基于BIM技術的綠色辦公建筑節能設計研究與應用
——以永川區為例

劉培玲

重慶文理學院，重慶 402160

從我國建筑行業的發展現狀來看，相比多數發達國家而言我國建筑能耗偏大，其中不乏高能耗的建筑，占據所有建筑的九成以上，而在節能技術方面不及世界平均水平。經過調查可以發現西方大部分發達國家在單位建筑面積上的能耗約為我國的1/3，尤其是在采暖能耗方面，以標準煤消耗作為比對，即使在節能50%的建筑上消耗量也要超出西方國家一半左右。在這種趨勢之下，未來我國高能耗建筑數量必然還會持續增長，很有可能會爆發嚴重的能源危機。

傳統的工作路程和信息傳輸技術已經不能滿足當今時代的發展，在信息化的時代發展之下，將數字技術和可持續發展理念有效結合有實質性的意義。基于這種背景，建筑信息模型（BIM）技術的成功應用，提高了建筑行業的數字化程度，具有更高效率的信息共享資源，大大提高了建筑工程項目的安全性和經濟性。本文以永川區為例進行實證分析，將BIM技術有效應用進而實現建筑的節能設計，同時本次研究成果也能夠為未來辦公建筑節能設計提供一定的理論依據，這將在很大程度上節約我國的建筑資源，大幅度減少社會能耗。

1 BIM與可持續性設計

BIM技術主要是以三維數字為基礎，對建筑項目中相關信息進行數字化建模，從而模擬建成的建筑物所具有的的特性。不同于簡單的幾何工具，BIM技術不僅要考慮點、線、面等基礎對象的描繪，還要考慮各個建筑單位之間存在的關系，這個關系要根據以往建筑物中存在的真實關系進行約束。在BIM軟件的作用之下，能夠將建筑及相關設備建立起一個清晰的模型，而這種模型不僅包含了設備的維護、合同、經濟等信息，還能夠將輸入進去的信息進行自動整合，這樣一來整個模型具有很大的真實性。除此之外，BIM還能夠實現建筑的可視化表達，這里主要運用了三維技術，為了能夠將成本控制狀態、設備處置決策等進行有效的區分，在3D模型建立中運用了不同顏色及圖案予以標注，相關人員在分析模型時能夠在短時間內精確了解設備的各項狀態，同時也體現出了可視化的特點，利于接下來進行決策。

CAAD軟件屬于計算機輔助建筑設計中的一種，從技術層面上來看可以將其劃分成三類，以面向對象技術為主、以建立幾何模型為主、以建立建筑信息模型為主。CAAD軟件在建筑領域中發揮著重要作用，能夠使得相關人員在建筑測量計算中省去一系列繁瑣的步驟，進而在制圖、計算等方面能夠便捷的進行。借助于CAAD軟件還能夠實現數據的加工，能夠對相關圖形進行各種類型的編輯，提升了工作人員的效率，也保證了工作質量。

2 重慶永川地區辦公建筑能耗特征

永川地區位于重慶西北部，山川秀美，經濟繁榮。永川屬于亞熱帶季風性濕潤氣候，平均氣溫18.2℃，最高氣溫39℃，最低氣溫2℃。年平均降雨量1042.2mm，平均日照1298.5h，年平均無霜期317d。從地貌特征上來看，永川地區地勢較高，且包含了多個山脈，地勢以丘陵、低山為主。

為了能夠更加有效對重慶永川地區進行綠色辦公建筑節能設計研究，對重慶辦公建筑能耗特征進行一定調查，如表1所示。

表1 重慶市國家機關辦公建筑和大型公共建筑能源消耗情況

從表1可見公共建筑單位面積的能耗大小辦公建筑不算靠前，但是一般情況下辦公建筑規劃的面積都比較大，因此從整體上來看辦公建筑能耗占據社會能耗的重要部分。數據顯示，在2003年重慶市市級機關辦公樓折算總電耗指標為126.06kWh/(m2·a)，其中，采暖空調占了50.7%，而照明和辦公設備的耗能分別占到了16.6%和13.4%，建筑能耗標準煤消耗為1.6億t。隨著世界能源危機的逐步加劇，有效進行綠色辦公建筑節能設計研究顯得意義重大。

3 基于BIM技術的重慶永川地區辦公建筑節能設計策略

由于重慶永川地區的氣候及地貌所致，在辦公建筑節能設計策略上可以從室內環境質量和可持續建筑外圍護結構設計兩個方面著手。

對于辦公區域的工作人員而言，大部分時間都在建筑室內，因此對室內環境進行有效設計能夠在很大程度上響應可持續的口號。在BIM技術之下，可以建立一個相應的模型，對室內外表面和空氣之間的相互作用做出一個模擬，進而在空調、通風等設計上做出調整。此外，永川地區全年平均日照時間不長，因此辦公區域的照明設施也是主要的能耗，利用BIM技術中的Revit軟件進行模擬分析，可以對照明設計進行優化。

在建筑外圍護結構設計上主要可以通過BIM分析出得熱量以及散熱量，優化設計可以減少辦公建筑內空調、取暖設施的使用，減少建筑的能耗。此外，還可以從天花板、墻體等入手，分析不同顏色設計及曝光材料選擇對工作人員心理的影響，制定最佳的設計方案，不僅能夠優化辦公區域的采光，還能夠讓工作人員保持愉悅的心情。

4 基于BIM技術的重慶永川地區辦公建筑節能設計案例

以永川地區旅游公司綜合辦公樓為例，整個辦公樓的主要功能不僅包含辦公，還提供住宿、餐飲等服務。為了能夠在建筑設計過程中體現出節能化的特點，關鍵是優化建筑的布局和朝向，此外在室內界面的設計上也需要體現出節能。

在BIM技術模型的建立上采用的軟件為ArchiCAD13，根據軟件所模擬出的結果對設計方案進行一定優化。經過不斷的模擬和能耗分析，最后的設計方案為整個建筑體量呈現U型，而在平面形式上采用的是外廊式結合布局，建筑成東南方朝向。這種設計方式具有很多好處，首先整個建筑場地具有非常均勻的日照分布，幾乎不會出現0日照的區域；其次整個建筑通風效果好，風影區域幾乎可以不計；最后，這種設計建筑陰影幾乎不會對外廊式平面產生采光影響。設計方案如圖1所示。

圖1 建筑方案三體量

5 結語

BIM技術可在建筑節能設計中發揮重大的作用，能夠減少成本投入，降低建筑能耗，加快工作效率，減小工作量，同時精確性也得到了提升。但這也對建筑工程項目中設計人員的專業能力提出了更高要求，對于企業而言，在專業人員的選取上需要更為嚴格執行。不過相對于企業能夠獲得的更大效益，BIM技術在建筑工程項目中的應用明顯利大于弊，發揮出巨大的作用。