BIM技術在綠色公共建筑設計中的應用

摘 要：隨著社會的進步，城市公共建筑的數量越來越多，對公共建筑的設計標準提出了更高的要求。隨著綠色建筑的興起，公共建筑的綠色設計越來越受到人們的關注，傳統的設計方法已經不能滿足綠色公共建筑設計的需要。將BIM技術應用于綠色公共建筑設計中，可進一步完善綠色公共建筑設計，促進綠色公共建筑的發展。本文著重闡述了BIM技術應用于綠色公共建筑設計的意義、原則和具體應用，以期對未來綠色公共建筑的發展起到一定的參考作用。

關鍵詞：綠色公共建筑；BIM技術；建筑設計

1 前言

隨著我國建筑行業的不斷發展，推動建筑行業綠色化發展模式已成為一個重要方向，這一點也應在公共建筑中貫徹，綠色公共建筑已是目前較為重要的發展方向，需在具體的設計中進行全面的分析。為了更好地優化綠色公共建筑的設計水平，將BIM技術引入到具體的設計工作中是比較有效的，BIM技術的應用能夠更好地提高設計的便利性，降低設計的難度，促進公共建筑的綠化效果，同時提高整個綠色公共建筑的系統性。

2 BIM技術的概念與應用優勢概述

2.1概念

BIM技術是建筑信息模型技術的簡稱，其屬于Building Information Modeling的縮寫。通常，這類技術以數字化模型為核心，直觀地展示建筑項目實體和功能特性，能夠為設計規劃過程提供重要參考，有助于強化項目過程的緊密性。在BIM技術框架下，充分整合不同建筑項目的數據信息，進而實現精確化、直觀化描述目標，降低設計成本，具有重要的應用價值。BIM技術經過長時間的發展和應用，已逐步擺脫了軟件和信息技術的局限，開始向綜合性規劃的方向發展。最終，該技術可以為建筑項目規劃與建設、應用全周期提供信息支持，能夠實現設計層面的技術轉變，為未來社會落實規劃需求夯實基礎條件[1]。

2.2應用優勢

2.2.1可視化程度高且能夠展現多項專業參數

與傳統技術方案相比，BIM可以提供直觀、可視化的模型，并以參數化的形式表達關鍵數據。在模型與參數的支持下，設計人員可以快速分析設計策略可能帶來的影響，并嘗試將方案變化整合至模型層面，實現預覽與精確調整的目標。BIM技術的可視化特性可以在建筑項目的各個環節得到應用，如設計、施工、運營等，項目團隊能夠通過信息交流平臺，將BIM模型信息設置為共享狀態，進而提高數據傳遞速度，有利于提高項目溝通時效性，實現節約成本與提高設計質量的目標。

2.2.2可以穩定支持協同工作

BIM技術可為建筑項目各專業協同工作提供穩定支撐，與傳統的平面圖和溝通方式相比，BIM模型能顯著提升工作協調性、減少錯誤發生的概率、縮短規劃時間。因此，BIM技術的應用能夠為建筑項目團隊提供協作支持，從而提高設計規劃的質量。此外，BIM模型還可以提高設計錯誤檢測的可能性，有助于降低工作風險，提高成本效益，具有重要的應用價值。

2.2.3有利于整合跨專業與跨類別信息

BIM技術能夠將建筑項目各階段的數據信息進行整合，達到跨專業、跨類別的共享目的。通過構建統一的、獨立的信息模型，可以有效地將工作團隊中存在的溝通數據和關鍵內容進行有效整合，從而降低信息的流失率，實現提高工作資源利用率的目的。可以預見，BIM技術的應用，可以避免產業割裂引發的一系列負面問題，降低跨專業、跨類別工作發生沖突的可能性，具有積極的應用價值。

3 BIM技術在綠色公共建筑設計中的重要意義

3.1有利于促進資源合理利用

在綠色公用建筑方面，我國已制定了相應的綠色設計規范，但傳統的建筑設計存在著資源利用率低、材料參數難以準確計算等問題。而BIM技術的應用，能夠建立相應的建筑模型，準確地計算資源的使用與材料用量，并能推算出建筑施工過程中所需的資源、所使用的材料的具體數量，如果在設計過程中發現與節能環保理念不符的地方，可以及時作出反應，并提出相應的對策，以確保資源的高效利用，提高資源的利用[2]。

3.2有利于建筑設計科學性

傳統建筑在室內和室外設計結構上，會出現一系列節能問題，環保性與節能性難以保障，一定程度上制約了建筑設計工作的順利進行。在綠色公共建筑設計中引入BIM技術，建立建筑通風與模擬日照環境的模型，能夠提前模擬室內外環境，提高設計的準確性和可靠性，有利于在設計中應用節能環保技術，確保設計滿足要求，提高工作效率，確保工作質量，增強建筑設計的科學性。

3.3有利于統籌自然環境與建筑工程之間的關系

將BIM技術在實際應用過程中，可以實現自然環境和建筑工程的統籌規劃，并通過環境控制技術驗證建筑功能的具體實施條件，為建筑設計提供理論依據，推動建筑設計工作的順利進行。同時，利用BIM三維建模技術，具體分析幕墻的光線折射、墻體熱傳導等參數，根據實際情況對設計方案進行改進。此外，BIM技術還能結合當時的地形、氣候、光照等信息，驗證建筑工程相關設計內容中存在的問題，并作出相應的調整，這樣既有利于統籌自然環境和建筑工程的管理，又能避免設計中的節能問題。

4 BIM技術在綠色公共建筑設計中的應用原則

4.1和諧相處性原則

為了真正實現現代建筑的生態性和綠色性，相關設計人員在進行設計時，必須從生態的角度關注人與自然的和諧發展，充分利用有限的生態資源，促進環境保護和經濟發展的有機結合，保證綠色和諧的建筑設計理念能在具體的建筑設計工作中發揮出其特有的優勢，并與最終的設計融為一體。另外，在開發建設過程中，應合理地利用環保性資源，比如一些生長在自然界中的綠色植物等，以此來提高綠色公共建筑的價值，充分發揮建筑的優勢，為居民營造一個舒適健康的使用空間，同時降低環境污染。

4.2地域性原則

我國幅員遼闊，資源豐富。雖然我國各地區經濟發展水平存在差異，但是目前的社會和諧發展仍是我們追求的目標。例如，東部沿海與西部地區的建筑發展存在著明顯的差異，有些建筑技術在一個地方可以應用，但在另一個地方卻不適用。而在新時期，要解決這些問題，可以采用BIM技術，在設計上進行資源整合，做好資源規劃，對當地的實際情況進行調查，然后對資源進行科學、合理地配置。堅持因地制宜地保護環境，比如根據當地情況來利用對應材料，減少運輸成本，從而控制對環境的影響。

4.3舒適性原則

建筑設計的最終目的，是要保證建筑的外部和內部結構都具備一定的美觀性，滿足人們的審美需要，同時也要使居民在居住環境中得到身心的放松，在健康的居住環境中生活，從而提高居民的生活幸福感。所以，在建筑設計與建設過程中，應從居住者的內心需求出發，重視環保技術的應用，科學合理地設計建筑采光、通風、供暖等方面，盡可能地滿足居住者的個人需要，讓居住者可以得到更好的居住體驗。另外，在建筑材料的選擇上，應本著低碳環保的原則，盡可能選擇性價比較高、節能環保效果更加突出的建筑材料。

5綠色公共建筑設計中BIM技術的應用分析

5.1明確綠色公共建筑的設計目標

利用BIM技術進行綠色建筑的規劃和設計，設計人員必須明確BIM技術的應用優勢，了解綠色建筑的設計目標，建筑能源的消耗量會受到多元因素的影響而發生波動，例如建筑密度、設備能源、外部環境和單元的形狀，以及具體的選址廢棄物的處理等，均會對建筑物的能源消耗量產生影響。在運用BIM技術的過程中，設計人員需要考慮綠色公共建筑的設計目標，整合設計流程，對場地改造、建筑工程項目選址、施工維護、工程設計等方面進行整合和分析，加強對關鍵設計內容的掌握，明確目標。比如，在場地的選址和改造過程中，要綜合考慮場地的規模、建筑的功能、經濟性和施工的具體情況，從綜合的角度來考慮BIM技術的應用，在場地的開發過程中，合理地利用土地資源，提高有限資源的利用率。在前期設計階段，設計人員要清楚運用BIM技術實現的任務目標，對建筑能耗進行分析，對建筑體形、外部維護結構有一定的了解，同時對建筑中所用到的材料性能、平面布局等方面進行綜合分析，提出切實可行的設計方案，確保設計方案的科學性和有效性。在使用機械設備方面，設計人員應明確機械設備的使用目的，了解機械設備的使用情況，運用BIM模型對機械設備的使用狀況進行模擬，計算分析材料、水電的使用量，達到節能降耗的目的。在設計過程中，設計人員需要借助BIM模型掌握建筑能耗狀況，對建筑能耗進行分析，優化建筑設計的綠色化效果，達到節能減排的目的[3]。

5.2增強設計專業協同性

在運用BIM技術設計綠色公共建筑的過程中，設計人員應確保各專業之間的協同性，加強多方人員的交流與溝通，對設計過程中出現的沖突和矛盾問題加以改進，解決不協調不合理的問題。在BIM技術應用過程中，BIM模型包含了大量的物理、幾何、拓撲等信息，這些信息反映的內容也不盡相同。例如，通過物理信息，設計人員可以了解各個構件的物理特性；幾何信息能夠反映建筑物的三維空間特征；拓撲信息能夠反映構件之間的相互關系。所以在設計過程中，設計人員應該利用BIM技術建立建筑模型，并對工程信息進行整合，合理開展綠色公共建筑設計活動，將BIM技術的功能利用起來，結合不同的專業領域對建筑模型進行優化設計。設計人員應明確自己的責任，主動轉換自己的角色，成為決策者，使設計管理在有針對性的設計活動中發揮優勢。通過BIM技術對建筑模型進行技術經濟分析，模擬建筑功能，集中處理虛擬建造信息、性能信息等，在后續設計階段，將信息集中起來，進行不同專業之間的協調處理，確保建筑項目的設計方案具有空間上的協調性。通過BIM模型模擬施工過程，及時發現施工過程中可能出現的問題，保證設計與施工方案的直接聯系，達到協同增效的目的，縮短建筑設計周期，提升BIM技術在建筑行業中的應用效果，促進綠色建筑行業的可持續發展。

5.3強化節能理念

在綠色公共建筑設計中運用BIM技術，涉及很多細節問題。在BIM軟件的幫助下，設計人員需要在細節中融入節能理念，建立模型，還原細節，通過BIM軟件的功能，將相關的建筑信息輸入模型，分析建筑能耗，優化建筑設計方案。設計人員可以對設計方案的物理性能、環境性能等進行科學地評估，向著生態化、節能化的方向對建筑設計方案進行規劃和設計，增強BIM技術的集成性應用效果。采用數字化形式，強化對建筑功能特征的把握，建立BIM模型，整合大量建筑信息，為項目主體應用，明確建筑形態特征等，對于建筑物的外形性能等加以明確，從系統的角度出發，增強建筑物的節能效果。通過建立BIM模型，設計人員需要借助能耗軟件的功能，對各個設計環節存在的節能問題和缺陷進行改進，準確模擬建筑能耗，掌握全年綠色公共建筑的能耗狀況，并以此為基礎對設計方案進行合理的規劃和改進。

5.4室外環境設計

綠色公共建筑設計人員應立足于建筑行業的可持續發展和國家現行政策需求，加強 BIM技術的合理應用，并將其應用于室外環境設計中，預防與治理公共建筑的光污染、噪聲污染。比如，利用BIM技術，引入Ecotect分析軟件，對建筑門窗進行研究和分析公共建筑在寒冷的天氣時也可以形成太陽照射陰影，這說明了公共建筑在最不利的位置，也可以在8：00-14：00期間獲得陽光照射，說明設計方案能夠滿足建筑日照要求。同時在設計綠色公共建筑時，設計人員需要結合人性化的理念，在室外環境的設計中考慮多項要素，例如人行區風速要素、自然通風要素等。依據綠色建筑設計標準、施工標準，對有關的因素進行有效地控制，例如建筑周邊人行區風速應不超過5m/s，通過應用BIM技術，采取CFD的方式模擬室外風環境，計算建筑物周圍人行區內的風速，判定公共建筑設計效果。此外，針對不同季節、不同工況開展研究，依據周圍風場的空氣齡、建筑物表面風壓、周圍風場風速等相關指標，進行模擬計算，并借助求解器提取建筑物坐標，建立室外風環境模擬模型，在區域環境的綜合考量中，獲取氣象平均數據信息。例如對夏秋季節的氣象數據、過渡季節的氣象數據，進行標準化的計算，確保項目人行區域的環境舒適，能夠滿足人們的生活需求。

6結論

在新時期的經濟發展中，任何一項事業的發展，都離不開信息技術，尤其是建筑工程，利用建模的方法，可以全面地分析各種所應用的技術，逐漸意識到通過了解和掌握事物的本質對事物實行優化。在大數據時代，BIM技術的應用對建筑行業產生了巨大的影響，推動了公共建筑的綠色發展，所以將BIM技術應用到綠色公共建筑中具有重要意義。

參考文獻

[1]黃凱，唐環宇，劉奕彪，等.公共建筑綠色節能運維分析[J].江蘇建筑，2021（2）：83-85.

[2]劉平，黃晶晶，成誠.實現綠色低碳公共建筑的設計策略分析[J].低碳世界，2021，11（11）：83-84.

[3]石江余.公共建筑室內綠色環保裝飾技術分析[J].中國住宅設施，2021（8）：9-10.