建筑節能設計中BIM 技術的應用探討

林延暉

（山西晉設拓凡建筑設計咨詢有限公司，山西太原 030013）

0 引言

“節能”是當前我國發展的重大任務，各個領域都大力進行節能改造，努力跟上國家發展的腳步，建筑行業作為我國的基礎產業，在“節能”方面更是義不容辭。BIM 技術在建筑節能這一領域功效顯著，一方面該技術本身就是新時代的產物，其技能極為強大，妥善利用必然會在建筑節能方面產生令人驚喜的結果，另一方面，現在普遍應用的節能設計理念和技術存在不足，所以需要更強大的技術加以改善。BIM 技術的應用是建筑節能發展的需要，至于其在節能方面能夠產生多少價值，這與相關人員的積極研究、妥善利用不可分隔。

1 建筑節能設計的社會性效益

建筑節能設計的社會性效益是非常明顯的，一方面我國資源消耗量減少，另一方面我國環境得到改善。我國建筑中水、電、暖等都需要消耗大量資源，而對建筑進行節能設計后，建筑所產生的能源不僅可以滿足自身運行需要，還可以產生多余的能源，最大限度減輕了國家的資源壓力。如位于廣州的珠江城大廈，其室內天花板采用的是一種具有冷輻射效果的材料，它能降低人的體感溫度，也就是說如果室內溫度是26℃，那么人能感受到的溫度只有24℃，2℃的溫度差不僅減少了空調運行的時間，還減少了空調的能耗，最大限度減少了我國能源的消耗量。且該建筑中安裝有太陽能板，外墻中采用的是雙層玻璃，其中裝有發電設備，利用太陽照射可以實現發電功能，滿足了建筑本身運行所需要的能源。建筑能源消耗還影響著我國的環境，對環境產生污染，最典型的就是冬天的供暖和夏天的供冷，這兩者離不開煤炭的燃燒和空調的運行，能源消耗得越多，環境污染也就越嚴重。但是采用節能設計后，煤炭和空調的能耗都會有所減少，對大氣產生的污染也就相對減少。

2 BIM 技術應用在建筑節能設計中是建筑多方面推動的結果

2.1 建筑信息模型技術自身具有強大優勢

人們把“BIM 技術”作為建筑信息模型技術的常用稱呼，但其實兩者是同一種技術。該技術在21 世紀初由國外最先提出，它是現代化的產物，集各種先進技術為一體，其中最引人關注的就是其強大的三維技術。該技術可以說是我國建筑行業的中流砥柱，憑借其強大的技能在我國建筑行業占據主流。從其廣泛性來看，該技術對建筑工程的幫助是全方位、高成效的，在工程的各個方面都可以發揮有利價值，在建筑節能設計中也是如此。從自身技能上來看，該技術具有可視化功能，使建筑節能的設計更加直觀具體，把設計結構充分展示出來，從而提升建筑節能設計的合理性；該技術具有模擬化功能，主要用于發現設計方案中的錯誤，建筑節能設計完成后，要通過實際應用來驗證方案的可行性，其具有的模擬化功能可以直接進行模擬驗證，發現設計中的問題并進行改正；該技術能夠出圖，這一功能的主要服務對象是業主，通過該技術的出圖功能把建筑設計圖以3D（4D）立體的形式展示給業主，對業主的新需求給予滿足；該技術具有極大的協調性，通過受損測試來布置建筑施工的環境，以建筑節能設計為例，如果建筑節能得到保證而質量無法得到保證，就可以運用該技術來協調質量和節能之間的平衡；該技術具有極強的優化性，這一功能主要針對建筑項目中的微小問題，對項目中的一些細節進行優化。由此可看，BIM 技術的強大值得建筑行業工作人員的信賴，在節能設計中應用該技術也是理所應當。

2.2 當前建筑節能設計方面存在明顯的不足

建筑節能設計是近幾年才興起的內容，其在我國發展的時間比較短，雖然國家明確指出建筑行業要把節能深入發展，但是節能理念在普及和深入的過程中還是存在明顯的不足。一方面，建筑節能理念沒有深入人民群眾和建筑企業中，人們對建筑節能的認識是淺薄的，比起建筑多樣的功能和美觀的外表，人們對建筑的節能條件有所忽略。而建筑開發商在設計房屋過程中為迎合大眾需求，他們把更多的精力放在建筑功能的實現和美觀的外表上，而鮮少為建筑節能進行大量研究和設計。另一方面，從國家整體建筑資源消耗來看，對可再生能源的利用程度比較淺，很多建筑并沒有安裝對可再生能源的利用裝置。而且我國用于建筑節能的技術也有待革新，我國建筑節能經歷了漫長的發展，在建筑信息模型技術沒有出現之前，我國建筑節能的成效并不顯著，該技術在我國建筑節能中應用并發展后，建筑節能有明顯的成效，但由于其發展時間較短，因此還需要建筑行業人員進行反復的研究和實驗，以保證該技術的成效得到充分發揮。

2.3 建筑發展資源消耗量較大

要對建筑進行節能設計，首先要弄清楚“為什么”。通過資料查閱發現，我國的資源狀況并不樂觀，而建筑行業所消耗的能源又在我國總資源中占比過高，所以迫切需要建筑行業進行節能設計，以減輕我國資源負擔。建筑建造所需資源眾多，水泥、砂子、黏土等自然資源，鋼筋、玻璃等人造資源，水、暖、電等資源也不可缺少，這些資源用在建筑材料的生產、運輸、建筑的施工、運行以及拆除中。我國經濟在不斷發展的同時也使建筑種類、數量顯著增多，建筑的建造和運行都需要眾多的資源作為支撐，2020年中國建筑節能協會能耗專委會的研究報告中明確表明了建筑的耗能情況，如圖1 所示，用于人們生活的建筑面積高達671 億m2，建筑能耗占總能源消耗的1/5 以上，碳排放量也達到全國的1/5 以上，無論是能耗、碳排放量，還是建筑占用土地面積，都顯示出我國建筑所消耗的能源量是比較大的，如果不要求其深入地進行節能環保設計，將會給本就處于資源困境的國家帶來更大的資源壓力。

圖1 2020 年建筑能耗分析

3 建筑節能設計中如何應用BIM 技術才能使其優勢充分發揮

BIM 技術的功能是十分強大的，它的智能化和三維化特點給予建筑節能設計極大的助力，提高了我國建筑行業節能發展的總體水平。我國建筑節能主要有三方面的體現：①要降低建筑的能耗；②要使用可再生的能源；③要提高建筑資源的利用效率，其設計也要圍繞這三方面進行。

在降低建筑能耗方面。在建筑節能設計時需要關注建筑的耗能問題，在保證建筑質量達到標準的同時，實現節能材料的應用。珠城江大廈中極為典型的就是其空調系統的低耗能，實際設計中，這離不開BIM 技術的支持。在建筑設計方案實行前期，通過該技術獲取建筑周圍的環境、氣候等數據信息，并建立建筑方案的模型，運用獲取的信息對建筑進行模擬實驗，檢驗建筑材料的實際可行性。同時，利用該技術對設計方案的耗能進行模擬測試，通過不斷的模擬和修改來使低耗能效果得到最佳。

在建筑使用可再生能源方面。可再生能源極大地減輕了建筑資源的消耗量，為實現建筑的多種功能，建筑運行中會消耗大量的水、電、暖等資源這些資源很大一部分都來自外部供應，而節能的目的就是實現資源的自主供應，對于建筑中可再生能源利用的效果，通過BIM 技術能選出最佳方案。該技術的三維立體動圖效果給了設計者更多的可能，在模擬圖中設計者可以充分發揮自己的創意，通過模擬驗證創意的可行性，并把模擬后的結果做對比，從而選出最能有效利用可再生能源的方案。

在提高建筑資源的利用效率方面。我國建筑數目不小，在運行中消耗的能源更是無法計算，提高資源利用效率已是無可厚非。以提高水資源的利用率為例，比如建筑中洗衣服所用的水可以用來沖廁所，BIM 的三維立體功能把建筑排水系統真實直觀的展示給工作人員，工作人員通過實際的模擬來驗證這一方案是否可行，如果可行的話又要如何進行施工，如果不可行的話又要如何進行改正，通過模擬驗證節省了人力、物力、時間，最大限度實現了節能設計的高效率。

除此之外，我國要大力培養BIM 技術人才，對該技術的教育和學習給予強有力的支持，從而提高我國BIM 技術人才的數量和人才的專業化水平，還要給予BIM 技術人才更好的待遇和支持，吸引更多的人才為我國建筑節能做出貢獻，從而為建筑節能設計發展帶來活力。

4 結束語

綜上所述，BIM 技術應用在建筑節能設計中是極為合適的，其先進的技術使設計方案更有有效，節能的效果更佳，節省了建筑建造、運行所需要的資源，也減輕了國家的資源負擔，可謂是不可多得的優良技術。對此，建筑行業相關人員要加大該技術在建筑節能設計中的研究力度，使該技術的強大技能得到充分發揮，相信未來有一天，我國建筑節能定會取得巨大成就。