綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的運(yùn)用

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1、BIM的概念及特點(diǎn)

BIM( Building Information Modeling)，即建筑信息模型，其主要涵蓋了幾何學(xué)、空間關(guān)系、地理信息系統(tǒng)以及各種建筑構(gòu)件的性質(zhì)和數(shù)量等。建筑信息模型可以顯示整個(gè)生命周期的建設(shè)過(guò)程，即建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的過(guò)程，整個(gè)模型的基礎(chǔ)主要是建筑工程項(xiàng)目的各種信息數(shù)據(jù)。建筑信息模型是建立三維數(shù)字化建筑模型的工具，其并不是將數(shù)字信息進(jìn)行簡(jiǎn)單的集成，而是能夠用于建筑的設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)等數(shù)字化的方法。由于這個(gè)模型包括大量有關(guān)于建筑材料、構(gòu)件等方面的信息，因此設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)施工圖的規(guī)范輸出建筑物的平面圖、立體圖以及各種細(xì)部詳圖等。BIM的優(yōu)勢(shì)主要有兩點(diǎn)：一是運(yùn)用BIM能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)建筑物從二維到三維視角甚至多維視角的表達(dá);二是能夠科學(xué)和完整地實(shí)現(xiàn)模擬真實(shí)世界的目的。比如，設(shè)計(jì)師可以完全模擬真實(shí)世界建筑燈光的布局、空調(diào)安裝的布局，以及分析塔吊和人工的安排等。運(yùn)用BIM技術(shù)能夠有效分析和對(duì)比各種方案的利弊，從而篩選出最佳的方案。

2、國(guó)內(nèi)關(guān)于BIM技術(shù)的研究現(xiàn)狀

目前，我國(guó)在應(yīng)用BIM技術(shù)方面處于正在成熟的階段，在中國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了很多成功的應(yīng)用。比如，2008年北京奧運(yùn)會(huì)奧運(yùn)村的空間規(guī)劃和物資管理系統(tǒng)、香港的地鐵項(xiàng)目等都運(yùn)用了BIM技術(shù)。但是，國(guó)內(nèi)在施工領(lǐng)域使用的BIM技術(shù)大都停留在解決單項(xiàng)技術(shù)問(wèn)題方面，而缺少在項(xiàng)目各級(jí)使用的BIM軟件。總體而言，在國(guó)內(nèi)BIM設(shè)計(jì)使用的軟件較多，而施工使用的軟件較少;建模使用的軟件較多，模型應(yīng)用和集成管理使用的軟件較少;大多數(shù)的施工企業(yè)運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行施工投標(biāo)的較多，而真正解決技術(shù)問(wèn)題的較少;并且現(xiàn)階段使用設(shè)計(jì)階段B1M成果還缺少相關(guān)的法律法規(guī)的保障。

3、BIM在建筑綠色節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM的建模方法以及信息概念能夠保證信息的完整性以及準(zhǔn)確度，若能夠和建筑綠色節(jié)能設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，也能夠節(jié)約相關(guān)的資金、材料、能源和土地等。綠色建筑的發(fā)展不僅要在建筑物建造的過(guò)程中以及后期使用中注重綠色環(huán)保，并且更重要的是要在建筑的設(shè)計(jì)階段就要進(jìn)行綠色節(jié)能工作。因此，可以通過(guò)B1M技術(shù)在建筑綠色節(jié)能設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用，為建筑物增加更大的效能。比如根據(jù)綠色建筑評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)建筑項(xiàng)目的景觀可視度、采光、聲環(huán)境等進(jìn)行有效分析;再比如可以將BIM與Ecotect設(shè)計(jì)軟件相結(jié)合，輸入BIM模型，就能夠得到較為直觀的數(shù)字化分析圖。

3.1 室外風(fēng)環(huán)境的模擬情況

利用Autodesk Simulation CFD軟件進(jìn)行流體力學(xué)電腦模擬分析，從而計(jì)算出各種方案的立面風(fēng)壓差，然后就能夠有效地評(píng)估出各種方案自然通風(fēng)的利用效果，從而選擇出最優(yōu)方案。結(jié)合BIM軟件對(duì)建筑物進(jìn)行室外風(fēng)環(huán)境的模擬，可以在設(shè)計(jì)階段對(duì)建筑物進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)的要求。這樣，通過(guò)調(diào)整建筑規(guī)劃方案的布局，景觀綠化的布置情況，以及改善居住區(qū)風(fēng)的流場(chǎng)分布狀況，就能夠有效提高人們的居住質(zhì)量，避免不必要的安全事故發(fā)生。

3.2 室內(nèi)自然通風(fēng)的模擬情況

根據(jù)BIM模型的數(shù)據(jù)，可以建立多區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)分析模型，建立自然通風(fēng)狀況的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從而在此基礎(chǔ)之上設(shè)計(jì)相關(guān)的方案。通過(guò)調(diào)整通風(fēng)口的位置、建筑布局等改善室內(nèi)流場(chǎng)的分布情況，從而能夠完善室內(nèi)氣流，使其更有效地通風(fēng)換氣，達(dá)到改善室內(nèi)舒適狀況的目的。因此，可以利用Project Vasari軟件對(duì)建筑物的室內(nèi)、外通風(fēng)模擬進(jìn)行分析，這樣即使是非專業(yè)人員也能夠運(yùn)用該軟件進(jìn)行綠色節(jié)能設(shè)計(jì)。

3.3建筑物日照分析情況

玻璃幕墻在建筑物的使用中產(chǎn)生了很大的影響，尤其是影響著建筑物的保溫隔熱效果，然而建筑綠色節(jié)能設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是要求建筑物能夠降低能耗，減少溫室氣體的排放，從而最大限度利用建筑物自身來(lái)達(dá)到保溫的效果。因此，就很有必要在建筑物的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行日照的模擬分析，然后選擇最優(yōu)的方案，達(dá)到節(jié)能減排的目的。可以通過(guò)BIM技術(shù)能夠很好地在設(shè)計(jì)階段完成日照分析，可以利用Ecotect軟件分析太陽(yáng)的輻射情況，根據(jù)分析結(jié)果來(lái)規(guī)劃和設(shè)計(jì)人為活動(dòng)區(qū)域以及建筑材料的使用，同時(shí)可以根據(jù)各種植物的特性來(lái)決定其適宜的位置。運(yùn)用Autodesk Ecotect Analysis的建模和分析功能能夠處理幾何形體模型，主要包括熱環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境、日照環(huán)境及環(huán)境影響等。Ecotect Analysis具有友好的三維設(shè)計(jì)界面，能夠提供性能分析以及模擬功能，其另外一個(gè)特點(diǎn)就是其模型能夠存成多種主要的專業(yè)分析軟件格式，其開放性結(jié)構(gòu)也成為當(dāng)前主流物理分析軟件，以及國(guó)外一些國(guó)家建筑學(xué)院環(huán)境模擬的教學(xué)軟件的原因。

3.4 室內(nèi)的采光模擬情況

根據(jù)BIM的基本數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行建筑室內(nèi)采光的計(jì)算分析，根據(jù)相應(yīng)的分析結(jié)果得出最佳的方案或者可以將方案進(jìn)行優(yōu)化，可以根據(jù)照明設(shè)備的具體信息對(duì)建筑物各個(gè)房間的三維照度計(jì)算和仿真模擬，并可以依照相關(guān)的規(guī)范和照明方案的能耗計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化和選擇，并且可以通過(guò)分析室內(nèi)采光效果等調(diào)整建筑的布局狀況以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的可見光透射比等，從而達(dá)到改善室內(nèi)采光效果的目的。

3.5 BIM與Green Building Studio的結(jié)合應(yīng)用情況

Green Building Studio是一項(xiàng)基于Web的建筑整體能耗、水資源和碳排放的分析工具。由于GBS采用了云計(jì)算技術(shù)，因此具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和效率。該軟件可以利用建筑信息模型解決方案中的高質(zhì)量信息，從而能夠降低建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)成本，并且提高能源分析的精確性。

4、BIM在建筑綠色節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用前景

隨著現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念的發(fā)展以及綠色節(jié)能設(shè)計(jì)意識(shí)的普及，傳統(tǒng)的線性設(shè)計(jì)流程已不再適應(yīng)當(dāng)代建筑的發(fā)展，而BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用前景越來(lái)越廣泛。一個(gè)高效的建筑設(shè)計(jì)流程要考慮設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、承包商等參與人員的建設(shè)性以及合作情況，建筑項(xiàng)目對(duì)當(dāng)?shù)貐^(qū)域環(huán)境的影響情況，建筑材料、產(chǎn)品及廢棄物處理的相關(guān)成本，以及對(duì)使用者進(jìn)行控制策略的培訓(xùn)情況等。因此，若將BIM應(yīng)用到建筑綠色節(jié)能設(shè)計(jì)中，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)既定目標(biāo)，而且能夠提高環(huán)境品質(zhì)、降低成本。通過(guò)BIM可以在具體的設(shè)計(jì)階段有更深入的了解，比如通過(guò)夏季太陽(yáng)輻射熱分析，可以了解不同設(shè)計(jì)利用的晝光效果，從而找到最優(yōu)的解決方案，通過(guò)BIM可以有效呈現(xiàn)空間規(guī)劃的視覺效果，從而進(jìn)行綠能效益的評(píng)估;通過(guò)BIM還可以看到設(shè)計(jì)的諸多細(xì)節(jié)，比如可以顯示太陽(yáng)輻射的情況，能夠幫助設(shè)計(jì)師控制材料的使用，最大限度地降低生產(chǎn)成本;使用BIM技術(shù)可以有效分析建筑物的性能，從而優(yōu)化投資、降低運(yùn)營(yíng)成本、節(jié)約能源，并提高建筑物的空氣質(zhì)量，從而達(dá)到可持續(xù)性和能效的目標(biāo)。但是，B1M軟件還需要進(jìn)行進(jìn)一步的完善。利用BIM軟件實(shí)現(xiàn)可持續(xù)還需要各軟件之間的相互配合，模型的信息還需要進(jìn)一步進(jìn)行豐富等。

BIM模型在施工過(guò)程中的應(yīng)用可全面提升工程造價(jià)行業(yè)效率與信息化管理水平，優(yōu)化管理流程，高效率、高精準(zhǔn)度的完成工程量計(jì)算工作。以上內(nèi)容就是“綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的運(yùn)用”，更多BIM熱點(diǎn)資訊/教程分享歡迎關(guān)注微信公眾號(hào)“BIM實(shí)訓(xùn)”，也可點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載領(lǐng)取精品學(xué)習(xí)資料。