BIM在建筑节能改造可持续设计中的应用研究

袁金鹤

中机第一设计研究院有限公司 安徽 合肥 230601

引言

建筑工程施工项目较广，而且施工范围较大，消耗的能源也非常多，为了满足建筑业的可持续发展，需要实现建筑工程施工和设计的节能降耗，推进绿色建筑发展范围，让建筑行业有更大的发展空间。利用BIM技术实现建筑节能设计的科学性，满足资源节约和环境保护，推进绿色建筑使用寿命的延长，也就是说BIM技术应用对于推进建筑行业长久发展具有重要作用。

1 BIM技术与建筑节能设计

1.1 BIM技术应用概述

BIM技术在应用过程中能够实现对建筑工程全过程管理的模型化和信息化，让以往较为传统的建筑工程施工信息以及建筑功能进行精准体现，以模型的方式进行表达，实现建筑功能的真实性和参数应用的准确性，为建筑工程设计效果体现提供了更大支持。在建筑节能设计中，以往传统型的设计方式会受到建筑能耗分析模拟软件的影响，无法确保结构的科学优化，甚至在节能设计方面还存在一定的阻碍，而利用BIM技术，设计人员能够针对整个设计周期展开分析，以全生命周期的原则对工程施工情况进行模拟，结合模拟中得出的结果，对设计方案进行优化与调整，满足绿色建筑行业的节能与减排，同时让建筑设计走向数字化和信息化。另外，在建筑节能设计之前，需要针对建筑能耗具体情况展开分析，加大对工程结构、材料等的探讨，确保评价过程中能够准确得出建筑行业的能耗现状，以往传统型的设计图纸和计算方式不仅出现了大量的人力物力浪费，还极易因计算误差而导致结果的准确性下降。BIM技术在应用之后，能够结合更加有效的数据和信息，做到对建筑节能设计的分析软件，兼容性更强，能够在最快时间内得出更加准确的计算结果，满足了建筑行业的设计要求[1]。

1.2 BIM技术应用的优势

通过BIM技术应用能够实现建筑节能设计的数字化与信息化，将建筑工程施工中的材料、结构等能耗信息进行整合分析，建立建筑工程的模拟图形，有利于建筑设计人员对工程结构进行优化与调整，BIM技术应用的主要优势体现在以下三方面。第一，可视化。BIM技术能够实现对建筑信息模型的构建，展现3D的效果，让工作人员对整个建筑的空间状况进行分析，利用可视化的方式进行建筑结构形态的展现，可以随意进行建筑结构参数和结构调整，满足建筑设计的直观性体现。第二，信息化。BIM技术在应用过程中以信息化为核心，实现对整个建筑工程全生命周期的数据和信息分析，利用数据和信息作为基础，完成对建筑工程各个施工阶段的分析，让设计过程更加科学，同时保障了建筑工程设计方案的可执行性，降低因人工计算误差而影响到节能效果。第三，模拟性。相比于其他的设计软件，BIM技术在应用过程中能够在模型中进行相关数据的输入，包含了影响建筑工程设计的信息、环境以及材料性能等，对于这些不同信息造成的变化进行分析，对建筑结构设计内容进行优化。BIM技术建立的信息模型实现了对整个工程项目全生命周期的分析，节约设计所花费的时间，也能够降低因设计而投入的人力物力。

2 BIM技术在绿色建筑节能设计中的具体应用

2.1 采光模拟

在建筑节能设计中，为了达到规范化的设计标准，需要针对建筑物所在的地区进行周边环境的分析，计算室内所需的采光度，科学设定建筑参数，比如说，窗地比。通过合适的采光强度和采光密度设置，能够让建筑室内有更好的采光效果，即达到照明要求又起到资源节约的目标。通过合适的阳光设置，能够让居民生活工作有更好的条件，而且适度光照能够降低对人类眼睛的伤害。一般来说，光源主要分成自然光和人工光两种方式，在建筑节能设计中需要针对建筑室内的采光要求，加大对自然光源的应用，经过建筑科学计算，利用BIM技术将更多的自然光引入到室内，既降低能耗又达到良好的光照效果。在BIM技术进行采光模拟时，需要针对采光性能进行分析，考虑到各个房间的布局设置，避免光照过强或者采光不足等问题出现。为了达到节能设计效果，可以利用遮光帘进行光照的调节，还可以进行树木种植。绿化植物一方面能够起到对强光的遮挡，另一方面能够隔绝噪音，是绿色建筑设计的科学体现[2]。

2.2 合理进行外墙保温设计

外墙保温设计是绿色节能设计的关键，一般来说，外墙保温设计中可以采用挤塑板、外墙保温砖等设计模式，无论采用哪种设计方式，都需要在设计之前利用BIM技术进行相关数据的计算，提升保温节能材料的应用价值。通过BIM技术应用，充分发挥节能保温砖模式的效果，对于建筑整体荷载进行分析，不仅仅需要实现以往传统型建筑的平面设计分析，还需要利用BIM技术实现对建筑外墙基层信息和保温层数据的获取，确保各部分荷载分布均匀，即达到设计的科学性，又能够让建筑墙面有较强的支撑度。除此之外，在设计过程中，外墙保温设计还需要防治热桥现象，结合BIM技术应用要求，准确计算热桥部分出现的位置和情况，明确对节能设计方案的调整，确保自然温度能够汇集到保温节能系统中，充分发挥建筑外墙施工的节能效果。

2.3 关注动态设计

BIM技术能够实现建筑节能设计的动态掌握，尤其在建筑设计仿真环节，通过BIM技术实现对所有流程中数据和信息的获取，通过相关工作人员整理，将数据和信息输入到BIM技术中，及时分析可能存在的缺陷区域，并且对其进行优化，在BIM技术运用之前，需要实现对建筑工程施工方案和相关的规划设计，探讨更好的材料，选择降低出现的材料浪费，而且在设计过程中工作人员可以利用BIM构建建筑工程的动态控制模型，加大对工程材料应用情况的分析，降低材料无故消耗。从施工进度的分析，做到对施工方法和材料应用的调整，分析建筑施工中出现的物资消耗与工程设计方案进行对比，加大对工程中数据和信息的及时反馈。除此之外，在设计过程中可以将工程施工的信息输入到建立的模型中，让工作人员更加有效地实现工程施工进度分析，了解进度完成情况，加大对整个施工情况的掌握，提升工程施工效率与质量[3]。

2.4 合理开展给排水设计工作

给排水设计是建筑节能设计的关键步骤，利用BIM技术发挥节能节水效果，首先，在设计过程中需要实现各部门之间的协同，将平面设计与立体设计相融合，利用BIM推出模拟出现施工中的管道布置情况以及水流量等；在进行高层建筑节能节水设计时，更需要加大对工程施工的模拟，分析高层建筑给排水设计的水压要求，确保节能节水设计能够满足建筑物应用要求，让用户在正常用水需求之下降低水资源的浪费。其次，利用BIM技术加大对给排水设计的分析，结合各方面材料信息进行探讨，筛选与工程施工相吻合的材料。另外，设计过程中可以利用BIM技术对施工方案进行模拟，对管道布局情况进行优化，如果发现设计过程中存在管道之间的冲突，可以结合设计模型对管道冲突现象进行判断，减少管道冲突，对给排水工程设计造成的影响。最后，在附属设施设计时，同样可以利用BIM技术进行模拟，减少施工中出现的矛盾，可以建立3D模型和四维模型，加大对工程进度的安排，确保工程施工中具备更高的可行性，坚决杜绝给排水工程施工中出现的浪费与污染。

2.5 重点开展室内环境的设计工作

在开展建筑室内节能设计时，需要加大对环境的分析，营造更好的居住环境，确保绿色建筑节能设计效果更具可行性，满足居民的生活要求。在BIM技术应用过程中，可以首先进行自然通风模拟，按照绿色建筑的施工模型对所有建筑室内尺寸进行调整，让建筑室内的气流更加通畅，在增强通风性能的基础之上，改变室内环境，利用通风减少对能源的消耗。其次，利用BIM技术实现对建筑室内布局的科学分析，准确获取建筑布局的各项信息，按照绿色建筑节能设计标准制定更加完善的布局方案，利用创建的专业化模型，让建筑布局更加符合居民要求[4]。

2.6 科学开展建筑模型设计工作

在建筑节能设计中，利用BIM技术针对建立的模型进行分析，结合绿色节能设计要求和设计标准，做好相应的建模，尽量加大对模型的科学处理，确保模型中各方面设计更加精准。我国目前大多数建筑工程施工时采用的是施工图纸，但是由于很多工程项目外部结构非常复杂，仅仅依靠设计图纸难以保障工程项目质量，不仅会出现工程质量安全隐患，还会酿成材料浪费或者环境污染。而利用BIM技术，能够借助BIM具备较强的模拟性和可视化特点，创建相应的信息模型，预防施工中出现的误差和漏洞，比如说，在设计过程中利用BIM技术能够创建相应的管线施工模型，结合施工要求做好建筑室内电器管线的科学布置，提升建筑电气的应用质量，也减少建筑电气运行中出现的资源浪费，确保所有的电气设备运转安全。

2.7 优化能源利用

绿色节能建筑设计中，以BIM技术为基础，加大对能源的科学应用，提升建筑应用的节能效果。以太阳能为例，利用BIM技术做好建筑太阳能辐射情况的分析，结合实际情况做好太阳能利用的可行性方案，在一些区域内太阳能每年的辐射较多，结合这一情况可以在屋顶设置光伏板，对太阳能进行收集并转化为电能。这些电能可以应用在建筑的照明或者小区的其他设施方面，同时也可以利用太阳能完成热水供应。在太阳能利用供电还是供水系统设计，都必须要利用BIM软件进行分析，发现其中可能存在的隐患，对应用方案进行调整，实现以清洁能源代替不可再生资源，满足建筑业的可持续发展要求[5]。

3 结束语

总而言之，绿色建筑节能设计效果体现，需要以BIM技术应用为基础，遵循技术应用原则，做到对绿色节能设计规范的执行，发挥BIM技术应用优势，确保建筑有更高的设计效果。设计人员需要结合实际情况做到对工程设计方案的分析与优化，结合BIM的应用特点，对所有的设计方案进行分析，积极探讨设计方案中可能存在的隐患，加大节能设计效果体现，减少资源浪费。