摘要:建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，需要綜合考慮建筑的地形、氣候、溫濕度等環(huán)境影響因素，也需要考慮建筑結(jié)構(gòu)、材料參數(shù)對建筑能耗的影響。BIM技術(shù)整合了建筑節(jié)能設(shè)計(jì)所需的大量建筑信息，輔助建筑設(shè)計(jì)人員更便捷、更高效的完成技能設(shè)計(jì)。以某工程為例，分析了建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的具體應(yīng)用策略，為相關(guān)工作者提供參考。

關(guān)鍵詞:BIM技術(shù)，建筑節(jié)能，能耗模擬，節(jié)能改造

1BIM技術(shù)與建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

1．1BIM技術(shù)應(yīng)用概述。BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對建筑工程的全流程信息化、模型化管理。將復(fù)雜的物理信息和建筑功能以真實(shí)、精準(zhǔn)的數(shù)字信息仿真模擬來表達(dá)，為建筑的設(shè)計(jì)與施工提供了完整且具有邏輯性的信息支持。在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)階段，傳統(tǒng)的建筑技能設(shè)計(jì)受限于缺少專業(yè)的建筑能耗模擬軟件，無法合理的對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，影響了建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的科學(xué)性。利用BIM技術(shù)，建筑設(shè)計(jì)工作者可以在建筑設(shè)計(jì)階段對整個(gè)建筑的全生命周期的能耗情況進(jìn)行模擬分析，從而采取針對性的調(diào)整優(yōu)化方案，來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化發(fā)展。建筑工程在節(jié)能設(shè)計(jì)之前，應(yīng)科學(xué)評價(jià)建筑的能耗現(xiàn)狀，包括結(jié)構(gòu)、材料以及單元過程等信息內(nèi)容。傳統(tǒng)的CAD圖紙、文本計(jì)算方式耗時(shí)、費(fèi)力，且極易產(chǎn)生誤差。BIM技術(shù)能夠?yàn)榻ㄖ?jié)能設(shè)計(jì)提供有力的數(shù)據(jù)信息支持，且軟件兼容性較高，能夠高效、快捷的對建筑能耗進(jìn)行全面的分析(如圖1所示)。1．2BIM技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢。利用數(shù)字化的技術(shù)，在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)過程中通過BIM技術(shù)將建筑材料、結(jié)構(gòu)等能耗信息進(jìn)行仿真模擬分析，有利的提升了建筑設(shè)計(jì)人員對建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化的可實(shí)施性，其優(yōu)勢表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:1)可視化:BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)了建筑信息的3D構(gòu)建，以可視化的方式讓設(shè)計(jì)人員可以從多角度查看整個(gè)建筑的空間現(xiàn)狀，并可以隨意改變材料的參數(shù)和結(jié)構(gòu)的形態(tài)，極大提高了建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的效率。2)信息化:BIM技術(shù)核心在于信息化運(yùn)營，整個(gè)建筑工程全生命周期的信息數(shù)據(jù)都可以利用BIM技術(shù)來表現(xiàn)，以這些信息數(shù)字作為基礎(chǔ)，可以完成每個(gè)建筑階段的對應(yīng)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，在保障了建筑節(jié)能設(shè)計(jì)科學(xué)性的同時(shí)，也有效減少了誤差對最終設(shè)計(jì)成本的影響。3)模擬性:有別于其他建筑能耗分析軟件，BIM技術(shù)可以通過輸入建筑能耗相關(guān)的參數(shù)，包括材料熱性能、環(huán)境信息、建筑信息等，根據(jù)不同參數(shù)信息的變化來指導(dǎo)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化。BIM技術(shù)所構(gòu)建的模型實(shí)現(xiàn)了對建筑全生命周期的能耗模擬，有效節(jié)約了建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的時(shí)間、成本。

2工程概況

某養(yǎng)老中心工程位于山西省忻州市靜樂縣，本工程位于我國的嚴(yán)寒(C)區(qū)，常年以東北風(fēng)為主導(dǎo)風(fēng)向，總建筑面積1．5萬m2，包括老年公寓樓、綜合樓和餐廳，老年公寓樓分南樓和北樓，建筑面積11834m2，前廳、走廊為1層，南樓3層，北樓兩邊4層中間5層，建筑高度18．91m;設(shè)有接待大廳、交流廳、書畫室、健身房等。綜合樓建筑面積2478m2，建筑高度為13．81m，為3層結(jié)構(gòu)，主要設(shè)有藥房、急救室、心理咨詢室、理療室、康復(fù)室等，其功能分布見圖2。

3BIM技術(shù)在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用策略

3．1BIM能耗模擬模型的建立。結(jié)合養(yǎng)老中心工程的實(shí)際情況，利用BIM軟件中的能耗計(jì)算軟件對山西省忻州市靜樂縣的氣候參數(shù)進(jìn)行輸入和模擬，設(shè)定冬季室溫為20℃，夏季室溫為26℃，利用門窗進(jìn)行室內(nèi)通風(fēng)，并配備室內(nèi)采暖空調(diào)，每小時(shí)完成1次新風(fēng)換氣。其次，利用Revit對本工程建設(shè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D模型構(gòu)建，包括墻體、門窗、屋頂?shù)牟牧�、結(jié)構(gòu)等，同時(shí)定義每個(gè)材料的熱工特性，從而模擬本工程的實(shí)體(見圖3)，最終推算出建筑不同建設(shè)和運(yùn)行周期的能耗情況。3．2圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)。本工程所處區(qū)域?yàn)槲覈膰?yán)寒(C)區(qū)，冬季室外溫差大且采暖時(shí)間較長，圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能影響整個(gè)建筑的整體能耗。為盡可能減少外界溫度對室內(nèi)溫度的影響，需要合理選取圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱材料，以確保其對溫度的衰減量不低于0．16，即衰減度應(yīng)為V0=1．19。根據(jù)如下公式計(jì)算本工程節(jié)能材料的蓄熱系數(shù):V0=0．9e∑D槡2×s+αis+y×y+αeαi。其中，D為選取隔熱材料的熱惰性參數(shù);s為節(jié)能材料的蓄熱系居住數(shù);αi和αe分別為養(yǎng)老中心圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部和外部墻面的換熱系數(shù);y為隔熱材料表面的蓄熱系數(shù)。通過計(jì)算可以得出本工程所選取材料的蓄熱系數(shù)應(yīng)為8．4W/(m2•K)。同時(shí)，依據(jù)DBJ0—242—2012山西居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，本工程的建筑外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)選用了擠塑聚苯板作為節(jié)能保溫材料(見表1)，變形縫采用�；⒅楸厣皾{進(jìn)行填充。3．3建筑朝向優(yōu)化設(shè)計(jì)。建筑朝向會(huì)影響整個(gè)建筑采光窗的設(shè)計(jì)，而朝向會(huì)受到建筑所在經(jīng)緯度、當(dāng)?shù)貧夂颉⒅苓叺乩憝h(huán)境等因素的影響。本工程運(yùn)用BIM技術(shù)，輸入養(yǎng)老中心工程所在區(qū)域的日照、熱輻射、風(fēng)速、溫度變化、濕度變化等。同時(shí)根據(jù)日軌圖對建筑朝向、日照之間的關(guān)系進(jìn)行模擬分析。如圖4所示，通過BIM的自動(dòng)模型幾何分析功能，將建筑在不同朝向情況下的熱塊能量模型進(jìn)行對比分析，改變其中的朝向參數(shù)，得出最佳的朝向設(shè)計(jì)。3．4門窗結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。門窗是建筑結(jié)構(gòu)重要的采光結(jié)構(gòu)，也是建筑室內(nèi)與室外產(chǎn)生熱交換最頻繁的區(qū)域。通常情況下，建筑能耗的40%以上源于門窗結(jié)構(gòu)�？茖W(xué)的門窗設(shè)計(jì)和采光設(shè)計(jì)是建筑能夠?qū)崿F(xiàn)技能的關(guān)鍵。以門斗設(shè)計(jì)為例，節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，其位置、朝向都會(huì)影響建筑的整體能耗。本工程以BIM技術(shù)為核心，模擬了門斗不同位置下對室內(nèi)氣流的影響。同時(shí)，為了確保養(yǎng)老中心室內(nèi)的自然通風(fēng)和合理采光，除了選用節(jié)能中空玻璃來合理降低窗戶熱傳導(dǎo)系數(shù)外，還通過優(yōu)化建筑的內(nèi)部空間，使其具有較好的通風(fēng)條件，采用了板式內(nèi)廊的結(jié)構(gòu)，顯著的提高了室內(nèi)通風(fēng)，也解決了內(nèi)部的采光問題，保障了居住的舒適度。3．5雨水回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本工程所在區(qū)域?qū)儆谒Y源相對匱乏的地區(qū)，存在季節(jié)分布、時(shí)空分布不均的情況�；诖饲闆r，運(yùn)用BIM技術(shù)對本地的雨水、周邊環(huán)境進(jìn)行了3D模型構(gòu)建，并搭建了雨水回收再利用水循環(huán)系統(tǒng)(見圖5)。通過屋面、地面對雨水進(jìn)行收集、過濾、凈化等處理，將其用于整個(gè)養(yǎng)老中心的不同區(qū)域，例如路面養(yǎng)護(hù)用水、綠植澆灌用水、廁所沖洗用水等，在緩解區(qū)域內(nèi)水資源不足壓力的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。

4結(jié)語

現(xiàn)代科技推動(dòng)了建筑行業(yè)的信息化發(fā)展，尤其在建筑節(jié)能領(lǐng)域，BIM技術(shù)等信息化技術(shù)的應(yīng)用，有效提高了建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的效率，以科學(xué)的指導(dǎo)對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，推動(dòng)了我國建筑行業(yè)的智能化、現(xiàn)代化發(fā)展，顯著提高了建筑企業(yè)的市場競爭力。

參考文獻(xiàn):

［1］王建忠，李金水，林璟．基于BIM技術(shù)建筑節(jié)能綜合分析及應(yīng)用研究［J］．廣東土木與建筑，2018，25(6):55-58．

［2］高琳潔．基于BIM技術(shù)的多層辦公室建筑節(jié)能設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究［J］．建材與裝飾，2018，519(10):149．

［3］王愛菊．基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能分析與設(shè)計(jì)［J］．建筑節(jié)能，2019，47(6):117-121．

［4］郭玲玲，呂娟．基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)［J］．科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019(33):35-37．

［5］邱光瑜．基于BIM技術(shù)在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16(36):144，146．