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浅谈BIM技术在绿色建筑全生命周期中的能耗研究

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：葛东辉

[导读] 摘要：近年来，我国发展正面临着全面振兴全面发展的关键时期，随着建筑行业的不断发展，能源消耗问题越来越引发人们关注，贯彻落实绿色建筑理念对促进建筑行业健康发展有着重要意义。

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        摘要：近年来，我国发展正面临着全面振兴全面发展的关键时期，随着建筑行业的不断发展，能源消耗问题越来越引发人们关注，贯彻落实绿色建筑理念对促进建筑行业健康发展有着重要意义。将建筑工程项目进行阶段划分，即前期规划设计阶段、方案设计阶段、施工管理阶段和运营维护阶段四个阶段。建筑信息模型也就是本文谈及的BIM技术，就是通过在建筑项目全生命周期中建立可视化模型、分析能耗，做碰撞检查、整合项目继而快速出图、施工方案模拟。能够合理高效的优化绿色建筑设计，加快工程推进、避免施工浪费、减少全生命周期中的能耗。因此，在绿色建筑全生命周期设计中使用BIM技术，是非常有实用价值的。
        关键词：BIM技术；建筑全生命周期；低能耗；
        1、BIM技术的内涵
        1.1BIM的概念
        BIM技术是“建筑信息模型”的简称，该技术主要依赖于使用专业技术手段将与工程相关的数据信息以3D构模的形式展示出来，一方面给工程建筑需求方以参考，对比建筑建成模型与其预期是否相符，一方面方便工程建设承包团队对整个工程进行规划和统筹。现阶段的BIM技术已经发展较为成熟，能够根据施工资料直接构建出最终的建筑成品图，并将团队的施工环境、条件等因素也考虑其中，避免了不同部门之间在文字资料理解上的矛盾。在项目决策、建筑设计、施工管理、竣工验收阶段，BIM技术都能发挥出不小的作用，帮助专业人员以立体可视化的形式提高工作效率。
        1.2BIM的特点
        BIM技术在运用于我国建筑业的几十年间，逐渐与我国建筑市场实际相结合，呈现出较多特点，具体为：其一是可视化，在进行项目设计时，BIM技术这一自身特有的属性，能够将工程的预期效果在设计者、决策者、项目需求者等面前清晰呈现，并即时根据需求进行整改。相较于其他制图技术，如CAD，BIM技术构造的模型更为立体和直观，能够满足客户精细化的需求，并将模型构建地与建筑实物十分逼近；其二是模拟性，BIM技术除了能将建筑构图立体化展示外，还可以将建筑投入实际使用的运营效果进行模拟，如建筑线路的走向、卫生间电梯间的排列等，便于不同部门就具体运营中的细节进行讨论，及时根据建设的场地和资源进行有效的成本控制和安全控制；此外，BIM技术还支持设计人员随时更改建筑模式的数据，并即时将效果呈现出来；在对建设的模型实施4D防撞检测时，BIM技术能够将涉及的数据清晰的展示，以便施工人员与技术安全人员对其进行优化以达到理想的抗震效果。
        2、认识绿色建筑与全生命周期理论
        2.1绿色建筑的定义
        全生命周期就是一个物品从物质等产生到最后消亡的时间范围。全生命周期出现的初衷是为了描述在产品生产行业中，它的本质就是产品从自然界中出现最后回归于自然，包括产品从原料的准备、生产、保存、维护、消亡这一完整动态过程。到了现在，这一理念已经应用到了环保、设计、政治等多个领域。
        2.2绿色建筑发展现状
        20世纪中期，世界上发达国家开始着手处理严重的环境污染以及资源缺乏问题，由此许多节能环保概念应运而生。到了21世纪，人们对居住环境的要求趋于严格，绿色建筑理念被引进到了建筑行业中，得到了进一步的研究与实践。相对于世界上的发达国家，虽然我国绿色建筑理念引进较晚，但是政府十分重视环保理念的宣传，建立完善了一系列积极的政策，各地都积极落实相应政策，根据当地行业发展实际情况，制定绿色建筑发展目标，做好保障措施的完善以及各项工作的布置。因此，绿色建筑在我国建筑领域有着十分良好的发展前景。
        3、BIM技术在全生命设计周期中降低绿色建筑能耗的应用策略
        3.1在设计阶段降低资源耗费
        （1）可视化辅助多部门协调配合。BIM的可视化3D建模优点，使项目人员快速介入，熟悉工程功能和结构，深入了解项目流程的难点，用Revit软件对其他专业进行建模，例如空调系统机房模型，模型和工程量可以转为IFC标准格式，并导入BIM5D系统。

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避免因信息误差存在的设计问题，节省出图时间提高配合工作效率。推动绿色建筑工程顺利高效进行。BIM技术最大的特点就整理共享绿色建筑全部相关信息，统一标准同一模型不同专业协同合作，实现缩短建设工期以及减少资源损耗的目标。
        （2）能耗分析。目前采用节能软件进行能耗分析时，传统手段是采用PKPM、鸿业、Designbuilder等，而我国主要以使用PKPM软件为主。PKPM是一款可以进行碰撞检查，它汇集建筑专业、结构专业、设备专业为一体的建筑工程分析软件1。优点在于满足我国现今节能规范，但缺点是模型精细程度不够，能耗分析不及BIM技术全面。当采用BIM技术分析能耗时，无需再次建模，可以把BIM模型导入到Energy Plus中计算结果。
        3.2在施工阶段节约材料浪费
        （1）质量、进度、成本管理。与传统施工现场的平面布置相比，利用BIM模型进行施工的平面布置能够反映出参与施工阶段的建材、机械设备与临时建筑物之间的立体关系，对模型的观测可优化现场平面布置，随工程进度布置建材堆放位置，减少施工现场的材料运输。关于施工阶段的全程管理和安排，都可以借助BIM技术录入4D模型中的信息实时监测。BIM4D施工仿真技术能够准确的把握项目过程中的施工进度，将人工材料机械等资源作为信息统一管理，及时修订方案最大程度保证工期，使得项目进度高效合理。工程的成本与进度息息相关，成本信息模型的建立，便于施工过程中资金投入和资金分配的调整，且模型因为具有关联性，更改较为及时方便。
        （2）安全管理施工方案模拟。当前市场施工人员良莠不齐，仅靠技术交底很难真正解决现场问题，利用BIM技术模拟施工，针对施工现场的问题就可提前做好预防工作，以免在验收时发现不可修复问题。
        3.3在运营阶段测控建筑能耗
        （1）应急演习。往往传统应急演习都在建筑投入使用后，而作为全生命周期设计的绿色建筑，当BIM技术的可视化与VR技术联合的情况下，就可以实现人在沉浸式的体验中，感知建筑真实的空间、疏散路径，进行疏散模拟、人群行为模拟，建立真实的应急预案。人性化的设计体验，对设计的反馈指导也是有帮助的。
        （2）设备管理。建筑的后期运营阶段的能耗问题不容小觑，降低后期维修和检测的费用，在运维中投入更多的技术操控设备管理，成为未来发展趋势。目前我国已经出现成熟的物业管理，依托于BIM建筑模型，掌握与建筑设施相关的全部基本资料，由控制设备优化运营管理，提高运营效率以降低绿色建筑的能耗。另外合理配设设备也是实现建筑节能的关键内容，在运营时基于现实状况对设备进行调整优化组合，保证不同设备运行实现有效配合，尽量规避某一单独设施运行负荷达到较高水平而产生较高水平能耗问题，或者通过引进高效设备降低运营中多设备之间的不匹配问题，最后各类设备都是有其使用寿命的，随着设备使用磨损，其性能会逐步退化，耗能相应升高，使得与前期设计值产生较大差异，BIM可以实现其耗能监控，及时淘汰效率过低，耗能超标的设备
        结束语
        总而言之，建筑行业作为城市发展的必要环节，能源消耗是重大突破问题。BIM技术推动绿色建筑全生命周期信息化管理，满足了信息化的需求，也提高了建筑行业从规划阶段到运维管理阶段的技术水平。BIM与绿色建筑相有着高度适配性，结合发展具有重大的市场价值。未来应大力研究BIM+VR在5D设计中的灵活运用，为降低绿色建筑全生命周期设计过程的能耗问题再增加科学的技术手段。
        参考文献：
        [1]张国佳.基于BIM技术的超低能绿色建筑全生命周期管理[J].科技创新导报,2019,16(32):135-136.
        [2]王金裕.基于BIM的绿色建筑全生命周期碳排放计量与标杆管理研究[D].湖南工业大学,2019.
        [3]秦佳亮,宋业鹏,于翔旭.BIM技术在绿色建筑全生命周期的应用探析[J].黑龙江交通科技,2019,42(05):194-195.
        [4]赵伟卓.建筑信息模型(BIM)在绿色建筑全生命周期的理论研究与应用[J].佳木斯职业学院学报,2018(12):498.
        [5]游艺林.BIM技术在绿色建筑全生命周期中的应用[D].江苏科技大学,2018.