建筑节能设计中BIM 技术的应用探讨

林延晖

（山西晋设拓凡建筑设计咨询有限公司，山西太原 030013）

0 引言

“节能”是当前我国发展的重大任务，各个领域都大力进行节能改造，努力跟上国家发展的脚步，建筑行业作为我国的基础产业，在“节能”方面更是义不容辞。BIM 技术在建筑节能这一领域功效显著，一方面该技术本身就是新时代的产物，其技能极为强大，妥善利用必然会在建筑节能方面产生令人惊喜的结果，另一方面，现在普遍应用的节能设计理念和技术存在不足，所以需要更强大的技术加以改善。BIM 技术的应用是建筑节能发展的需要，至于其在节能方面能够产生多少价值，这与相关人员的积极研究、妥善利用不可分隔。

1 建筑节能设计的社会性效益

建筑节能设计的社会性效益是非常明显的，一方面我国资源消耗量减少，另一方面我国环境得到改善。我国建筑中水、电、暖等都需要消耗大量资源，而对建筑进行节能设计后，建筑所产生的能源不仅可以满足自身运行需要，还可以产生多余的能源，最大限度减轻了国家的资源压力。如位于广州的珠江城大厦，其室内天花板采用的是一种具有冷辐射效果的材料，它能降低人的体感温度，也就是说如果室内温度是26℃，那么人能感受到的温度只有24℃，2℃的温度差不仅减少了空调运行的时间，还减少了空调的能耗，最大限度减少了我国能源的消耗量。且该建筑中安装有太阳能板，外墙中采用的是双层玻璃，其中装有发电设备，利用太阳照射可以实现发电功能，满足了建筑本身运行所需要的能源。建筑能源消耗还影响着我国的环境，对环境产生污染，最典型的就是冬天的供暖和夏天的供冷，这两者离不开煤炭的燃烧和空调的运行，能源消耗得越多，环境污染也就越严重。但是采用节能设计后，煤炭和空调的能耗都会有所减少，对大气产生的污染也就相对减少。

2 BIM 技术应用在建筑节能设计中是建筑多方面推动的结果

2.1 建筑信息模型技术自身具有强大优势

人们把“BIM 技术”作为建筑信息模型技术的常用称呼，但其实两者是同一种技术。该技术在21 世纪初由国外最先提出，它是现代化的产物，集各种先进技术为一体，其中最引人关注的就是其强大的三维技术。该技术可以说是我国建筑行业的中流砥柱，凭借其强大的技能在我国建筑行业占据主流。从其广泛性来看，该技术对建筑工程的帮助是全方位、高成效的，在工程的各个方面都可以发挥有利价值，在建筑节能设计中也是如此。从自身技能上来看，该技术具有可视化功能，使建筑节能的设计更加直观具体，把设计结构充分展示出来，从而提升建筑节能设计的合理性；该技术具有模拟化功能，主要用于发现设计方案中的错误，建筑节能设计完成后，要通过实际应用来验证方案的可行性，其具有的模拟化功能可以直接进行模拟验证，发现设计中的问题并进行改正；该技术能够出图，这一功能的主要服务对象是业主，通过该技术的出图功能把建筑设计图以3D（4D）立体的形式展示给业主，对业主的新需求给予满足；该技术具有极大的协调性，通过受损测试来布置建筑施工的环境，以建筑节能设计为例，如果建筑节能得到保证而质量无法得到保证，就可以运用该技术来协调质量和节能之间的平衡；该技术具有极强的优化性，这一功能主要针对建筑项目中的微小问题，对项目中的一些细节进行优化。由此可看，BIM 技术的强大值得建筑行业工作人员的信赖，在节能设计中应用该技术也是理所应当。

2.2 当前建筑节能设计方面存在明显的不足

建筑节能设计是近几年才兴起的内容，其在我国发展的时间比较短，虽然国家明确指出建筑行业要把节能深入发展，但是节能理念在普及和深入的过程中还是存在明显的不足。一方面，建筑节能理念没有深入人民群众和建筑企业中，人们对建筑节能的认识是浅薄的，比起建筑多样的功能和美观的外表，人们对建筑的节能条件有所忽略。而建筑开发商在设计房屋过程中为迎合大众需求，他们把更多的精力放在建筑功能的实现和美观的外表上，而鲜少为建筑节能进行大量研究和设计。另一方面，从国家整体建筑资源消耗来看，对可再生能源的利用程度比较浅，很多建筑并没有安装对可再生能源的利用装置。而且我国用于建筑节能的技术也有待革新，我国建筑节能经历了漫长的发展，在建筑信息模型技术没有出现之前，我国建筑节能的成效并不显著，该技术在我国建筑节能中应用并发展后，建筑节能有明显的成效，但由于其发展时间较短，因此还需要建筑行业人员进行反复的研究和实验，以保证该技术的成效得到充分发挥。

2.3 建筑发展资源消耗量较大

要对建筑进行节能设计，首先要弄清楚“为什么”。通过资料查阅发现，我国的资源状况并不乐观，而建筑行业所消耗的能源又在我国总资源中占比过高，所以迫切需要建筑行业进行节能设计，以减轻我国资源负担。建筑建造所需资源众多，水泥、砂子、黏土等自然资源，钢筋、玻璃等人造资源，水、暖、电等资源也不可缺少，这些资源用在建筑材料的生产、运输、建筑的施工、运行以及拆除中。我国经济在不断发展的同时也使建筑种类、数量显著增多，建筑的建造和运行都需要众多的资源作为支撑，2020年中国建筑节能协会能耗专委会的研究报告中明确表明了建筑的耗能情况，如图1 所示，用于人们生活的建筑面积高达671 亿m2，建筑能耗占总能源消耗的1/5 以上，碳排放量也达到全国的1/5 以上，无论是能耗、碳排放量，还是建筑占用土地面积，都显示出我国建筑所消耗的能源量是比较大的，如果不要求其深入地进行节能环保设计，将会给本就处于资源困境的国家带来更大的资源压力。

图1 2020 年建筑能耗分析

3 建筑节能设计中如何应用BIM 技术才能使其优势充分发挥

BIM 技术的功能是十分强大的，它的智能化和三维化特点给予建筑节能设计极大的助力，提高了我国建筑行业节能发展的总体水平。我国建筑节能主要有三方面的体现：①要降低建筑的能耗；②要使用可再生的能源；③要提高建筑资源的利用效率，其设计也要围绕这三方面进行。

在降低建筑能耗方面。在建筑节能设计时需要关注建筑的耗能问题，在保证建筑质量达到标准的同时，实现节能材料的应用。珠城江大厦中极为典型的就是其空调系统的低耗能，实际设计中，这离不开BIM 技术的支持。在建筑设计方案实行前期，通过该技术获取建筑周围的环境、气候等数据信息，并建立建筑方案的模型，运用获取的信息对建筑进行模拟实验，检验建筑材料的实际可行性。同时，利用该技术对设计方案的耗能进行模拟测试，通过不断的模拟和修改来使低耗能效果得到最佳。

在建筑使用可再生能源方面。可再生能源极大地减轻了建筑资源的消耗量，为实现建筑的多种功能，建筑运行中会消耗大量的水、电、暖等资源这些资源很大一部分都来自外部供应，而节能的目的就是实现资源的自主供应，对于建筑中可再生能源利用的效果，通过BIM 技术能选出最佳方案。该技术的三维立体动图效果给了设计者更多的可能，在模拟图中设计者可以充分发挥自己的创意，通过模拟验证创意的可行性，并把模拟后的结果做对比，从而选出最能有效利用可再生能源的方案。

在提高建筑资源的利用效率方面。我国建筑数目不小，在运行中消耗的能源更是无法计算，提高资源利用效率已是无可厚非。以提高水资源的利用率为例，比如建筑中洗衣服所用的水可以用来冲厕所，BIM 的三维立体功能把建筑排水系统真实直观的展示给工作人员，工作人员通过实际的模拟来验证这一方案是否可行，如果可行的话又要如何进行施工，如果不可行的话又要如何进行改正，通过模拟验证节省了人力、物力、时间，最大限度实现了节能设计的高效率。

除此之外，我国要大力培养BIM 技术人才，对该技术的教育和学习给予强有力的支持，从而提高我国BIM 技术人才的数量和人才的专业化水平，还要给予BIM 技术人才更好的待遇和支持，吸引更多的人才为我国建筑节能做出贡献，从而为建筑节能设计发展带来活力。

4 结束语

综上所述，BIM 技术应用在建筑节能设计中是极为合适的，其先进的技术使设计方案更有有效，节能的效果更佳，节省了建筑建造、运行所需要的资源，也减轻了国家的资源负担，可谓是不可多得的优良技术。对此，建筑行业相关人员要加大该技术在建筑节能设计中的研究力度，使该技术的强大技能得到充分发挥，相信未来有一天，我国建筑节能定会取得巨大成就。