BIM技术在绿色建筑设计的应用

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摘要：bim技术作为一种智能技术，具有3D建模以及数据采集和工程管理多种功能，其在绿色建筑设计中，可以结合环保理念，对施工环境、施工过程以及建筑形状以及彼此关联予以考充分虑，从而使得整体建筑符合现代绿色环保理念，与自然环境达到高度统一，而且在绿色建筑群规划、建筑水文地质管理、给排水系统设计、采光设计等方面都有一定优势。本论文对这些内容进行探讨，希望对绿色建筑设计有所帮助。

关键词：BIM技术；绿色建筑；绿色设计；环保建筑

1BIM技术特点

BIM技术采集了和建筑有关的所有信息，然后在相关命令之下实现仿真模拟建筑，从而使得建筑设计师、建设单位以及施工单位能够更好地理解建筑和自然、建筑和建筑、建筑内部、建筑和能源的关系。其涉及到了具体施工环节当中人力配置、原材料质量控制、技术标准等管理内容，对于工程造价有着相应的调整作用，能够帮助施工企业实现最佳的投入产出。总而言之，BIM技术属于多元功能软件，使得传统工程管理难题迎刃而解。BIM技术给设计师插上了翅膀，其不再将大量精力用于2D技术的图纸之上，而是可以通过BIM技术的3D建模功能使得设计方案更加直观，从而找到设计中的不足，做到动态调整。另外，建设方发起绿色建筑招标，施工企业便可以让本企业的设计师利用BIM技术来体现设计创意，从而在招标过程中独树一帜，增加中标几率［1］。

2BIM技术在绿色建筑设计中的具体应用

BIM技术在绿色建筑设计当中几乎无处不在，其具有强大的3D建模、数据分析、资源整合等功能，使得设计师如虎添翼。具体来说，其能在设计过程中发挥作用，如建筑规划设计、建筑区域水文地质分析管理、建筑群和环境关系设计、建筑造型和内部空间开发设计、建筑当中能源利用设计、施工环节的施工环境以及施工管理设计。

2．1建筑规划设计

即建筑群的规划，比如规划区土地资源利用，建设面积、建筑面积、植被面积的规划。规划过程中可以输入国内外绿色建筑群规划的相关参数，从而形成具体的土地资源利用规划平面图。另外，可利用该技术来匹配社会公共服务系统，确保建筑群公共服务系统完备，使得建筑群在交通、就医、就学等方面具有强大的优势。具体操作是将附近相关社会机构纳入到规划当中，通过BIM技术映射到具体的平面图里，利用该技术具有的计算和评价功能，对现有的规划予以分析，最终形成最佳的设计布局。

2．2建筑水文地质管理

绿色建筑设计和传统建筑设计一样，都需要对建筑区域水文地质予以充分分析，避免其因为对建筑体的影响而导致局部沉降。一旦出现沉降，就意味着浪费大量的资源，这和绿色理念相违背。在具体的管理当中，对之前水文地质数据予以充分分析，将获得的核心数据输入到系统中，通过计算最终确定具体的地基工程方案。这种方案比较周密，包括了各种施工风险以及应对措施。

2．3建筑和自然环境设计

绿色建筑设计讲究的是和自然和谐统一，如果达不到这一要求，就不能称之为绿色建筑设计。而传统设计中，很难将周围自然环境比如山、河、湖泊等自然资源考虑在内。BIM技术出现之后，不仅可以将建筑从颜色、形状、层级、方向、布局等予以科学合理布局，还能考虑到自然和建筑之间形成的热岛效应，使得建筑群错落有致，使建筑群内拥有足够的绿色植被，从而形成自然降热系统，切断了热岛形成链条。

2．4建筑形状以及内部设计

绿色建筑设计也需要创意，而建筑创意首先是造型创意，即第一眼让人能够记住建筑，将其当成当地地标。在此环节可以利用智能终端获取周围建筑造型的图片信息，将这些信息输入系统，BIM软件系统就会充分地进行造型分析，最终形成独特的造型设计方案，使得建筑造型有别于其他建筑，同时又不会特别突兀，达到了既融入环境又彰显自我的目的。随着建筑行业的发展，从业人才水平越来越高，造型创意成为了人才竞争的基本内容，而BIM技术的出现给与了设计师建筑造型创意更多灵感。当然，在很多招标过程中，独特的造型往往可以增加中标几率，这也是有实力的建设单位、施工单位以及建筑设计师愿意使用该软件的原因［2］。

2．5能源利用设计

传统设计工具当中的CAD技术可以设计平面图、剖面图，甚至于在一些能源设计中也能发挥一定作用，但是大部分都是针对于建筑的组成部分，而对于具体能源利用数据计算如科学合理设计给排水系统、电能综合利用、通风系统的设计、光能利用等方面无能为力。这些涉及到具体能源设计的方面还需要依靠BIM技术来实现。特别是在太阳能、风能利用方面，BIM技术拥有巨大优势，将采集到的基本数据录入系统，其就可以转化成为具体的模型，为绿色建筑群匹配相应的风能、太阳能转化电能的方案。

2．5．1给排水设计

1）协同设计。即不仅能够进行平面设计，还能进行立体设计，使得给排水管道以及水流量等得到具体体现，更能对高层水压予以模拟，从而帮助设计师进行科学的给排水系统设计，确保高层用户能得到足量的水流，满足日常所需。2）在材料选择方面，BIM系统拥有大量的给排水材料信息，可以帮助设计师选择最合理的材料。3）在管道布局上可以利用BIM模拟技术来了解方案中存在冲突之处，然后进行科学调整，规避了传统CAD设计带来的投产后管道冲突问题。4）在给排水附属设施安装过程中，可以利用BIM技术来予以模拟，从而避免安装矛盾，使得安装工作能够有条不紊。一般操作中，可以建立3D模型，再推出四维安装进度表，从而确保施工程序的科学化、简洁化，避免二次返工造成的时间以及其他资源浪费［3］。

2．5．2电能利用设计

数据显示，一度电可以生成960gCO2，对于一个带有亮化工程的社区来说，其产生的CO2需要用t来作单位。传统CAD在电能设计当中，只能对管线布局等予以帮助，但是却不能有效计算出亮化工程和环境污染之间的关系，难以寻找到二者的平衡点。BIM技术可以进行能耗分析，即对建筑区目前空气当中有害气体的含量进行计算，从而最终确定绿色建筑群量化工程规模。即不再限于绿色建筑本身，更考虑到了周围大环境的负载能力。而且，BIM技术还能在具体布线、电气设备布局安装等方面予以演示，使得线路布局更加合理，电器设备安装更为规范。

2．5．3采光设计

随着生活水平的提高，人们对居住环境的要求越来越高，采光权的出台便是证明。采光涉及到了窗子的面积和材质，传统设计中利用的渲染软件对于房间内的自然光表现不佳。主要是视角单一，光线没有层次感，看起来生硬虚假。BIM技术则可以采集房间布局、窗子采光面积、窗户玻璃材质等信息，然后再智能构图，设计师可以动态调节虚拟光源，从而观察房间当中的采光度、明暗度，甚至于虚拟早晨、中午、傍晚的阳光变化情况。另外，对于室内采光还包括灯具光线的设计，比如厨房光源、卧室光源、客厅光源，设计师往往要向业主提供效果图，此时一般设计师都会依靠经验来输入相关参数来进行渲染，很多时候这种渲染并不能和实际相符，往往会导致装修后业主大失所望。BIM技术在这种户型内部电能设计方面，因为其拥有强大的3D建模功能，而且含有了设计方案中所有信息，会使得效果图更加逼真。

2．5．4暖通设计

暖通设计在传统的设计中同样是二维技术，这样的图纸不具有立体性，只有拥有一定专业基础的施工人员才能读懂这样的二维图纸，而且一旦理解错误，对于安装会带来很大的负面影响。BIM技术在空调系统设计上拥有强大的优势：①可以将空调系统参数录入系统，从而形成对应的三维立体模型，这种模型构建之后，可以使得施工队伍能够明了各部分施工技术标准；②空调系统属于隐蔽工程，通过BIM技术可以将其中关键部分予以显示说明，使得前后工序能够有效对接，杜绝施工盲区，避免二次返修；③对于设计师来说，利用BIM技术可以反复调整方案，最终形成最合理的设计思路，也可以在反复演示中寻找设计短板针对性调整，使得设计方案更加完美；④可以围绕绿色理念，实现最佳的系统配置，省电节能，实现绿色暖通系统，比如对暖通系统进行管线优化、结构调整，同时进行风向以及环境分析，确保暖通工作效率，消除其中噪音因素；⑤冷热源设计中的BIM技术应用，冷热源在暖通设计中非常重要，BIM可以对此提供更多选择，使得设计师在系统提醒下，结合工程所在地气候特点，形成针对性的冷热源设计［4］。

2．5．5外墙保温设计

目前外墙保温有两种模式，一种是挤塑板模式，一种是外墙保温砖模式。两种模式都需要进行一定的计算，确保原材料合理利用。另外，保温砖模式需要对墙体荷载等进行计算，而这些传统的平面设计很难实现。BIM技术融入其中，可以对外墙保温形成基层、保温层、外层等层面形成负载分布，利于科学配置锚件，使得墙面砖获得均匀支撑。再者，外墙保温容易出现冷桥，利用BIM技术可以对冷桥部位予以测算，利于设计师形成应对方案。在有的绿色建筑设计中，会将外墙获得的自然温度汇集到采暖系统当中，这样的精密设计也需要BIM技术来配合［5］。

2．6施工环节设计

2．6．1施工环境

绿色建筑设计不仅针对建筑本身，而且要考虑到具体施工当中和环境的关系，从而确保最好的绿色效应。比如要考虑到施工扬尘、噪音、用水、用电等。BIM技术拥有丰富的数据库系统，其可以为设计师提供相关数据作为参考，利于形成周密的施工方案。比如可以利用BIM技术三维模型对施工环境予以立体体现，对影响施工的环境因素比如天气、水文地质、大型设备等因素进行充分计算，利于形成风雨天气施工防护、局部桩基工程、设备运行安全防护等方案。特别是吊车等大型设备的空中操作，需要利用BIM来予以确认其操作往复路线，避免彼此干扰。

2．6．2施工过程

首先，在绿色建筑设计阶段，要考虑到工程施工当中的组织架构，而传统的设计当中这一环节比较薄弱，大部分都是传统经验映射，BIM技术拥有相关数据库，会为设计师提供参考，这些数据也可以直接被施工队伍采用形成对应的管理架构，利于各部门互通有无，实现信息共享。然后，施工过程中对于材料的利用要进行充分计算，避免原材料浪费，降低施工成本。其次，可以按照施工图纸进行充分计算，对人力进行科学分配，从而形成最合理的安排，发挥人力资源作用同时，降低劳动力成本。再次，对隐蔽工程进行演示，方便了解其中的关键点，从而利于工程监理、项目经理掌握施工质量，杜绝施工盲区。此外，要形成安全管理模型，设定安全管理架构，对施工现场进行有效调度，避免高空坠物等施工风险［6］。

3总结

BIM技术和传统设计区别在于，可以实现三维模拟，从而便于寻找设计方案的不足，使得绿色环保理念得到充分植入；在能源方面可以做到精细计算，不再需要设计师进行繁杂的测算；可以充分采集自然环境数据，使得建筑群和自然达成和谐统一。总而言之，在BIM技术之下，绿色建筑设计不再局限建筑本身，而是将绿色理念无限放大，追求最大程度的绿色效应和效益。

参考文献：

［1］刘占省，赵明，徐瑞龙．BIM技术在我国的研发及工程应用［J］．建筑技术，2013，44（10）：93－97．

［2］张智健，杨莉琼，李甜．BIM技术在绿色建筑节能设计中的应用［J］．建筑节能，2018，46（3）：26－30．

［3］魏炜．BIM技术在绿色建筑设计中实践应用［J］．低碳世界，2016，6（4）：121－122．

作者：卜涛 鹿瑶 单位：重庆城市职业学院