BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑節(jié)能設(shè)計的探討

李曉光

（廣東省建科建筑設(shè)計院有限公司 廣東 廣州 510000）

1 引言

進(jìn)入21 世紀(jì)以來，國內(nèi)的建筑行業(yè)獲得了較快的發(fā)展。伴隨著建筑工程的建設(shè)，工程中節(jié)能設(shè)計就成為了建筑工程設(shè)計中的重要的環(huán)節(jié)。通過建筑節(jié)能設(shè)計，不僅能夠很好的促進(jìn)城市化進(jìn)程的建設(shè)速度，同時還可以極大的推動建筑行業(yè)的快速發(fā)展，改善居民的生活質(zhì)量。近幾年來，尤其是在建筑材料的使用方面，通過節(jié)能建筑的相關(guān)設(shè)計，極大的提高了建筑的節(jié)能效果，這對我國的環(huán)境保護(hù)以及可持續(xù)發(fā)展政策的響應(yīng)有著積極的意義。因此，現(xiàn)階段一定要做好建筑節(jié)能設(shè)計，并且加快BIM 技術(shù)在建筑節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用。本文結(jié)合筆者自身經(jīng)驗(yàn)，在探討B(tài)IM相關(guān)概念以及國內(nèi)建筑節(jié)能現(xiàn)狀以及問題的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討B(tài)IM 技術(shù)在建筑節(jié)能上的應(yīng)用。

2 BIM 技術(shù)的概述及其在建筑節(jié)能方面的現(xiàn)狀

2.1 BIM 技術(shù)的概念

所謂的BIM 技術(shù)，就是建筑信息模型的建立以及其應(yīng)用，我們也可以理解為是建筑數(shù)字的模型。針對建筑項(xiàng)目物理以及相關(guān)的功能特性，建立用數(shù)字表達(dá)的方式，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識資源的共享。這一技術(shù)可以通過虛擬建筑信息模型進(jìn)行較為全面的建筑工程設(shè)計以及相關(guān)的檢測，從而可以對整個建筑的過程實(shí)施有效的管理。現(xiàn)階段這一技術(shù)涉及的領(lǐng)域越來越廣，不僅是建筑的規(guī)劃階段以及項(xiàng)目設(shè)計的階段，同時在施工過程和竣工管理過程中也有較多的應(yīng)用。我們所提到的BIM 技術(shù)，是建筑信息技術(shù)的簡稱，這一技術(shù)對建筑工程項(xiàng)目中的基本構(gòu)建以及施工工序和數(shù)據(jù)、物理化學(xué)更方面的特性聯(lián)系起來，進(jìn)而可以形成建筑信息模型，并建立建筑工程項(xiàng)目的數(shù)據(jù)資料庫。通過數(shù)據(jù)庫的建立，可以反映建筑元素和物理化學(xué)性質(zhì)和建筑元素之間的關(guān)系。建筑工程中通過BIM 技術(shù)的應(yīng)用，能夠把建筑相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲在BIM 的數(shù)據(jù)庫中。通過建筑項(xiàng)目的設(shè)計內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)在BIM 技術(shù)的基礎(chǔ)上的信息傳遞以及共享。所以說BIM 數(shù)據(jù)庫的建立，可以極大的促進(jìn)建筑工程的發(fā)展。同時如果建筑工程的施工階段需要相關(guān)的數(shù)據(jù)，工作人員可以在BIM 數(shù)據(jù)庫中查找，這樣一來就簡化了數(shù)據(jù)收集的相關(guān)過程，同時也提高了施工的效率。此外，數(shù)據(jù)庫能夠通過各個項(xiàng)目負(fù)責(zé)人向BIM 數(shù)據(jù)庫反饋的信息，進(jìn)而將許多項(xiàng)目的參與者較好的聯(lián)系在一起。這樣一來，不僅可以提高建筑施工的協(xié)作性，同時還可以極大的提高施工效率。

2.2 國內(nèi)建筑節(jié)能設(shè)計的現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，國內(nèi)建筑節(jié)能設(shè)計在建筑具體的實(shí)踐中的推廣和應(yīng)用還存在著許多的不足，也就是說現(xiàn)階段的建筑節(jié)能設(shè)計還不能夠達(dá)到生態(tài)建筑可持續(xù)發(fā)展的相關(guān)要求。一方面，由于現(xiàn)階段的建筑設(shè)計理念以及現(xiàn)代建筑技術(shù)水平的滯后性，導(dǎo)致了建筑節(jié)能設(shè)計水平的落后。在進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計工作時，設(shè)計師大多使用現(xiàn)有的生態(tài)建筑設(shè)計的相關(guān)方案以及現(xiàn)有的建筑設(shè)計的技術(shù)資料等文件，在設(shè)計過程中沒有很好的對建筑工程節(jié)能設(shè)計的相關(guān)工作進(jìn)行仔細(xì)的研究。這樣一來，相關(guān)的設(shè)計方案就很難符合生態(tài)建筑的一些相關(guān)的要求，比如經(jīng)濟(jì)以及節(jié)能和綠色環(huán)保等要求。在現(xiàn)階段的建筑節(jié)能設(shè)計過程中，國內(nèi)的大多設(shè)計師更注重建筑的外觀以及功能的設(shè)計，較少對建筑的功效因素進(jìn)行考慮，設(shè)計中融入的節(jié)能思維也不多。另一方面，在建筑節(jié)能設(shè)計中，許多的數(shù)據(jù)參數(shù)一般是人工輸入專業(yè)的軟件對設(shè)計方案進(jìn)行相關(guān)定量的分析。但是相關(guān)軟件的操作以及使用，應(yīng)該由專業(yè)人員進(jìn)行相關(guān)的輸入和定量分析等操作，但是對于現(xiàn)階段的設(shè)計師來說，大多設(shè)計師的軟件操作以及能量分析水平比較有限。這樣一來，就會使得建筑設(shè)計方案在設(shè)計過程中沒有進(jìn)行專業(yè)性的能量分析。現(xiàn)階段的設(shè)計方案，大多是投入到建筑施工階段以后才進(jìn)行相關(guān)的能量分析，在這一過程中，能夠影響建筑設(shè)計方案的因素會急劇增多，嚴(yán)重的影響了建筑節(jié)能設(shè)計的能量分析。另外，就當(dāng)前對于建筑節(jié)能概念的理念和應(yīng)用方面，還沒有對其引起重視。這主要的表現(xiàn)在對建筑節(jié)能的理解程度上，人員進(jìn)行建筑能源消耗評估的時候，把重點(diǎn)過分的集中在設(shè)備運(yùn)行的能耗方面，忽略了建筑施工過程中的能耗以及設(shè)備生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的能耗分析。近幾年來，通過國外學(xué)者對建筑全壽命周期的能源消耗的分析，發(fā)現(xiàn)節(jié)能建筑中的建筑材料消耗能夠占到全壽命周期能量消耗的四成左右。最后，進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計的過程中，不能很好的將設(shè)計方法與建筑節(jié)能技術(shù)進(jìn)行良好的結(jié)合。尤其是傳統(tǒng)的設(shè)計中，設(shè)計理念與現(xiàn)階段全新的建筑節(jié)能技術(shù)之間有著較大的差距。

3 BIM 技術(shù)在建筑節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 協(xié)同設(shè)計

通過BIM 技術(shù)的應(yīng)用，可以創(chuàng)建一個基于建筑實(shí)際情況的建筑信息模型。在這一模型中，不僅包含了關(guān)于建筑的各個階段的所有信息，同時還可實(shí)現(xiàn)協(xié)同設(shè)計。通過建立相關(guān)的建筑模型不僅能夠準(zhǔn)確的讀取水泵的規(guī)格以及用水量等相關(guān)的基本信息，同時還可直接的讀取出跨專業(yè)的相關(guān)信息。例如，在對水泵電量進(jìn)行修改時，這一模型能夠同步完成負(fù)荷的計算。通過利用BIM 信息模型，絕大多數(shù)的專業(yè)都可在這一模型中執(zhí)行所需的操作。這樣一來，不僅大幅的減少了工作流程的復(fù)雜程度，同時還使節(jié)能設(shè)計更具聯(lián)動效應(yīng)。此外，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，全部設(shè)計工作可以在模型基礎(chǔ)上完成，這一過程中如果有一方修改設(shè)計方案，工作人員能夠及時的發(fā)現(xiàn)相關(guān)的數(shù)據(jù)，從而可以進(jìn)行相關(guān)的討論研究，有效的提升了設(shè)計的效率。當(dāng)現(xiàn)階段采用的建筑模型的生成方法主要有三種：①直接采用建筑設(shè)計人員提供的模型信息，進(jìn)行相應(yīng)建筑模型的生成。②通過交互智能轉(zhuǎn)換的方法，進(jìn)而生成建筑信息模型。③智能交互法。例如，位于北京市西北方昌平區(qū)中關(guān)村國家工程技術(shù)創(chuàng)新基地西南部的中國移動國際信息港項(xiàng)目，就應(yīng)用了協(xié)同設(shè)計的技術(shù)，其中圖1 是這一工程的概況圖。

圖1 北京中國移動國際中心信息港項(xiàng)目概況圖

3.2 可視化設(shè)計

以往傳統(tǒng)的建筑工程的設(shè)計工作中，采用較多的是CAD 信息平臺。通過這一平臺，設(shè)計人員需要將平面圖和立體圖以及剖面圖等信息進(jìn)行相關(guān)的匯集，然后進(jìn)行建筑圖形的復(fù)原。然后再分析和設(shè)計，從而進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)以及梁高和位置的調(diào)整工作。但是對于結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜并且工期較短的工程來說，利用傳統(tǒng)方法進(jìn)行信息傳遞的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)信息的失真問題。這樣一來，對建筑工程施工就會產(chǎn)生相應(yīng)的影響。但是通過BIM 技術(shù)的應(yīng)用，建立起來的信息模型可以直觀的進(jìn)行信息的讀取，因此在提升了信息完整性和有效性的基礎(chǔ)上，能夠避免信息的失真問題的發(fā)生。需要注意的是例如給排水的施工項(xiàng)目模型不同于一般的土建項(xiàng)目的設(shè)計模型，給排水施工模型是在土建項(xiàng)目模型的基礎(chǔ)上，設(shè)計給排水系統(tǒng)。這就要求工作人員對局部的設(shè)計模型進(jìn)行修改，一旦進(jìn)行了修改，就會影響到樓層的平面設(shè)計。現(xiàn)階段一般采用以樓層為基礎(chǔ)的設(shè)計，這樣的設(shè)計可能會擾亂系統(tǒng)內(nèi)部之間的聯(lián)系。但是通過采用BIM 技術(shù)對設(shè)計模型進(jìn)行相關(guān)的修改，就能夠很好的保證給排水工程設(shè)計的整體性，并且修改工作也相對簡單，其操作性也比較強(qiáng)。

3.3 參數(shù)化設(shè)計

對于BIM 技術(shù)而言，明細(xì)表以及三維視圖和二維視圖等都可以在建筑模型中將相關(guān)信息的形式表達(dá)出來，如果要對模型的參數(shù)進(jìn)行修改，模型的引擎能夠?qū)ζ矫嬉约懊骷?xì)表和模型視圖等相應(yīng)的的位置設(shè)計進(jìn)行修改。并且這一技術(shù)可以及時的將修改后的信息及時的更新，從而使模型能夠處于正常的運(yùn)作狀態(tài)。例如在建筑節(jié)能設(shè)計工作中，如果進(jìn)行平面設(shè)計布置時，要合理的配置噴頭以及消火栓等相關(guān)裝置，并且這一過程中設(shè)備的數(shù)量會發(fā)生變化，這就要求在材料表中解決相關(guān)的問題，這樣一來，節(jié)能設(shè)計過程的設(shè)計質(zhì)量才可以有效的提高。建筑工程中如果引起參數(shù)化的設(shè)計，BIM 技術(shù)引進(jìn)計算機(jī)能夠起到相應(yīng)的輔助作用。比如給排水工程的設(shè)計中，水力的計算要求專業(yè)技術(shù)人員利用相關(guān)軟件進(jìn)行計算，但是采用BIM 技術(shù)能夠直接的讀取衛(wèi)生器具和設(shè)備的相關(guān)的信息，同時在設(shè)定管道水力特性方面，BIM 模型可以對管徑的設(shè)計自動的修改，極大的提高了設(shè)計效率。

4 結(jié)束語

實(shí)踐表明，BIM 技術(shù)的應(yīng)用將建筑節(jié)能設(shè)計引入到全新的數(shù)字化的時代，能夠?qū)⒔ㄖこ剔D(zhuǎn)變成一個虛擬的較為準(zhǔn)確真實(shí)的模型，進(jìn)而能夠?qū)ㄖこ踢M(jìn)行全方位、多角度的設(shè)計檢測，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)信息的共享，也能夠提高設(shè)計的效率。因此，要重視BIM 技術(shù)在建筑節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用。

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