天津城市建设管理职业技术学院 天津 300134
摘要：BIM技术在建筑设计中的思想和方法的引入以及模型数据的分析可以为改进建筑设计提供依据，从而实现以较低成本实现可持续建筑设计的目的。基于上述相关基础，本文围绕绿色设计战略，旨在通过合理的设计策略，采用 BIM技术和相关建筑能源，降低建筑利用过程中维持室内必要舒适环境所消耗的能源。
关键词：绿色；建筑；设计；BIM技术
1 建筑节能的重要性
随着能源消费日益加剧，节能环保已成为全球发展战略的关键。建筑节能已成为国家节能战略的关键问题。传统的二维建筑设计软件是指专业人员通过手工输入将相关数据输入到专业软件中进行能量分析，工作繁重，工作量大。随着数字化、信息化和智能化技术的发展，以 BIM技术为核心的建筑三维软件日益成熟。同时，基于BIM技术的建筑节能设计可以通过建筑师的 BIM模型获取建筑物的方向、建筑材料、功能和划分等多个建筑信息。在此基础上对多个项目进行计算，分析和修改，以解决建筑设计和节能设计过程中的数据转换问题，提高工作效率。
2 建筑设计现状
当前建筑行业的能源分析的主要方法仍然是 AutoCAD 和2DCAD。建筑商需要将建筑设计的相关数据手动输入到各种软件系统进行能源分析。这些软件的操作和应用并不是一件容易的事情，因为它不仅需要设计人员具备良好的能量分析基础知识，而且系统本身也需要经历一系列专业化和严格的系统操作程序。输入程序非常复杂，如果没有职业培训，非专业人员不能对庞大的专业数据进行操作分析模拟。这就是为什么很多建筑商不能直接对设计过程中的设计方案进行建筑能耗分析的原因。在传统的二维设计模式下，能效计算一般安排在设计的最后阶段，建筑设计和分析计算之间出现严重的不相交现象，这使得面向节能的生态建筑设计难以实现。
3 BIM技术与建筑的可持续发展
BIM技术是一种适用于工程设计建设和管理的数字化工具。美国国家 BIM 标准将 BIM技术定义为设施物理和功能性能的数字表达。与设施相关的信息共享为概念和拆除设施的全生命周期内的所有决策提供了可靠的基础过程。在项目的不同阶段，不同的利益相关方通过在 BIM模型中插入、提取、更新和修改信息来支持和反映自身的职能合作。美国建筑协会会长 DanaK.Smith 先生在他的 BIM 专著中提出了 BIM 的一个共同解释，他将“数据 - 信息 - 知识 - 智慧”放在一个链条中，并相信BIM技术本质上就是这样一种机制 ：变换数据转化为信息以获取更多知识，然后以智慧的方式行动。设计人员可以通过 BIM技术构建“可视化”的数据构建模型，为建筑商、设备工程、开发人员甚至最终用户提供虚拟模型和分析的合作平台，实现项目设计、建设和运营管理。BIM技术可以随时为每位专业设计师提供项目设计条件和设计信息，为开发商提供项目账户评估，为建筑商提供可视化施工技术，并为物业提供可视化的物业管理。因此，从设计建造到运营维护，完善了各建筑段在施工中的沟通，从而提高效率，节约成本，实现建筑生命周期管理。
4 基于BIM的建筑节能设计
4.1 建筑节能与环保意识
所谓建筑节能与建筑环保是节能与环保理念与技术在建筑领域的通用名词。建筑节能环保体现在整个建筑活动的各个方面，还需要与建筑相关工程科学、社会学、文化学、经济学等各种专业知识相协调。建筑节能环保设计主要从建筑内部和建筑本身的整体社会和自然环境出发，在整体环境的规划中，建筑商必须考虑建筑本身与周围环境的关系。但它与周围环境的关系又可分为与地貌特征、植被自然环境和风向的关系。建筑商需要根据不同特点的建筑能耗特点制定节能建筑设计策略。
4.2 建筑节能设计的关键和目标
建筑能耗的建筑模具和外包装结构占能源消费总量的70％。因此，它们是决定建筑节能性能的关键因素，并直接影响建筑与外部环境之间的热交换以及自然通风和照明的水平。不同的建筑模具会对建筑能耗产生巨大差异，并且它在建筑能源性质中也起着决定性的作用。通过数值计算和图像显示方法，可以使用 BIM技术从时间和空间的角度对建筑性能进行定量和定性的描述。
然后，可以直观地表达建筑物及其相关能源属性、太阳移动轨迹图、室内和室外通风和照明、热舒适度等。通过建筑构图的规划和设计来利用和改造气候，从而形成有利的工作生活环境，塑造小气候，有利于实现建筑节能。本文以 BIM技术及相关建筑能耗模拟软件为核心，以低技术“被动”节能设计为主，结合“主动”节能，探讨保持室内必要热舒适环境所消耗的能源，通过合理的设计策略降低单体建筑设计中建筑物的利用率。设计旨在 ：（1）在建筑设计过程中，根据建筑基地的区域气候特点，遵循建筑环境控制技术的基本原则，综合建筑功能要求和形式设计要求，合理组织和处理各个建筑要素，使建筑物尽可能地依靠温控设备节约能源，创造出符合用户生理心理要求和节能要求的有利建筑内外环境。（2）实现建筑物对自然采光和自然通风的利用。减少对人造照明和机械通风的依赖。同时，讨论自然采光和通风策略与建筑本身的结合，从而形成既能满足绿色节能又能与建筑形态相结合的有利策略。（3）利用 ArchiCAD 的 BIM，综合运用经过实际测试的比较成熟的节能设计技术。从建筑自然通风、自然采光和建筑界面的获得和失热开始，通过适当的建筑节能设计策略，有效降低未来建筑运行期间的能源消耗。
5 基于BIM技术的方案设计
5.1 使用 BIM技术优化
建筑照明作为人类活动的载体，满足建筑使用的主要因素是照明，因此建筑设计的主要因素是争取充足的照明。根据不同的地域特点，利用 BIM软件绘制出不同的建筑结构，以满足不同季节环境下的日照需求。在建筑规划中，建筑与建筑之间必须保持一定的距离，以保证建筑房间能够接收到阳光。一般来说，根据阳光建筑物或建筑物间隔来确定建筑物之间的距离。由于在不同的建筑方向上获得的日照时间与季节有关，因此仅通过调节建筑物之间的距离来测量建筑物间隔很难确保数据的精确性。阳光间距不仅与建筑高度和建筑物之间的距离有关，而且与建筑物的定位方向密切相关。因此，当面对实际建筑设计的复杂约束时，根据太阳运动规律，结合 BIM模型对日照时间，地理信息和建筑信息的识别等优点，进行了设计概念层次的模拟计算，研究了不同建筑构成的日照情况。
5.2 使用 BIM技术设计
建筑通风自然通风对于建筑物及其使用者来说具有保证建筑物通风的优点，其自然通风将对建筑和使用者有很大的好处，其具体效果分为以下几个方面 ：一是清洁。使用室外洁净空气更新体现新陈代谢污染的空气，以保证室内空气满足清洁要求 ；第二个是散热。增加人体散热，防止室内空气潮湿引起的不适，从而提高室内热舒适度 ；第三个是降温。当室内温度高于室外温度时，建筑围护结构温度将下降。自然通风对改善建筑气候环境起着非常重要的作用。与日照、气温和降雨相比，风环境比较复杂，变化频率较快，难以掌握其规律。在建筑构造中，周围的建筑物和植被会根本影响风速和风向，因此应该避免在建筑通风设计和相关问题上过于僵化，应该转向更科学的分析手段，比如计算机的模拟分析。通过计算机模拟技术（如风影范围、风速大小等）进行视觉评估，找出问题和修改方向，帮助建筑师更好地完成建筑规划。节能减排的方法依赖于 ：提高建筑物对自然采光和自然通风的利用率，减少对人工照明和机械通风的依赖。同时，讨论自然采光和通风策略与建筑本身的结合，从而制定出更好的设计策略，既能满足绿色节能的要求，又能与建筑形式相结合 ；综合运用已经实践检验的比较成熟的节能设计技术，主要着眼于有效降低建筑运行过程中的能耗。
6 结语
BIM技术的使用可以建立包含设计过程中所有建筑信息的虚拟建筑模型，还可以优化建筑性能。在施工中，BIM技术可用于设计合理的施工线，模拟施工中可能出现的紧急情况，从而可以提前做出相应的准备。在绿色节能方面，可以充分利用CAD 和 BIM模型的建立来保证绿色建筑设计的科学性和合理性。在任何设计阶段直接将 BIM模型导入相关能耗分析中，可以轻松获得分析结果，以便及时调整设计方案。随着BIM技术的不断发展和完善，其在建筑行业的功能也越来越大。因此，BIM技术将在建筑业中发挥巨大作用，从而推动建筑业进行根本性改革。
参考文献
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