基于BIM技术的绿色建筑设计策略思考

发表时间:2020/11/2   来源:《基层建设》2020年第18期   作者:钟琦
[导读] 摘要:BIM技术即是建筑信息模型技术,这项技术的应用优势包括直观性、可塑性、动态性等等,在建筑施工过程中,BIM技术的应用有着不可忽视的重要意义。
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        摘要:BIM技术即是建筑信息模型技术,这项技术的应用优势包括直观性、可塑性、动态性等等,在建筑施工过程中,BIM技术的应用有着不可忽视的重要意义。在环境日趋恶化的情况下,随着绿色建筑工程的普及,BIM的优势体现也愈发明显。我们需要了解BIM技术的优势,并且将其优势应用到绿色建筑设计过程中,才能有效提升工程质量。
        关键词:BIM技术;绿色建筑;工程设计
        在建筑工程建设过程中,BIM技术的应用是有着明显优势的,利用BIM技术,能够整合工程相关的数据、建立起立体的、可调整的建筑信息模型,作为后续施工的参考,所以也得到了设计人员的重视。在绿色建筑普及的时代,更要结合绿色建筑的施工需求,思考BIM技术的应用,这是本文探讨的主题,望通过讨论共同探索技术应用的要点。
        一、BIM技术概述
        BIM技术即建筑信息模型技术,是在新时期的网络化、数字化背景下产生的新技术。这一技术的产生与发展,打破了传统建筑设计技术的诸多局限,传统的建筑设计以二维的平面图纸为主,虽然同样重视工程设计所强调的严谨与精确,但是在视觉表达上过于抽象繁琐,所以会使非专业人员很难理解,而且二维设计图往往不包含变动因素,包括温度、风向、光照等等,这也会使设计方案无法体现出应变性。而BIM技术则是通过录入工程项目的具体信息来建立该项目的建筑模型,不但视觉上更具直观,而且如果有一处或是几处设计的变更,模型整体也会随之产生变化,这有利于方案的调整,同样有利于对变动因素的观察。通过理论研究轨迹来看,在1996年,美国的斯坦福大学已经将3D建筑模型研究有了很大突破,将3D模型融合了时间维度,形成了成品4D模型,达成了动态模拟的目标。此后英国的索尔福德大学也同样在理论研究上有了进步,实现了4D的项目管理,建立了IFC信息模型。通过这一模型的建立,达成了进度模拟、概预算等目标。从技术角度看,以往专注于传统二维软件开发商,已陆续推出了基于BIM技术的专业设计软件,包括Autodesk公司的Revit,始终在更新升级,跟进科技发展的步调。此外由Graphisoft公司基于原始二维软件延伸开发的三维设计软件,也得到了社会的广泛关注[1]。
        二、BIM技术在绿色建筑节能设计中的应用
        (一)室外环境设计
        室外设计是绿色建筑节能设计的重点,因为室外空间有许多天然的、可再生的能源是能够加以利用的,而且通过合理的室外空间规划,也能够控制污染。例如通过建筑室外采光空间的规划,便能够控制光污染。建筑外部,使用玻璃幕墙或是镜面式一类反射度更高的装饰性外墙,室内的光照直射情况是否会影响住户的日常生活,是否会影响建筑周遭的外部视野,是否会因过强的光线反射而影响车辆驾驶等等,都是在设计过程中应当考量的要素。根据国家相关规定的要求,民用住宅建筑的采光与日照不得小于两小时,否则会影响住户的生活质量。而借助BIM技术,则能够根据一天甚至是一年当中的光照情况去调整光照设计。建设方需要给出建筑的设计说明、总平面图、建筑效果图及立面设计图等等有关专项报告,第三方需要事先完成采光试验,并且形成详细的分析报告,对于设计空间与周边建筑的空间相邻关系,在总平面图当中必须要加以明确。光污染分析说明、幕墙文件说明、采光分析报告中,都应包含日照相关信息,包括日照时间的模拟计算等。此外还要考虑到建筑的通风性,要对室内外的舒适性进行提升。国家规定有明确的要求,建筑周边的人行区域,风速一般应当在每秒5米以上。建设方需要事先提供总平面图,第三方则要事先开展风环境模拟试验,其中包括周边人行区1.5米范围内的风速信息,如果设计需要调整,应当第一时间进行说明,给出提醒。在BIM软件当中,需要输入以上所谈及的信息,调整为风环境分析所需要的、能够支持的格式,在经过简单的模型调整后,便能够开展风环境的模拟,根据所得结果去对人行区风速进行判断,分析是否符合要求,如不符合,则需要再度调整。


        (二)室内环境质量
        室内环境质量的优化,重点在于以下几点。其一是要确保建筑的室内指标符合国家现行工程质量标准。建筑室内的环境质量指标包括室内照度、统一眩光值以及一般显色指数等等,照明设计需要同时考量到自然采光、节能灯具等因素,在保证照明效果的基础上,将节能效果最大化,要保证照明功率的密度值不超过现行的标准。在传统住宅建筑当中,最为常用的日光灯,色彩包括冷白色、暖白色及日光色。依据建筑照明的相关设计标准,办公室的最佳采光色温是在3300K到5300K。建设方事先提供产品的性能说明书、详细的施工图、照明施工图当中需要详细阐明以上参数。利用BIM技术,对于照明的分析、风环境的分析与日照的分析相似,因此无需过多赘述。其二是要合理利用可调节的外遮阳设计,因直射的阳光需要基于向建筑阳面去获取,特别是东、西向的窗户,很可能因阳光长期直射室内而导致室内过热,为了达到遮阳通风的目标,满足采光要求。为了保证遮阳效果,对于遮阳的材料与形式都要合理选择。例如东北或是北向、西北向的建筑,垂直式是最适宜的遮阳方案,东向与西向适宜采用挡板式固定支架,南向与北向则最适合使用水平式的遮阳。挡板式固定支架具有挡风、挡光、维修难度高,因此在遮阳形式设计方面需要格外注意,近几年主要选择反射阳光涂膜、热反射玻璃、活动百叶窗等为遮阳材料[2]。
        (三)能源利用
        能源的利用在当今时代是建筑领域的核心课题,在绿色建筑的设计与施工过程中更是重中之重。当前的绿色建筑设计过程中,首先必须要保证围护结构的热工性能合乎国家颁布的现行标准要求。设计人员为了准确判断围护结构的节能水平,要对比当前工程的围护结构热工性能设计参数与标准值。如果当前工程无法满足相应的指标要求,需要通过权衡判断以及能耗计算等方法去进行调整。其中权衡判断法需要事先参照建筑在特定环境下的空气调节能耗及全年采暖对当前工程在同一环境下的所需能耗进行计算与对比,如果全年采暖的计算结果小于特定环境下的空气调节能耗计算结果,即可判定为围护结构热工性能达到节能要求。其次是要保证建筑总平面的设计要有利于不同季节的环境控制需求,包括夏季的通风以及冬季的采暖。此外借助BIM技术也能够规划如何借助建筑朝向与布局调整去进行环境控制。建设方事先提供总平面图、施工图设计说明等相关文件,而第三方则需要事先做好自然通风风效的优化试验与自然采光优化试验,总平面图当中,应当简明扼要的对设计原则进行阐述,试验报告当中,应当包括初始条件、计算模型、计算参数与结果等等。
        (四)节能材料利用
        进入新时代,随着环境问题愈发明显,企业在建材选材方面,重心也在转向节能材料。可循环再利用的材料是企业的首选,在保证材料安全无污染的前提之下,在所有材料当中,可循环利用材料的占比超过10%。建设单位需要提供可用的可循环材料表,以及相应的比例计算信息,并且对循环材料的利用率进行说明。要利用明细表这一功能,在BIM模型当中提取出可循环材料的相应种类信息,并且计算出具体重量,这样才能精准判断是否符合节能要求,类似于围护结构的热工性能的统计[3]。
        结语:
        建筑施工设计是一个复杂的环节,特别是对于绿色建筑的设计,需要考量更多要素,遵循更加严格的管理标准。而BIM技术,则能够将绿色建筑设计的相关信息以更加直观的、动态的方式展现出来,不仅方便设计人员的调整,也方便非专业人员的审查。因此以上针对其应用展开了详细分析,望通过探讨与实践推动技术发展。
        参考文献:
        [1]王妍,任向君.BIM技术在绿色建筑设计中的应用[J].住宅与房地产,2019(04):49.
        [2]闫沛.基于BIM技术在绿色建筑设计中的应用[J].住宅与房地产,2018(34):61.
        [3]王垚.绿色建筑全生命周期中的BIM技术应用策略研究[J].城市建设理论研究(电子版),2018(24):33.
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