周琦，宋永朋

（1.青海省規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司；2.青海省創(chuàng)業(yè)發(fā)展孵化器有限公司）

1 引言

建筑行業(yè)作為能源消耗量占比較高的行業(yè)，推動綠色建筑是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，顛覆了傳統(tǒng)的建筑設(shè)計二維表現(xiàn)形式，使用三維立體數(shù)字信息模型具象化地展現(xiàn)出設(shè)計過程和設(shè)計成果，有效解決了建筑工程中的諸多問題。將BIM技術(shù)與綠色建筑的低能耗、環(huán)保性設(shè)計理念有機融合，依托BIM技術(shù)提升綠色建筑節(jié)能設(shè)計能力，更好地滿足項目的經(jīng)濟需求，可以將建筑業(yè)帶入新的發(fā)展階段，從而促進建筑業(yè)的長久可持續(xù)發(fā)展。

2 綠色建筑節(jié)能設(shè)計的概述分析及BIM技術(shù)的優(yōu)勢分析

要想更好地完成綠色建筑節(jié)能設(shè)計，當?shù)丨h(huán)境和氣象條件是首要考慮的因素，同時還要充分考慮施工和運維階段各種錯綜復(fù)雜的條件。國內(nèi)建筑節(jié)能減排工作大多從項目立項、可研、設(shè)計階段就已經(jīng)開始，需要重點關(guān)注的是，在設(shè)計過程中，相關(guān)人員必須對采光、通風、能耗等因素進行綜合考量和研究，進一步優(yōu)化設(shè)計成果，以達到預(yù)期要求[1]。

BIM 技術(shù)可以應(yīng)用于項目設(shè)計的不同階段，從最初的概念設(shè)計、初步設(shè)計到詳細設(shè)計階段，都可以得到應(yīng)用，并解決現(xiàn)有二維設(shè)計中存在的各種弊端。同時，BIM 模型還可以很好地應(yīng)用到各種綠建模擬計算中，比如室外風環(huán)境模擬、室內(nèi)氣流組織分析、建筑采光等。BIM 技術(shù)同時具備數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，可以針對各類數(shù)據(jù)采取統(tǒng)一管理，方便以后的研究和探討，圖1 展示了項目BIM 模型中構(gòu)件的詳細數(shù)據(jù)信息。在建筑節(jié)能設(shè)計中，發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢，利用其可視化、模擬性等特征，將項目數(shù)據(jù)以信息模型的形式展現(xiàn)，使設(shè)計人員能盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案中的不足之處，及時進行調(diào)整，保證方案的合理性和準確性。近年來，三維立體顯示技術(shù)，如AR 增強現(xiàn)實、VR 虛擬現(xiàn)實，在BIM 技術(shù)中展現(xiàn)出重要作用，可以把設(shè)計成果更加直觀地呈現(xiàn)。

圖1 BIM模型構(gòu)件詳細信息

3 BIM 技術(shù)運用在綠色建筑節(jié)能設(shè)計中的價值分析

被稱為綠色建筑的項目其實就是指在建筑全生命周期內(nèi)，不僅能夠節(jié)約能源，還能夠?qū)崿F(xiàn)居住、使用的舒適性，以及保護生態(tài)環(huán)境的功能。實踐已經(jīng)表明，在綠色建筑中運用BIM技術(shù)，能夠有效地提高建筑物的節(jié)能性、功能性和舒適性，提供一個舒適的生活和工作環(huán)境，促進人與自然和諧發(fā)展。

在綠色建筑節(jié)能設(shè)計的過程中，對BIM 技術(shù)科學合理的運用能夠有效提高自然資源的使用比率，降低建筑合成材料用量?；谠O(shè)計成果搭建的三維數(shù)字信息模型，讓施工方對建筑整體形成清晰的認知，為項目施工打下堅實的基礎(chǔ)。

隨著國內(nèi)建筑規(guī)模的不斷擴大，綠色建筑節(jié)能設(shè)計水平的提高也遇到了不小的挑戰(zhàn)。建筑工程項目在實際建造過程中，可以采取BIM 技術(shù)展開進度模擬，將三維建模成果和工程進度進行有機結(jié)合，準確統(tǒng)計不同階段的材料利用數(shù)量和資金流動。通過這種模式，優(yōu)化和完善設(shè)計工作會變得更加便捷和高效，如圖2 所示，通過BIM 模型碰撞檢查，可以迅速定位設(shè)計問題。相關(guān)設(shè)計人員可以根據(jù)建筑工程項目的要求，針對各種各樣的數(shù)據(jù)實行科學快速的判斷和研究，便于進一步提高項目設(shè)計的效率，使節(jié)能理念全方位地貫徹到建筑設(shè)計的過程中[2]。

圖2 項目BIM模型的碰撞檢查

4 BIM 技術(shù)在綠色建筑節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用分析

由圖3 可以看出，BIM 技術(shù)在綠色建筑節(jié)能設(shè)計中總共有五個方面的運用，下文將逐一對其進行介紹：

圖3 BIM技術(shù)在綠色建筑節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用分析

4.1 BIM技術(shù)在模擬采光中應(yīng)用

在日常生活中，最常見的采光形式就是人工采光和自然光線相結(jié)合。在綠色建筑節(jié)能的設(shè)計過程中，在建筑體內(nèi)需要思考如何有效存儲和運用自然光這一問題。通過合理的設(shè)計方案，能夠?qū)⑹彝獾淖匀还鈳нM室內(nèi)，不僅可以降低能耗，還可以實現(xiàn)良好的視覺效果。為了科學運用自然光，在項目前期準備階段，需要針對建筑體的采光情況展開詳細分析，能夠捕捉到建筑內(nèi)部分房間由于布局問題帶來的采光不足或者光照太強的情況。這些情況和結(jié)論，都是應(yīng)用BIM技術(shù)進行合理模擬得出的[3]。

4.2 BIM技術(shù)模擬室內(nèi)外風應(yīng)用

BIM 技術(shù)模擬室內(nèi)外風主要是針對室內(nèi)、附近區(qū)域環(huán)境實施模擬，需要充分考慮建筑外溫度的改變、風速、風向等多個因素。采用BIM 技術(shù)，通過對建筑物室內(nèi)外風力環(huán)境進行模擬，可以對外部結(jié)構(gòu)以及通風結(jié)構(gòu)的節(jié)能起到良好的調(diào)整和完善。有效減少了室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)、通風系統(tǒng)的消耗，實現(xiàn)節(jié)能減排的目的[4]。室內(nèi)氣流組織分析如圖4所示。

圖4 項目7層室內(nèi)風速云圖模擬

4.3 BIM技術(shù)在日照、朝向分析中應(yīng)用

為了有效避免來自太陽光的直射，可在建筑物中添加玻璃幕墻。運用BIM技術(shù)進行綠色建筑的設(shè)計時，需要發(fā)揮降低能耗，有效減少溫室氣體的排放量的作用。

1）關(guān)于日照

因為建筑體的位置不一樣，其所在的環(huán)境就會存在很大不同，接收到的日照輻射強度也不一樣。日照強度的高低是可以直接對建筑體室內(nèi)采暖系統(tǒng)運行負荷產(chǎn)生影響的。通過分析日照情況，能夠?qū)ㄖ镏苓吶照展饩€變化展開比較，同一建筑的不同樓層日照量也不一樣，如圖5 所示。此外，采用BIM技術(shù)還能結(jié)合不同時間日照量的大小及時調(diào)整方案。

圖5 項目建筑不同樓層光照模擬圖

2）關(guān)于朝向

明確適宜的建筑朝向，確保建筑投入使用后，其使用效果、舒適性可以滿足實際要求。朝向是否合理，會對建筑體內(nèi)部溫度造成一定影響，夏季溫度較高時，應(yīng)該防止室內(nèi)處于暴曬狀態(tài)。冬天溫度較低時，需要確保室內(nèi)有充足的陽光，有助于提高室溫[5]。因此，根據(jù)區(qū)域地理位置的不同，在設(shè)計房屋的過程中，要結(jié)合當?shù)靥厥鈪^(qū)位進行詳細分析。

4.4 BIM技術(shù)在熱工分析中的應(yīng)用

外墻圍護結(jié)構(gòu)在建筑節(jié)能的影響，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對節(jié)能的設(shè)計工作具有非常重要的現(xiàn)實意義。運用BIM技術(shù)，以外圍結(jié)構(gòu)作為切入點，針對建筑節(jié)能進行深入探索。需要充分考慮熱負荷、冷負荷等因素，正確分析室內(nèi)熱環(huán)境的實際情況。這個過程涵蓋了室內(nèi)熱源的潛熱以及室內(nèi)濕源的潛熱，必須充分結(jié)合圍護結(jié)構(gòu)的熱損失和空氣流通引發(fā)的熱量流失。若得到的熱量是負數(shù)，說明已經(jīng)出現(xiàn)了散熱現(xiàn)象。當失去的熱量總量大于得到的熱量總量時，房間內(nèi)部得到的熱總量就是負數(shù)，因此得到與失去熱量的大小是影響整個房間熱負荷的直接因素[6]。在實際操作過程中，務(wù)必要確保溫度的數(shù)據(jù)范圍維持在合適的情況下，把建筑自身特點、環(huán)境等方面作為主要因素去展開談?wù)摵吞剿鳎鶕?jù)最終結(jié)果決定設(shè)計走向。在運用BIM 進行模擬分析的過程中，若是沒有采取制冷/采暖措施，夏天時屋里的溫度比外面的溫度低，冬天時屋里的溫度比室外高，就可以說明外面保溫隔熱層發(fā)揮了比較好的性能。但是，在溫度特別高或者特別低的地區(qū)，屋內(nèi)的溫度和最合適的溫度還是會出現(xiàn)一定偏差。所以，需要從根本上做好保溫、隔熱的工作，對圍護結(jié)構(gòu)材料進行充分的熱工分析。夏天溫度比較高的時候，太陽的照射是影響外圍護結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的主要因素，遇到圍護結(jié)構(gòu)隔熱性差的情況，務(wù)必要充分考慮室外綜合溫度、室內(nèi)空氣溫度的共同影響。

4.5 BIM在太陽輻射分析中應(yīng)用

太陽輻射對大眾的生產(chǎn)和生活是非常重要的。各地的太陽輻射情況具有很大的差異性。在運用BIM技術(shù)時，以綠色節(jié)能作為首要因素，借助一些專業(yè)系統(tǒng)深入分析太陽輻射，發(fā)現(xiàn)問題及時解決[7]。對建筑物而言，太陽輻射是一年四季都有，因此，可以對太陽能進行采集，同時還能為一些功率較小的設(shè)施提供電能，這對建筑而言，一方面可以有效降低建筑表面溫度，另一方面還可以科學合理地運用太陽能，為建筑內(nèi)部人員的生產(chǎn)生活提供電能。

5 結(jié)語

在新時代的背景下，社會大眾對綠色節(jié)能技術(shù)開發(fā)運用的關(guān)注度越來越高。BIM 技術(shù)的應(yīng)用，可以采用多種軟件實現(xiàn)建筑節(jié)能的模擬、計算，有效降低成本，提高效率，為建筑領(lǐng)域帶來新的發(fā)展機遇，我們要在遵循綠色建筑設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，發(fā)揮節(jié)能、環(huán)保的實際應(yīng)用價值。