绿色建筑节能设计中的BIM 技术

徐慧忠

（山西省城乡规划设计研究院工程设计中心，山西太原 030001）

0 前言

在可持续发展理念、建设资源节约型、环境友好型社会感召下，人们逐渐加大了对于节能环保的重视力度，通过应用绿色建筑节能设计减少建筑能源消耗，就是此方面的有力尝试。绿色建筑节能设计既符合节能环保要求，又能使建筑物自身的功能得到有效发挥，对于促进建筑行业创新发展来讲，其价值十分高。然而，绿色建筑节能设计需要经过复杂的计算，工作量极大，仅凭人力难以完成，因此需要应用BIM 技术来辅助进行。为此，必须前面把握BIM 技术的科学应用策略，有效应用BIM 技术完成绿色建筑节能设计。

1 BIM 技术在绿色建筑节能设计中的应用优势

1.1 模拟性

充分发挥BIM 技术的仿真特性，可建立三维的建筑模型，可以模拟现实世界中运行的事物。通过BIM 技术，进行日照模拟、节能模拟和紧急疏散模拟，都能够起到良好的成本控制作用，使建筑物的经济性及环保性得以有效提升。

1.2 可视化

将BIM 技术视觉特性充分发挥出来，能帮助相关工作人员充分了解工程设计的意图，促进工程建设的顺利开展。在传统的工程设计中，都是采用二维制图模式进行设计，导致工程施工人员很难对建筑物的构造进行充分了解，并对其空间思维能力有一定的要求，而BIM 技术能够以三维的立体图来替代二维的平面图，可以把建筑物的构造更加直观地展示出来，帮助工程施工人员充分了解设计师的意图，进而制定合理的施工方案。

1.3 协调性

由于建筑设计中的人员数量较多，需要保证各个部门、各个专业领域的设计师相互配合，努力解决工程施工中的问题。以往在施工图设计阶段中出现问题的时候，普遍都是召集各个部门进行会议讨论，找出问题原因，之后提出处理方案，这很容易影响建筑设计的效率。而BIM 技术的协调性能解决这一问题，借助模型对方案中的潜在冲突进行协调，通过模型碰撞检查直接找出各专业之间存在的配合问题，并可便捷地通过设计修改对整个方案进行合理优化。

1.4 优化性

利用BIM 技术能对某个工程项目的施工设计进行优化，使工程设计的可行性及实效性得以提升。一般在进行施工设计优化的时候，很容易受到信息、时间、复杂性等各方面的影响，难以保证工程设计优化的合理性。但是将BIM 技术应用到工程设计优化中，可以对复杂的施工工序进行简化，在减少施工时间成本的同时，确保工程施工的整体质量，使工程施工的目标得以顺利完成。

2 将BIM 技术用于绿色建筑节能设计的具体策略

2.1 应用BIM 技术模拟建筑物日照情况

在绿色建筑节能设计之中，为将建筑物能源消耗有效控制在合理范围内、降低建筑物排放温室气体的数量，必须保证建筑物具备一定的隔热和保温作用。因此，在规划绿色建筑节能设计时，必须认真分析建筑物受到太阳辐射的情况，这项工作可通过借助BIM 技术完成。在展开模拟分析时，应用BIM 技术构建目标建筑物的三位数字模型，结合当地的实际太阳光照情况，输入各种信息和数据，依靠计算机强大的计算能力，对建筑物表面在不同时间段接受太阳辐射的情况进行精细化分析，然后进行进一步的修正和改进，得出最终结论，并将结论作为选择建筑物施工材料、设计建筑物形体和规划建筑物朝向的重要依据，以此将绿色建筑节能设计理念落实到建筑施工过程之中，有效减少建筑物自身的能源消耗，同时将建筑物所受到的太阳辐射控制在合理的范围之内，既保证建筑物获得足够的太阳光照，又能有效避免太阳辐射过于强烈。比如，可以根据BIM 技术分析结果选择安装玻璃幕墙，落实绿色建筑节能设计要求。

2.2 应用BIM 技术模拟建筑室外环境

绿色建筑节能设计必须严格按照因地制宜原则，即结合当地实况（主要指地理环境条件）进行设计，以此实现人与自然之间的和谐发展。为有效落实这一要求，可以应用BIM 技术，仿真模拟建筑室外环境，有效还原建筑物周边环境，进而科学分析建筑物周边风向变化情况、通风条件等各方面情况，以分析结果为依据有效优化绿色建筑节能设计方案。比如，由于风压差分析工作涉及流体力学，因此凭借人力难以完成，在BIM 技术的帮助之下则可以较为轻松地获取建筑物周围的自然通风情况信息，全面把握建筑物的通风条件，从而为控制建筑物间距、设计建筑物门窗打下良好基础。通过有效应用自然风，建筑设计师可以巧妙地取得“冬暖夏凉”的效果，这样便可以减少电风扇、空调等电气设备的使用，有效达到节能环保的目的。

2.3 应用BIM 技术模拟室内采光情况

应用BIM 技术，还能够科学分析建筑物的室内采光情况，通过输入建筑物的相关数值、构建相应三维数字模型，计算机能从不同角度，分析不同形状的建筑物在相同环境下的采光情况，从而帮助建筑设计师优化设计方案、为建筑物选择最合适的材料，使建筑物拥有最好的采光条件，有效改善建筑物内部的自然采光效果，达到节约电能的目的。比如，可以应用BIM 技术对不同玻璃材料的采光性能进行模拟，得到最符合建筑物实际采光需求的玻璃材料，节省选择材料的时间，在提高建筑施工质量的同时，又可实现施工成本的降低。

2.4 科学检查建筑节能设计方案

绿色建筑节能设计有会设计到很多个要素和方面，若只通过纸面数据与数据对比，则无法精准且快速的找到设计方案中的问题，若这些问题并未在设计环节进行良好解决，且具体施工环节发现设计方案与具体实况有偏差，则既会增加施工项目难度，同时也会出现严重的返工问题，进而增加建设项目施工成本，不但会对施工进度造成影响，同时也会使施工企业发展遭遇严重损失。建筑工程中对BIM 技术合理应用可将这一问题进行有效改善，基于BIM 技术，设计师可以通过输入相应的数据构建三维模型，有效地模拟实际情况，使用软件对设计方案进行评估，及时发现设计方案中的冲突和错误，并准确显示相应的报告。

2.5 在绿色建筑施工活动中的应用

目前BIM 技术在绿色建筑施工中的重视性不断提高，能及时查看建筑模型，降低了施工过程中读图的难度，帮助工作人员充分了解建筑方案，进而提前预估工程施工中可能出现的问题，然后应用行之有效的措施加以处理。利用BIM 技术对建筑模型进行系统化的检验，确认建筑物的空间重叠及能耗情况，以三维的形式将其充分反映出来。当前绿色建筑施工中的设备数量不断增多，使绿色建筑工程的机电管线施工面临着较大挑战，此时，可以利用BIM 模型对机电管线进行分析，帮助工作人员制定科学合理的施工方案。另外，利用BIM 技术可以建立直观的4D模型，对工程施工进行动态化模拟，进而对工程施工进行有效把控，使绿色建筑施工能够按时按质地完工。

3 未来发展前景分析

如今，我国社会经济与科技飞速发展和进步，推进了设计理念向绿色方向发展，与此同时，逐渐开始大规模普及绿色节能设计意识，在此形势下诞生了BIM 技术，其可对建筑设计中的弊端和不足进行有效弥补，发展前景十分广阔。在高效建筑设计过程中，应深入分析设计团队、承包方式等各参与方的建设性、协同性发展趋势，另外也应对项目自身对当地形成的影响进行分析，总之，若在绿色建筑节能设计中有效应用BIM 技术，就可以完美地实现既定目标，改善周围环境质量，达到有效节约成本的目的。借助于BIM 技术，在设计过程中加强研究的深度和广度。通过对夏热期太阳辐射的分析，掌握不同设计方案的日光利用效果，借助BIM 技术，可以增强空间规划的效果。在此基础上，对绿色能源效益进行分析和评价。值得注意的是，BIM 技术能帮助建筑设计人员对材料使用的进度进行有效控制，从根本上保证生产成本的节约，进而实现生产与经济效益的双提升。

4 结束语

总体而言，为落实可持续发展理念的要求，应用绿色建筑节能设计，已成为建筑行业的必然选择。为此，建筑设计师必须建构起对于BIM 技术这一绿色建筑节能设计重要辅助工具的全面认知，把握应用BIM 技术模拟建筑物日照情况、建筑室外环境和建筑室内采光情况的具体方法，科学合理地构建建筑物三维数字模型，通过计算机强大的计算能力，对建筑物各方面情况进行科学分析，进而有效改善绿色建筑节能设计方案，为环境友好型社会建设贡献力量，为人们提供更加舒适、健康、绿色的生活空间。