基于綠色BIM理念的多層工業(yè)化工建筑節(jié)能設計

摘要：我國大力推行雙碳戰(zhàn)略理念發(fā)展，工業(yè)化工建筑以及建筑設計與施工也需落實綠色BIM理念，不斷優(yōu)化節(jié)能設計從而減少能源耗費，實現(xiàn)建筑行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。在綠色BIM理念下，多層工業(yè)化工建筑設計與各施工階段方案都可以根據(jù)實際情況進行靈活的調(diào)整，利用BIM技術的三維可視化與施工模擬功能可以實現(xiàn)全過程的施工模擬，能發(fā)現(xiàn)建筑設計和施工方案中的不足之處，進而達到優(yōu)化建筑節(jié)能設計目的。主要分析與研究基于綠色BIM理念的多層工業(yè)化工建筑節(jié)能設計，以期為促進工業(yè)化工建筑節(jié)能減耗提供參考。

關鍵詞：綠色BIM理念；多層工業(yè)化工建筑；節(jié)能設計

工業(yè)化工行業(yè)是支撐我國國民經(jīng)濟高速發(fā)展的重要支柱。當前，我國工業(yè)化工行業(yè)經(jīng)濟正面臨經(jīng)濟高速增長轉(zhuǎn)型綠色高質(zhì)量發(fā)展的關鍵時期。如何充分應用綠色BIM理念優(yōu)化多層工業(yè)化工建筑節(jié)能設計尤為必要。因此，為進一步拓展綠色BIM理念在建筑節(jié)能設計中的應用深度與廣度，提高多層工業(yè)化工建筑建設效率與質(zhì)量，本文主要從建筑節(jié)能材料設計、建筑模型與環(huán)境模擬設計、建筑內(nèi)部節(jié)能設計三方面展開基于綠色BIM理念的多層工業(yè)化工建筑節(jié)能設計研究。

1基于綠色BIM理念的多層工業(yè)化工建筑節(jié)能材料設計

施工材料的合理選擇是多層工業(yè)化工建筑節(jié)能設計的關鍵內(nèi)容，為有效落實綠色BIM理念，施工材料的選擇需符合低碳、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟、質(zhì)量五項原則，其具體節(jié)能材料設計可以根據(jù)實際多層工業(yè)化工建筑施工要求開展。通常來說，節(jié)能材料需涵蓋松散、現(xiàn)澆保溫材料、墻體材料、門窗部品等，設計人員需將具體節(jié)能設計參數(shù)按照相應規(guī)范詳細標注至BIM軟件中，方便相關工作人員通過BIM協(xié)同辦公功能進行審核與查看。其中，對于門窗節(jié)能材料的設計多層工業(yè)化工建筑企業(yè)多選用不含或含有少量碳酸鈣的塑鋼材料，門窗縫隙和各材料切口需保證平整、整齊，密封條需均勻、牢固，接口之間的間隙需小于1 mm，門窗對角線焊接縫隙需小于3 mm，門窗大小、協(xié)調(diào)性以及通透性需根據(jù)具體工業(yè)化工建筑用途進行合理節(jié)能設計，需重點考慮門窗視線高度范圍設計，盡量不使用橫框或豎框等遮擋視線設計。對于松散、現(xiàn)澆保溫材料的節(jié)能設計需從隔熱和蓄熱兩項節(jié)能要點展開設計。一隔熱材料設計。隔熱材料通常分為熱反射材料、多孔材料以及真空材料三種類型，涵蓋玻璃纖維、硅酸鹽、鋁箔隔熱卷材以及石棉等。其中，鋁箔隔熱卷材屬于新型的隔熱節(jié)能材料，該卷材是由聚乙烯薄膜、金屬涂膜、鋁箔貼面、纖維編織物等組成，并通過熱熔與卷層壓的工藝處理方式生成。與傳統(tǒng)保溫材料不同，鋁箔隔熱卷材在多層工業(yè)化工建筑中的應用能夠高效吸收太陽能，同時反射掉93%的輻射熱量。二蓄熱材料的節(jié)能設計。蓄熱材料主要通過變化物相去合理調(diào)控建筑周邊環(huán)境溫度，即將熱量進行存儲，在需要的時候?qū)崃酷尫懦鰜?，從而實現(xiàn)能源循環(huán)利用，達到節(jié)能目的。在多層工業(yè)化工建筑材料節(jié)能設計中，需結(jié)合建筑建設所在城市區(qū)域具體氣候和溫度變化情況選擇合理的蓄熱材料，進而減少日光直射等物理因素對建筑內(nèi)部溫度影響，合理儲存太陽能等熱量，使建筑內(nèi)部溫度可以全天維持在穩(wěn)定區(qū)間。對于墻體材料的節(jié)能設計，通常使用單層或多層封閉空氣間層混凝土等復合材料，實現(xiàn)保溫隔熱的節(jié)能設計目的。

2基于綠色BIM理念的多層工業(yè)化工建筑模型與環(huán)境模擬設計

2.1基于綠色BIM理念的多層工業(yè)化工建筑模型設計

BIM技術在建筑設計方面最大優(yōu)勢便是三維可視化效果，與傳統(tǒng)的CAD二維建筑設計方式不同，BIM技術能夠?qū)Χ鄬庸I(yè)化工建筑設計開展全生命周期的管理與控制，結(jié)合實際情況對多層工業(yè)化工建筑工程中所有數(shù)據(jù)信息、構(gòu)成要素等相關內(nèi)容進行整合與分析，并根據(jù)當?shù)丨h(huán)境實際情況、政策要求等相關因素開展針對性優(yōu)化，切實加強多層工業(yè)化工建筑綠色節(jié)能效果，以此形成構(gòu)建多層工業(yè)化工建筑工程項目的整體三維可視化模型。另外，利用BIM技術可以實現(xiàn)有效整合多層工業(yè)化工建筑節(jié)能設計作業(yè)中各個項目，即將不同專業(yè)領域、不同施工內(nèi)容基于BIM技術所提供的線上平臺進行有效整合與同步，確保各部門工作人員能夠根據(jù)多層工業(yè)化工建筑設計整體模型完成其設計內(nèi)容，以此使設計人員可以根據(jù)其他部門設計內(nèi)容、各個類型的工業(yè)綠色節(jié)能需求以及化工建筑整體的綠色節(jié)能需求對多層化工建筑模型進行整體架構(gòu)與設計。除此之外，綠色BIM理念與技術在一定程度上能夠有效規(guī)避多層工業(yè)化工建筑節(jié)能設計中因部分結(jié)構(gòu)設計復雜而出現(xiàn)的沖突現(xiàn)象，切實提高多層化工建筑設計期間各個結(jié)構(gòu)板塊設計與化工專業(yè)場所設計之間的協(xié)同性與契合性。

不僅如此，BIM技術還可以通過線上溝通平臺、數(shù)據(jù)信息調(diào)用權(quán)限設定、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡等相關要素，對多層工業(yè)化工建筑設計中部分建筑節(jié)能設計資料與圖紙、各個工業(yè)節(jié)能設計資料與圖紙等進行開放，以此為各個專業(yè)內(nèi)容板塊之間有效溝通與高質(zhì)量交流提供依據(jù)，為順利落實協(xié)同辦公奠定基礎，確保多層工業(yè)化工建筑節(jié)能設計中所有專業(yè)設計人員均可以基于化工建筑整體綠色節(jié)能設計效果與方向?qū)ψ陨硭撠煹陌鎵K內(nèi)容進行科學調(diào)整與修改，并第一時間上傳至BIM線上平臺，交由化工建筑工程項目總負責人進行審核與查閱，確保修改內(nèi)容的科學性與合理性。

2.2基于綠色BIM理念的多層工業(yè)化工建筑環(huán)境模擬設計

在多層工業(yè)化工建筑節(jié)能設計過程中，需要相關設計人員與管理人員提前對建筑施工場地以及周邊環(huán)境進行充分考察與分析，并對此次多層工業(yè)化工建筑發(fā)展需求以及所用工藝等相關因素進行分析，以此為科學合理地開展施工管理與整體設計工作提供重要依據(jù)。BIM技術還可以對化工建筑各個區(qū)域進行有效定位，達到對化工建筑整體布局設計的優(yōu)化效果，確保工業(yè)化工產(chǎn)業(yè)技術廠區(qū)、生活區(qū)等相關區(qū)域設計的科學性與合理性，使相關設計人員與管理人員對施工現(xiàn)場以及周邊環(huán)境因素進行多角度、全方位的認知與明確。另外，由于多層工業(yè)化工建筑具有較強特殊性，其在實際運行期間可能存在排放廢氣、毒氣、廢水等相關需求，在基于綠色BIM理念對多層工業(yè)化工建筑進行節(jié)能設計過程中還應當提高對建筑周邊自然環(huán)境的重視，如不同季節(jié)的風速與風向、降雨量、周邊是否存在河流或居民區(qū)以及具體位置等相關要素，對于具有較強污染特性的工業(yè)化工建筑單位則需要避免其建設于居民區(qū)的上風向位置、人群密集區(qū)域并遠離河流，以此避免對周邊居民的生活環(huán)境造成污染。

除此之外，建筑企業(yè)還需要結(jié)合實際情況，基于壓力模擬分析設備、流體力學計算模擬系統(tǒng)等相關條件進一步加強對多層工業(yè)化工建筑工程的室外通風環(huán)境的模擬設計，以此有效明確化工建筑中各個工業(yè)建筑單位在自然通風環(huán)境中的風壓差值等相關數(shù)據(jù)信息。在多層工業(yè)化工建筑節(jié)能設計中深化綠色BIM理念能夠有效對化工建筑室外節(jié)能條件進行動態(tài)化模擬，從而切實把控化工建筑節(jié)能設計方案中所存在的各類問題以及不足之處，并結(jié)合實際情況對其進行針對性優(yōu)化與改良，從而確?；诰G色BIM理念所開展的多層工業(yè)化工建設節(jié)能設計的科學性與合理性。

3基于綠色BIM理念的多層工業(yè)化工建筑內(nèi)部節(jié)能設計

對于建筑內(nèi)部設計而言，其最為關鍵的是單體設計。所謂單體設計，是指針對多層工業(yè)化工建筑內(nèi)部各個區(qū)域結(jié)構(gòu)的不同，開展分段式或分體式設計。在單體設計開展期間，各個建筑組織結(jié)構(gòu)也是有效落實建筑節(jié)能設計要求與標準的關鍵因素，相關設計人員應當結(jié)合實際情況與多層工業(yè)化工建筑節(jié)能建設需求等因素對建筑內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)進行科學合理的運用，從而實現(xiàn)基于化工建筑內(nèi)部空間形成動靜分離的目的，以此切實降低化工建筑內(nèi)部整體結(jié)構(gòu)的非使用面積浪費程度。在開展化工建筑內(nèi)部的單體設計過程中，相關設計人員需要加強對可再生建筑材料的利用，并基于所選擇的綠色可再生建筑材料類型使用與之契合的節(jié)能型機械設備施工，從而有效降低化工建筑所在區(qū)域氣候條件與施工現(xiàn)場周邊環(huán)境對化工建筑整體結(jié)構(gòu)性能的影響。例如，在化工建筑節(jié)能設計過程中，相關設計人員需要對多層工業(yè)類型、化工建筑整體規(guī)模、各個工業(yè)類型建筑分布等相關因素進行充分分析，而后基于分析結(jié)果與化工建筑綠色節(jié)能設計要求，利用BIM技術對原材料性能、類別以及結(jié)構(gòu)等進行深度預加工，最終落實化工建筑內(nèi)部節(jié)能的需求。

3.1建筑房頂節(jié)能設計

對于任何建筑而言，其房頂都是與自然環(huán)境接觸頻繁、密集的區(qū)域，其與自然界中的大氣環(huán)境、太陽光照、降雨等存在直接聯(lián)系，因此若想有效基于綠色BIM理念落實多層工業(yè)化工節(jié)能設計效果，則需要相關設計人員提高對工業(yè)化工建筑房頂設計的重視，利用BIM技術對各個方面因素進行綜合考慮與全面分析，如屋頂結(jié)構(gòu)造型、屋面坡度、屋面坡度方向等。一般情況下，在工業(yè)化工建筑房頂節(jié)能設計中的有效措施主要為提高建筑房頂屋面的整體保溫效果，基于化工建筑實際設計規(guī)模與特點，利用坡屋頂設計方式構(gòu)建保溫層，確保保溫層在實際應用期間具有較強的保溫效果與隔熱性能。將多層工業(yè)化工建筑房頂節(jié)能設計參數(shù)以及屋頂各部位裝飾材料的導熱阻力系數(shù)準確錄入BIM軟件中，能夠?qū)崿F(xiàn)對關鍵數(shù)據(jù)的整合分析與校對，從而保證施工方案設計的準確性。

3.2建筑樓板節(jié)能設計

相關設計人員應當利用BIM技術對化工建筑中各個工業(yè)類型、所用面積、設備大小、污染源以及其他因素等進行全面分析，同時計算出化工建筑中剩余的結(jié)構(gòu)空間與面積，基于此開展化工建筑樓板整體設計，以此確保設計內(nèi)容的科學合理性。相關設計人員可以結(jié)合實際情況，將部分可移動水路管道設置在樓板內(nèi)部，以此在夏季炎熱季節(jié)達到基于樓板內(nèi)水路管道實現(xiàn)的室內(nèi)降溫效果。同時在冬季寒冷季節(jié)，為有效確保工業(yè)流程的順利運行，相關人員則可以利用水熱系統(tǒng)對溫度較為敏感的工業(yè)區(qū)域進行升溫，以此確保室內(nèi)溫度始終處于工業(yè)流程所需溫度范圍內(nèi)。

3.3外窗節(jié)能建筑設計

為進一步加強化工建筑的節(jié)能效果，相關設計人員則需要結(jié)合實際情況對建筑外窗進行科學合理的設計，以此有效防止大量能源流失。對于建筑整體結(jié)構(gòu)的節(jié)能效果而言，建筑位于室外時，由外窗產(chǎn)生的能源消耗應占建筑結(jié)構(gòu)整體能源消耗的30％左右。在對化工建筑外窗開展節(jié)能設計工作時，可以從以下幾方面入手：第一，對化工建筑外窗的面積以及朝向進行科學合理的把控，若外窗朝向為南，則需要結(jié)合實際情況適當擴增外窗面積，以此確保陽光能夠有效照射至建筑內(nèi)部；第二，若化工建筑所在地理位置臨近赤道，則需要選擇行之有效的遮陽設備對外窗中射入的陽光進行有效控制或縮減外窗面積，這樣不僅可以有效避免化工建筑室內(nèi)出現(xiàn)光污染現(xiàn)象，同時還能夠避免因陽光長時間照射工業(yè)設備而縮短工業(yè)設備的實際壽命；第三，提高對化工建筑內(nèi)部通風性能的重視，確保其內(nèi)部能夠?qū)崟r進行自然換氣工作，使化工建筑能夠在室外良好的條件下具有建筑室內(nèi)較強的換氣特點，以此為化工作業(yè)的順利開展與相關工作人員的身體健康提供有效保障。

3.4太陽輻射綜合利用設計

為有效落實基于綠色BIM理念開展的多層工業(yè)化工建筑的節(jié)能設計要求，相關設計人員則需要結(jié)合實際情況加強對自然界太陽能的利用，太陽能是一種可再生清潔能源，通過科學合理地利用太陽能，能夠有效降低化工建筑在實際運營期間所產(chǎn)生的電能消耗。在設計階段，相關設計人員需要對化工建筑所謂地理位置、自然環(huán)境、光照條件等相關因素進行充分分析，利用BIM技術對化工建筑太陽能適合范圍、輻射強度等進行計算，并基于時段角度對各個季節(jié)、不同氣候的太陽能輻射強度及角度進行計算，基于計算結(jié)果利用BIM技術的三維可視化功能對太陽能資源收集設備，如光熱電伏板的安裝位置、安裝數(shù)量、分布等相關條件進行設計，確保太陽能采集效率最大化。通過科學合理地利用太陽能，相關人員不僅可以在一定程度上降低夏季太陽光直射建筑外部而造成的建筑內(nèi)部升溫高程度，同時也能夠有效減少化工企業(yè)運營期間所產(chǎn)生的電能消耗，有效推動了化工企業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。

3.5優(yōu)化配置建筑資源

為有效在多層工業(yè)化工建筑中貫徹綠色環(huán)保理念，并積極落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，相關人員則可以深化BIM技術在化工建筑綠色節(jié)能設計中的應用，以此切實滿足化工建筑功能的綠色可持續(xù)發(fā)展目標。相關人員通過科學合理地運用BIM技術，能夠?qū)Χ鄻踊慕ㄖY源進行合理配置，進一步加強化工建筑工程的節(jié)能效果。另外，利用BIM技術中的3D建模功能，能夠?qū)崿F(xiàn)基于模型分析化工建筑在實際建設期間所存在的各方面資源消耗情況，建筑企業(yè)便可以根據(jù)上述所得到的結(jié)果與我國化工建筑建設規(guī)范與相關指導文件內(nèi)容進行比對，對不符合相關條件與內(nèi)容的地方進行針對性優(yōu)化與改進，以此在多層工業(yè)化工建筑設計中有效落實綠色節(jié)能理念。例如，相關設計人員可以利用BIM技術對化工建筑中的空調(diào)系統(tǒng)安裝流程進行有效模擬，結(jié)合實際情況分析安裝期間可能出現(xiàn)的問題，其中包括空調(diào)安裝數(shù)量、安裝位置、全部運行效果、運行所消耗能源、局部空調(diào)運行效果等，而后對上述因素進行科學合理的調(diào)整與優(yōu)化，盡可能降低空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的不必要能源浪費，切實提高空調(diào)系統(tǒng)在化工建筑中的環(huán)保價值。

4結(jié)束語

隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，綠色BIM理念受到大力推廣與廣泛應用。綠色BIM理念在多層工業(yè)化工建筑節(jié)能設計中的有效應用，不僅能夠充分發(fā)揮BIM技術的各項功能優(yōu)勢，還能夠有效優(yōu)化建筑節(jié)能設計，實現(xiàn)建筑節(jié)能、環(huán)保、低碳發(fā)展。相關工作人員在利用綠色BIM理念開展多層工業(yè)化工建筑節(jié)能設計過程中，需要立足于全過程建筑管理角度，從建筑材料節(jié)能、建筑模型、環(huán)境模擬設計以及建筑內(nèi)部節(jié)能設計等方面不斷優(yōu)化節(jié)能設計方案，提高多層工業(yè)化工建筑節(jié)能設計質(zhì)量與實施水平，從而助推我國建筑行業(yè)實現(xiàn)長期可持續(xù)發(fā)展。