BIM技術在綠色建筑設計中的應用

黃 坤

(吉林建筑科技學院，長春 130114)

BIM技術是生產輔助工具，在節能環保生產中有著重要價值。其可加速建筑工程綠色設計，而合理應用BIM技術能充分管控建筑施工流程和布局，為設計綠色建筑提供參照。BIM技術應用在綠色建筑中，可合理把控建筑工程規劃設計中的風速、光照，優化綠色設計工程質量，提高建筑設計性能。

1 BIM 技術在綠色建筑設計中的重要性

BIM技術屬于三維建筑信息模型，能夠合理共享和傳遞建筑信息，設計中可使抽象建筑更加形象化，突出部件間的位置關系，提升生產效率，節省建設成本。BIM技術平臺包括建筑的全部信息，如建筑結構、建設類型、材料性能等，且信息處于共享狀態，在發送和接收信息時能夠實現同步性，確保共享有效信息，節省成本。

BIM技術應用于綠色建筑設計中，能夠增加綠色建筑的有效性，減少能源消耗，保證有效使用能源，還能減少污染，使人們的生活質量得到保證。人們對綠色建筑的需求不斷提升，將BIM技術應用于綠色建筑設計中，能夠減少工作人員的工作量，為其提供數據支撐，保證數據的合理性和可靠性，為客戶構建理想的建筑模型。其還能夠發揮出建筑功能，避免浪費材料，提升建筑的完整性。

2 工程實例

福建某山莊工程總建筑面積為1.73萬平方米，地上建筑面積大約為1.25萬平方米，建筑群劃分成三個功能區。項目處于丘陵位置，有著高低起伏的特性，是建筑群的適應性、外觀和布局均有著較高的標準。此項目使用BIM技術開展設計，通過分析能耗選擇合適的設計方案，為綠色節能設計提供參考，見圖1。使用CAD3D軟件，分析甲方提供的地形數據，構建模型信息，從而開展相關操作。

圖1 BIM技術構建場地模型Fig.1 Construction of site model through BIM technology

3 BIM技術在綠色建筑設計前的應用

綠色建筑設計師需要綜合分析相關要素進行設計，設計場地時，要將原地貌的特色和地形自然條件進行保留，避免大幅度改造地貌地形。要保護原場地的生態環境，將其與項目融合在一起。分析地形植被，應用BIM技術分析場地環境，便于設計師選擇出最合理的朝向開展布置工作。對于場地的人文要素、生態環境要素和自然地理要素，要應用BIM技術開展場地設計、分析和建模工作。由于傳統地基分析會存在著一定的問題，應使用BIM技術與GIS技術，模擬場地的建筑空間和環境，快速合理地分析結果，遵循綠色建筑設計原則，節約土地，保護環境，做出合理的場地規劃。

3.1 合理分析場地氣候

開展綠色建筑設計的前提是分析場地氣候。使用BIM軟件將氣象數據的二維數字信息變成圖像，確保建筑師能夠掌握場地的氣象信息，了解舒適性區域。使用軟件模擬場地區域太陽輻射的朝向，按照全年過熱期、過冷期太陽輻射計量確定建筑的朝向。

3.2 設計場地

設計場地能夠令場地建筑物和周圍環境要素形成整體，確保合理使用場地，達到最佳效果，獲得最大的經濟效益，從而實現綠色建筑的目標。傳統建筑場地設計需要設計師結合自身經驗，但設計要素較多，人工分析容易出現問題，而BIM技術能夠解決這些設計問題。應用BIM技術模擬場地，同時在場地模型開展分析，能夠理性設計場地。場地模型要應用數字地形模型來表達，在開展場地模型設計時，數字地形高程有著重要的作用，因此需要構建場地的數字高程模型。構建場地模型的數據來源包括采集圖矢量化、航空航天、影像測量及人工測繪等，其中地理信息資源較為普及，能夠獲取免費的地形數據，即使無法獲取DEM模型，也可提供地形數據三維資料，通過相關軟件構建場地模型，如先設置標高，使用導入的格式描繪高建數據，若是無法獲取DEM數據，則要通過周圍現有的植物、建筑和樹形等獲取地形數據，使用無人機影像測量和掃描方式，通過攝影掃描結合測量型GPS給出控制點，將此導入軟件，對四周建筑應用地面激光掃描建模，利用無人機測繪建模，從多角度圍繞定點拍攝合成建筑外形。

3.3 布設道路

建筑內部的道路是重要的紐帶，在設計道路和復雜地形時，要符合配置橫斷面的標準和消防要求，使用BIM技術設計標高，形成縱斷面和平面等，保持動態性，便于設計師選擇最佳計劃方案。

4 BIM技術在綠色建筑設計中的應用

4.1 建筑體型設計

人們要求建筑外形具有美觀性和實用性，通過建筑體型設計可實現節能目標，應用BIM技術，可優化建筑模型的可視性特征和參數型特征。可視化設計能夠靈活轉換角度，可視點可以是室外或室內，具有透視性，也可以觀看全局建筑模型，開展局部觀察，從而調整方案細節。在設計前期，要調研場地情況，根據建筑總平面布局及BIM技術場地分析數據，掌握通風模擬情況，合理設計建筑間距和朝向，確保建筑總體布局符合要求。圖2所示為場地總平面布局相關影響因素。

圖2 場地總平面布局影響因素Fig.2 Influencing factors of general site layout

4.2 建筑排水和采光設計

采光設計是綠色建筑設計的重要組成部分。科學合理的采光能夠節省電力、能源，建筑工程材質、面積均和采光效果有著直接聯系。傳統工程設計主要應用渲染方式，但采光效果和預期設計目標存在較大差異，光線效果不理想，采光設計無法突出綠色節能理念。在收集建筑空間布局數據、窗戶采光面積及玻璃材質信息時，要使用智能化繪圖工具來處理虛擬部分，全方位觀察建筑空間中的采光度。合理使用BIM技術，對室內采光燈具實施一體化設計。使用BIM技術能夠模擬出室內臥室、廚房和餐廳的光線，利用3D功能為業主提供虛擬設計效果。根據協同設計理念，結合立體設計和平面設計，應用BIM技術模擬輸水流量、排水布局，根據高層水壓設計節能排水系統，確保用戶充足的供水，防止浪費水源。設計排水時，要全面整合數據材料，選擇綠色建筑節能設計材料，合理制定管道布局計劃。應用BIM技術查看是否有沖突部分，及時優化設計方案，確保排水管道無交叉、無重復等情況。建筑排水附屬設施要合理應用BIM技術，避免反復安裝。

4.3 外墻保溫和電能設計

在綠色建筑節能設計中，外墻保溫設計十分重要。在外墻保溫設計中應用BIM技術，能夠打破平面設計的約束，合理使用保溫模式計量荷載，如外墻基層數據、外墻受力分布及保溫層設計參數等數據信息，通過明確荷載分布情況，實現科學配置元素，使墻面支撐結構能夠均勻受力。設計人員要合理使用BIM技術開展冷橋位置預測，圍繞建筑物開展綠色節能設計，充分發揮節能效果。電能設計中，CAD軟件能夠合理分析管線布局，按照分析結果設計使用電能的方案，但無法在設計中探究生態污染情況與工程間的關系，不符合綠色節能設計要求。因此要應用BIM技術，通過全方位能耗來計量工程生態環境中有害氣體的含量，要按照建筑生態環境負載力開展設計，提升綠色節能水平。安裝電器設備時，要應用BIM技術演示功能設計細節，確保線路布局符合要求。

4.4 光線設計，加強能源管控

我國各區域氣候差異較大，因此建筑采光和遮陽設計有著不同的標準。南方地區更加重視調節和控制濕度，對于室外采光有著不同的要求，大多使用遮陽方式，減少室內外光照差異。北方地區緯度高，對于室內采光有著嚴格的標準，要通過增加采光的方式，提高室內溫度。設計人員要綜合分析地區差異，合理應用BIM建模，掌握室內光線，把控濕度和溫度，通過合理的設置室內采光和遮陽參數，更好地利用建筑熱能和光能資源，優化室內環境，提高綠色設計建筑的經濟效益。建筑材料會影響建筑工程節能效果，為保證綠色建筑設計符合要求，設計人員需應用BIM技術提升建筑工程的建設質量和生產效益，要掌握建筑碳排放量超標情況，采用針對性的方式進行改進，分析建筑綠化及市政工程，加強建筑設計節能效果。使用BIM技術數字化建模來分析工程進度，節省工程成本，綜合應用BIM技術，調節工程生產資資源調度和進度，保證綠色工程建設具有重要意義。設計建筑工程需要設計人員在BIM軟件中合理融入水文信息資料和氣候參數，根據數據模型來探究環境參數是否會影響建筑設計項目，保證其排水功能和吸水性。室內設計要應用BIM技術來優化配置，通過建模分析來探究水、環境、采光等，提升水資源使用率。開展環境分析管理，保證綠色建筑設計符合目標，設計人員要根據風系統需求，應用光導管、毛細管技術，保證建筑物室內采光效果的提升，降低電力成本。BIM技術具有數字化和信息化特征，能夠更好地分析綠色建筑設計結果。BIM技術可提供信息參考，提升綠色建筑設計的合理性。綠色建筑設計中，要準確劃分建筑熱功能，加強計算參數的合理性和便捷性。利用BIM技術可幫助工作人員完成任務，提升數據精準度，節省時間。綠建筑設計中，BIM技術能最大化使用能源，使建筑項目達到綠色標準。設計師要合理應用BIM技術，科學計量房間采光指數，合理把控窗戶外部材料，調整建筑外環境。

4.5 模擬場地噪聲和能耗

在建筑物理環境中，聲環境是重要的組成部分，場地聲環境設計主要是為了改進建筑工地環境噪聲。居住區域噪聲危害巨大，聲環境預測模擬分析技術能夠實時檢測場地噪音。能耗是判斷建筑性能的宏觀指標，能耗模擬是以傳熱理論為基礎開展的仿真模擬預測，可幫助開展針對性的設計。節能標準中的平衡設計即為能耗模擬，模擬能耗包括封閉空間，同時要輸入模擬軟件開展分析。

5 結語

傳統的綠色建筑設計結構較為簡單，若是建筑結構復雜，則綠色建筑信息也較多，會增加綠色建筑設計的工作量。在綠色建筑設計中使用BIM技術，能夠保證設計的順利開展，節省設計時間，提升綠色建筑設計的合理性，促進綠色建筑的發展。