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BIM在建筑绿色节能设计中的应用探讨

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  【摘要】在建筑工程的领域里面,BIM就是建筑的一个信息模型,它的根本目的就是解决工程的规划、设计、施工、维护等每个阶段和系统之间的信息交流,从而来实现工程的信息管理。但是因为建筑工程本身面临的复杂性和不确定性,使得BIM的实现也是困难重重,所以BIM是当前信息技术研究和应用的热点话题,特别是在绿色建筑设计中。本文从BIM建筑信息模型入手,对建筑工程的绿色节能设计进行深入的分析以及探讨。
  【关键词】BIM;绿色节能;设计应用;
  中图分类号:S611 文献标识码: A
  一、前言
  随着我国经济的发展以及科学技术的不断提高,人们的生活水平越来越高,对进行居住环境也有了更高的追求,特别是近几年来,我国由于建筑引起的环境问题广受关注。 BIM模型,就是利用先进的模拟技术,事先将一切可能发生的情况完完整整的模拟出来,人们可以根据事先看到的模型感受到自己以后的房子是什么样子的,有任何不满意的地方或者是需要修改的都可以提前决定,这对业主和施工单位来说都是一项重大的突破。
  二、BIM的概念
  通俗来讲,BIM就是建筑信息模型,建筑信息模型就是一个完整的数据库,就是描述整个建筑的所有信息。我们常规看到的信息只是从几何上讲。再增加材料,我们有的墙是用混凝土的,有的柱子是用钢材的;再增加,这个建筑里面还有电梯,还有信息化设计。这个信息不断地在扩展,到完全描述一个建筑的所有信息,包括材料的,包括设备的,包括几何空间的,包括使用功能的,这样一个完整的信息组成一个数据库,这个数据库就构成了BIM,建筑信息模型。通过BIM这种技术能够充分体现整个建筑是一个工业产品,它的部品、部件、材料等等。通过这样一种技术能够体现他们相互之间的关系,这种关系能够影响到建筑的时间、周期、成本,甚至能够影响到它将来是不是耗能,是不是节能。通过这种技术,能够把他们之间的关系体现出来。
  它能起到的作用非同小可――它不只是直观的3D建模,还有4D/5D/6D等深层次功能(4D=进度规划,5D=成本预算,6D=其他信息)。可以说在BIM系统的基础上,工程人员可以拥有更全局的视角与更细致的掌控。主要概括为以下几点:
  1.设计可视化-3D
  3D化后的建筑模型拥有价值非凡的直观性。专业软件如Revit可表现的建筑细节之丰富是看惯了平面图的工程师们无法想象的,为工作带来的便利也是不可低估的。
  2.能耗分析、生命周期模拟-5D
  BIM标准还可以与能耗软件做数据交换,从而对建筑的能耗系统进行分析。举例而言,它可以执行负荷模拟、系统模拟、设备模拟、经济模拟。这种方式比传统的能耗分析要高效、快捷得多,工程人员不需要专业背景也可以用Energy Plus或类似软件进行能耗成本的计算。
  大部分专业软件的数据可以相互导入,因此对建筑的风环境、光环境、声环境、人流等因素进行物理模拟也是可行的。
  3.可持续设计-3D
  传统的2D设计往往只着眼于建筑空间结构,但是有了BIM技术的支持,设计师可以在前期就把温度、通风、光照、人流预测等数据导入进行模拟并得出最优解,无需后期再去验证,调整――这是平面软件不可能做到的。项目交付速度提高了,建筑也更绿色了,特别是当下建筑业的能源浪费比例极大,可持续设计非常重要。
  4.整体进度规划-4D
  过去,施工进度通常是由技术人员或管理层敲定的,容易出现下级人员信息断层的情况。如今,想要获得更高效的施工方案,在设计阶段就应当有专业的施工人员介入。因为出色的BIM设计模型需要最前线的经验和知识进行调整,才能极大地缩短施工前期的技术准备时间,并帮助各类各级人员对设计意图和施工方案获得更高层次的理解。常用软件有Timeliner等。
  5.成本预算、工程量估算-5D
  Revit等软件中包含了所有可计算的建筑信息:结构分析、MEP系统建模、能耗分析、规范管理等。计算造价的信息量往往是巨大的,过去的手工计算不仅周期长,而且精度低。用BIM技术取而代之的话,单是时间成本就使施工方、监理、预算员和客户等多方受益。
  工程量估算同理,自动化算量省时省力,对工期的预测更加准确。也可以在设计阶段就把成本计算出来,以便更好地迎合甲方的要求和利益。
  6.建筑保修、设施管理、竣工信息-6D
  最后就是BIM系统能够包含的多方信息了,厂家价格信息、竣工模型、维护信息、施工阶段安装深化图,一个都不能少。如Autodesk的FMDesktop就专为建立机电设施管理系统服务。
  BIM系统能够把成堆的图纸、报价单、采购单、工期图……统筹在一起,呈现出美观又实用的多维报告。它的直观和高效为工程从业者带来了极大的便利,值得深化与推广。
  举个例子:北京机场T3航站楼施工时管线之间以及管线和结构之间碰撞得厉害,改了这边那边碰了,改了那边这边又碰了,根本没法施工。这种大型工程,施工停滞一天造成的损失难以估量。业主做了BIM,各专业设计图纸全部做成模型,一个模型里汇总,3D一出,综合管线一排布,这问题迎刃而解。大型项目管线错综复杂,各种梁,墙,管道,机器,风管,桥架,各种房间布局,各种东西难免碰撞,平面的未必能解决,3D模型在这里体现了巨大作用,很直观。
  三、BIM在绿色建筑设计阶段的应用
  BIM在建筑设计的应用里面,我国早在2008年奥运会里面就已经开始使用了,奥运会办得非常灿烂。其实奥运村的物资管理系统就是用的BIM技术。因为奥运村用在奥运会的时间非常短,但是它是一套很复杂的运作。因为全世界有这么多运动员,有的运动员对房间的使用要求是不一样的。每个运动员都有这种独特的要求以后,我们跟奥组委合作,建立了奥运村的一套整个模型。运动员来到这个奥运村之后,他会知道他将来用的这个房间是什么样的,如果不符合要求,可以在网上提出来,奥运村管理会会按照运动员的要求进行调整。后期的残奥会,中间从奥运会到残奥会的时间很短,如果没有一个很高效的管理系统,是做不到这点的。   在综合服务大楼的设计中,引入BIM技术,建立三维信息化模型。相比于传统的二维CAD模型,BIM模型不仅仅更加直观地表达出建筑的形态和内部的空间结构,而且其所包含的大量建筑信息为绿色分析提供了便利的条件。比如BIM模型中所包含的围护结构传热信息可以直接用来模拟分析建筑的能耗,玻璃透过率等信息可以用来分析室内的自然采光,这样就大大提高了绿色分析的效率。同时,绿色分析和设计的结果可以更快地反馈到模型的改进中,保证了绿色分析结果在项目设计过程中的落实。
  1.室外风环境模拟
  改善住区建筑周边人行区域的感觉舒适性,通过调整规划方案建筑的布局、景观绿化的布置,改善住区的流场分布、减小涡流和滞风现象,提高住区的环境质量;分析在大风的情况下,哪些区域可能因狭管效应引发安全隐患等。
  建立了一个这样的模型,就可以准确的找出碰撞的地方,改善不足之处,因为一旦建筑物建的完整了,才来发现这个问题,那么自然付出的代价会更高。
  2.室内自然通风的模拟
  分析相关的设计方案,通过调整各个通风口的位置、大小以及建筑布局等,起到改善室内气流的分布情况,并引导室内气流组织有效的进行通风换气,改善室内舒适情况。
  通过这样的设计,能有直观的看出通风的程度,如果是室内装修好了,再来进行测试的话,那么造成的影响会比较大,而且这个模拟更加科学性和时效性。
  3.室内采光模拟
  通过调整建筑的整体布局、选择好饰面材料、围护主体结构的可见光投射性比例等等,可以改善到室内自然采光的效果,并根据采光的效果调整室内布局布置等。
  BIM模型包含了建筑围护结构的种种信息,特别是玻璃透过率和内表面反射率等参数,对采光分析尤为重要。 比如垂直遮阳能够有效地遮挡高度角较小的,从窗侧投射过来的阳光,它不适用于接近南向的窗口。
  4.建筑物日照分析
  模拟分析住宅区的热岛效应,采用合理优化建筑单体设计、群体布局和加强绿化等方式消弱热岛效应。
  BIM其实是一种模式。实际上BIM在将来中国的推广,是业主、施工和设计三方互联的一个效果。设计方面,体现的是对三维方面的不断应用。再一个,就是施工管理软件的应用。再就是业主方面。这种整体的前进才会带动BIM的发展。
  四、结束语
  绿色环保建筑是一个复杂的建筑体系,实现这一个工程需要环境工程师以及建筑师共同的努力,采用可发展性的生态建筑手段以及手法,需要多方面进行合作以及管理,最终达到双赢的过程,而BIM在实现这一过程中起到了举足轻重的作用,对于商业地产而言,BIM的应用贯穿于整个项目全生命周期的各个阶段:设计、施工、销售招商和运营管理,实现项目全程信息化管理。
  参考文献
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  [2]程肖琼.绿色环保建筑设计与绿色节能建筑的关系[J].四川建材.2013(4):20-22
  [3]敖雷.BIM在商业建筑设计中的应用及思考[J].建筑与文化.2012(7):201-203
  [4]曹达.浅谈商业建筑设计中绿色环保建筑设计标准的应用[J].建筑设计.2012(71):3-6
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