基于BIM技术的建筑节能设计应用研究

基于BIM技术的建筑节能设计应用研究

发表时间：2016-05-21T09:49:39.047Z 来源：《基层建设》2016年1期作者：金文杰

[导读] 广州城建开发设计院（沈阳）有限公司随着我国建筑行业的高速发展，近年来，BIM 技术的出现为我国建筑施工行业提供了全新的设计思路和方法，因此得到了广泛应用。

广州城建开发设计院（沈阳）有限公司辽宁省沈阳市 110000

摘要：随着我国建筑行业的高速发展，近年来，BIM 技术的出现为我国建筑施工行业提供了全新的设计思路和方法，因此得到了广泛应用。BIM 技术实现了计算机仿真、辅助设计和虚拟现实等技术的有机结合，完成了对实际施工过程的三维建模，从而能够通过三维施工模型达到事前控制和动态管理具体施工过程以及优化施工方案的目的。BIM 技术的应用对于推动建筑施工行业的信息化发展发挥了重要作用，并呈现出蓬勃发展之势。

关键词：建筑节能设计；BIM技术；建筑施工；应用

与建筑能耗分析间的矛盾主要表现在以下几个方面：（1）建筑能耗计算量大，算法复杂，建筑设计师需要借助辅助土具，否则较难掌握；（2）建筑师在方案阶段难于对方案进行直观快速的能耗分析，更难于优化节能设计；（3）方案阶段能耗分析的结果无法用来直接指导设计，以及帮助建筑师修改设计方案。如果能充分运用先进的计算机技术，使建筑师能够随意的在设计的任意阶段，特别是在设计的初期阶段毫不费力的对整个建筑的能源消耗和生态效应进行准确的计算和评估，得到关于建筑能量性能的宝贵的反馈信息，那么建筑师就能及时准确的对设计方案进行调整和优化，从而满足建筑节能的要求，最大限度的减少不可再生能源的消耗，真正实现绿色建筑设计的自动化、数字化。

一．BIM 技术在建筑施工中的应用价值

（一）三维渲染，全面展示

BIM 技术可以达到视觉上逼真的效果。根据施工企业的施工计划逼真地展示出场地及大型设备布置情况，复杂节点施工方案，具体的施工顺序选择等实现 4D 模拟，对比选择不同施工方案等。BIM 模型建好以后可用作二次渲染开发的模型基础，能够有效提高三维渲染效果效率及精度，方便更直观地向业主宣传介绍，提升中标几率。

（二）快速算量，提升精度

创建 BIM 数据库时，可以通过建立 6D 关联数据库来实现准确快速计算工程量，提升施工预算效率及精度的目的。因 BIM 数据库相关数据粒度达到构件级，能够实现快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息，有效提升施工管理效率。通过 BIM 模型提取材料用料，设备统计，管控造价，预测成本造价，可以给施工单位项目投标以及施工过程造价控制提供科学依据。

（三）精确计划，减少浪费

之所以施工企业精细化管理实现较难，主要是因为海量工程数据不能快速准确地获取以支持资源计划，导致经验主义泛滥。BIM 技术实现了快速准确地获得工程基础数据的效果，能够为施工企业制定精细化管理提供有效支撑，使资源、物流及仓储浪费等大大降低，通过该技术可以实现限额领料、消耗控制的目标。

（四）碰撞检查，减少返工

BIM 技术具有三维可视化的优点，利用 BIM 三维技术能够进行前期碰撞检查，优化工程设计，降低建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工等问题，并且能够优化净空和优化管线排布等。利用碰撞优化后的三维管线方案，施工人员可以进行施工交底、施工模拟，从而提高施工质量以及与业主的沟通能力等。

二．BIM 系统在中国建筑行业的发展

纵观中国建筑行业所有的相关软件技术，均未使整个建筑从设计、施工到运维阶段串联，各个阶段的数据也未得有效的流通。BIM 系统的创建与实施，有效地解决了这一问题，这也是 BIM 系统在中国建筑行业有很大发展前景的主要原因之一。但是，根据中国目前建筑行业的整体状况，BIM 系统技术运用的广泛推广还面临很多具体的问题。

（一）建筑市场管理规范性不强，阻碍 BIM 系统的发展

目前中国是知识爆炸的时代，也是经济爆炸的时代，一个建筑项目，决定启动后，投资者最关注的是如何尽快取得回报，所以导致中国建筑市场三边工程（边勘探、边设计、

边施工）很普遍，BIM 在此类工程中无法有效运用。

（二）建筑造价因素，致使无法全面推动 BIM 运用

我国现阶段，BIM 的运用通常仅运用于施工过程中现场施工管理方面。如果在设计中就引入 BIM 系统，那么在设计环节就要创建 BIM 团队，需要投入大量的资金，造价成本明显增加。同时中国建筑市场还不够成熟透明，使 BIM 系统在施工造价方面运用无法实现。

（三）中国物业管理技术不成熟

物业管理人才欠缺，目前所实行的仍是传统的物业管理的模式，无法在后期维护中引入 BIM 系统。虽然，BIM 在中国的发展和应用面临着诸多问题和挑战，但是 BIM 系统的广泛应用是人类进步与科技发展的一个写照，是大势所趋。随着 BIM 技术的不断完善，建筑市场的不断规范，及相关法律法规的建立，BIM 系统终将在国内建筑市场被普遍应用。

三．基于BIM技术的建筑节能设计

利用BIM技术，建筑师在设计过程中创建的虚拟建筑模型已经包含了大量设计信息，包括几何信息、材料性能、构件属性等等，只要将模型导入相关的能量分析软件，就可以得到相应的能量分析结果。原本需要专业人士花费大量时间输入大量专业数据这个过程，如今利用先进的计算机技术就可以自动完成，建筑师不需要额外花费精力。

在建筑设计的方案阶段，能充分利用建筑信息模型和能量分析工具，简化能量分析的操作过程，是建筑师进行绿色建筑设计迫切需要解决的问题。目前，美国的Green Building Studio可以满足建筑师的这一需包含的大量建筑信息来建立一个准确的热模型（其中包括

合理的分区和方位），并将其转换成XML格式（gbXML是一种开放的XML格式，已被HVAC软件业界迅速接受，成为其数据交换标准）。并根据当地建筑标准和法规，对不同的建筑空间类型进行智能化的假定。最后结合当地典型的气候数据，采用DOE2.2模拟引擎（一个被广泛接受的建筑分析程序）进行逐时模拟。每年能量消耗、费用以及一系列建筑采暖制冷负荷、系统（诸如照明、HVAC、空间供暖的主要电力和天然气的能源使用）数据都能立刻展现出来[4]。而整个过程中，建筑师只需在Green Building Studio中手动的输入建筑类型和地理位置即可。GBS还能输出gbXML、3D VRML、DOE-2.2等文件格式，可以利用其他工具诸如Trane的Trace 700，或eQuest、EnergyPlus等对建筑能效进行进一步的分析，在建筑设计基本完成之后，需要对建筑物的能效性能进行准确的计算、分析与模拟。

总结：

随着我国经济的飞速发展和能源问题的日益严重，建筑节能设计变得越来越重要从2D CAD向基于BIM技术的3D CAD转换，是计算机辅助建筑设计的发展趋势。利用BIM技术，建筑师可以在设计过程中创建包含建筑全部信息的虚拟建筑模型，在设计的任意阶段将其直接导入相关的能量分析软件中，就可以方便快捷的得到能量分析结果，从而及时调整设计方案，优化建筑性能，充分利用CAD技术来保障绿色建筑设计的科学性和合理性。

参考文献：

[1]曾旭东，赵昂. 基于BIM技术的建筑节能设计应用研究[J].重庆建筑大学学报.2006（02）

[2]邱相武，赵志安，邱勇云. 基于BIM技术的建筑节能设计软件开发研究[J].建筑科学.2012（06）

[3]韩华. 通过BIM设计实现建筑的可持续发展[J].建筑设计管理.2015（12）