办公建筑节能改造中BIM的应用

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[摘要]本文从既有办公建筑节能改造基本情况入手，引入bim技术，阐述BIM的基本内涵，重点介绍BIM在节能改造中的各种优势，最后将BIM技术应用于既有办公建筑节能改造。

[关键词]BIM；既有办公建筑；节能改造

目前城市建设的特点是新建和改造兼有，对既有办公建筑的节能改造越来越多，但是在改造过程中发现了很多问题：改造依赖建造师主观性较强忽视技术层面、改造设计还是以经验为主、设计实施是从上而下的单向传递等。因此应该在既有办公建筑节能改造中采用实证性设计方法和信息化技术来完成这项工作。

1.既有办公建筑节能改造的基本情况

1.1影响要素

1.1.1自然环境。设计建筑方案首先考虑的就是自然环境，包括当地的气候条件、地质环境、地势特征、湿度、降水等特征。

1.1.2社会环境。社会环境最能体现建筑地域性特点，当地的建筑风格和建筑文化营造出的建筑环境影响着节能改造的风格。

1.1.3技术条件。原有的建筑条件和理念是节能改造必须要遵循的前提条件，再此基础上制定改造计划。

1.2技术分析

1.2.1原有的场地改造。既有办公建筑特点是使用较多、空间利用较为简单，使用者非常重视周围环境的情况。

1.2.2原有的建筑性能改造。建筑能耗很大程度影响着建筑性能，一般包括建筑的物理环境、空调系统、供排水系统、围护结构等。性能改造是关键性技术，其中空间性能是节能改造的主要部分。空间性能体系包括整体外形改造、外围结构、室外环境、室内环境。另外，还应该重视舒适度，适合人体最佳办公环境，包括日照、温度、湿度、风速等环境指标。

1.3建筑特点分析

1.3.1平面布局特点平面布局是节能改造最应该考虑的因素，对节能改造产生着根本话影响。平面形式一方面是建筑平面的进深尺度，另一方面是单元式和开放式办公的平面布局。

1.3.2外围护特点外围护结构包括厚实型和轻盈型，厚实型特点是采用材料以重质量为主，保护建筑内部热量，而轻盈型材料与厚实型选材正好相反，保温能力差。

1.4节能改造的设计方案

1.4.1做好设计评估。节能改造要结合建筑原有条件涉及到建筑的年代、使用时间、结构体系等，遵循当地的气候环境和外部条件。

1.4.2生态改造。建筑周围的生态对使用者有着很大的影响，如周围绿化改善可以形成周围小气候效应，可遮挡阳光、降低风速、吸收二氧化碳、降低噪音等。

1.4.3建筑材料。节能改造材料选择宗旨是选择绿色环保材料，特点是性能优、清洁的生产技术、有益于人体健康、废弃材料可以再利用等。

1.4.4空间舒适性。室内环境主要包括光环境、声环境、热工环境。光环境包括自然采光、遮阳、人工照明。声环境包括音质设计和隔音降噪。热工环境包括温度、湿度、辐射等。

1.4.5可再生环境。主要包括太阳能、地热能、水循环、风能等。

2.BIM应用于既有建筑节能改造

2.1BIM的基本内涵

BIM（建筑信息模型）是指在数字化技术基础上，设计出虚拟的建筑三维信息，然后通过整合建筑施工中的一些信息，实现高效的设计管理模式。它是集成化的管理体系，模型化的工程项目信息。BIM的特点是三维可视化、信息传递无丢失、需要大量合作沟通、精确性的成果输出。

2.2BIM的优势

2.2.1方案设计虚拟化目前由于建筑规模大、功能多、空间复杂等特点，仅仅依靠主观经验完成节能改造已经不现实。BIM技术在制图、建模等方面功能日趋完善，在节能改造前期设计上可以发挥很重要的作用。依托BIM技术实现数字信息化设计，虚拟化的设计方案直接影响到设计者的创造性视觉思维。

2.2.2优化设计流程BIM引入到节能改造设计中，优化设计流程，减少后期施工变动，最大程度降低改造成本。BIM实现节能改造的设计、分析、模拟一体化，而且BIM软件之间可以互相兼容，有着一样的格式和标准，能够很便捷的实现合同合作，大大提高了工作效率。

2.2.3优化了整体性评价节能建筑需要有一套对应的节能评价标准，而传统的评价标准是复杂的定量化分析，很难在整体上实现最有评价。BIM的性能分析可以实现各个模块关联，模拟分析技术集成了各个模块信息，在整体性评价上有着很大的技术优势，并能及时做出反馈，制定最优性价的节能改造方案和措施。

2.2.4准确评估综合环境性能既有办公建筑在建筑年代、空间特征、地域环境等因素上有着很大的差异，与当代高质量标准的建筑要求，节能改造前期整体评估就尤为重要，而传统经验式的评估已经不能准确的分析出既有办公建筑的综合环境。BIM可以精准的办公建筑的各项信息以及环境特点，在现有建筑条件下把各项信息整合到建筑模型中，更为全面准确的评估既有办公建筑综合环境性能。

2.2.5支持改造设计后的运营工作传统的设计方式将设计方案交付到施工方，就与设计方脱离关系，在改造施工运营后期很难得到保障。基于BIM的平台将设计方和施工方有效结合，设计阶段就有施工相关人员参与其中。同时，BIM技术的运维管理可以最大程度优化改造后建筑的运营节能，运维管理主要包括空间、资产、维护、公共安全、能耗管理。

3.BIM在既有办公建筑节能改造中的应用研究

BIM技术应用于既有办公建筑节能改造设计流程如下图：

3.1协助建筑现状分析和评估

首先要依托BIM技术构建信息化平台，平台包括建筑和周围环境的所有数据信息，为后期搭建模型提供基础，这些数据信息也是前期决策设计的主要参考依据。建筑场地需要实地考察调研，主要包括地形特征、绿化、气候等情况，基于BIM采用信息化技术模拟分析场地环境完成节能改造，提升建筑的舒适程度。依托BIM平台分析评估既有建筑现状信息是制定节能改造设计的基础，建筑信息主要包括实体信息和性能信息。实体信息包括尺寸、结构、平面布局、房间特征等，性能信息包括能耗、日照辐射、通风等。基于BIM的建筑模型是一个三维信息建筑模型，涉及环节多，建筑信息复杂等特点，主要分为两种方式：体量化模型和信息化模型。

3.2基于BIM的设计和优化

实现基于BIM的节能改造设计优化首先需要将改造策略加入到BIM技术平台上，根据关键技术要点，需要将场地改造、性能改造、空间优化等数据信息上传到技术平台。

3.3协助办公空间的设计和分析

办公空间是使用人长期利用的空间，属于耗能空间，对其节能改造设计就显得尤为重要。办公空间改造设计主要包括：光环境、风环境、热环境等。一般情况既有办公建筑办公空间都比较负责，就需要BIM技术平台将所有分析软件整合起来，综合分析办公空间的所有性能。复合式的改造设计涉及到各项性能参数，实践难度较大，需要实时对设计方案进行优化调整，BIM技术明显提高了工作效率和效能。

3.4设计后运维管理

基于BIM的数据平台还可以利用信息传递优势模拟施工，实现设计和施工一体化，主要优势体现在设计方案实践性强，减少重复施工、优化人员设备配置、数据精准实现工程量化准确、管理造价有效完善施工进度和运营成本。BIM技术还可以运用于节能改造后的运营阶段，主要体现在后期的信息管理。BIM平台构建的信息模式优点：存储了改造建筑的全部数据信息有利于后期建筑运营维护、结合所有数据信息进行统计分析建立大数据、结合大数据和大量BIM模型可以在构建智慧城市发挥巨大作用。

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作者：姜雪晨 单位：青岛酒店管理职业技术学院