浅析绿色建筑技术在暖通空调设计中的应用J.房地产世界,2022(19):125-127.4李瑶.被动式节能技术在绿色建筑设计中的应用研究J.四川建材,2022,48(10):1-2.5彭启昕.BIM 技术在绿色建筑设计中的应用研究J.中华建设,2022(10):103-104.6黄坤.BIM 技术在绿色建筑设计中的应用J.黑龙江科学,2022,13(18):98-100.7周波.碳中和背景下BIM技术在绿色建筑中的应用及 发 展 趋 势 探 讨 J.中 国 建 筑 装 饰 装修,2022(16):87-89.8潜兰.BIM 技术在绿色建筑设计中的应用J.房地产世界,2022(16):64-66.9陈剑南.BIM 技术在绿色建筑设计中的应用J.中国高新科技,2022(12):65-67.10曹杰,黄艳雁.绿色建筑设计中 BIM 技术应用的实践分析J.城市建筑,2022,19(12):196-198.