毛伟娟
天津华汇工程建筑设计有限公司天津300384
摘要：绿色BIM理念是绿色建筑与BIM技术相结合的产物,可简单将其理解为一种改善建筑能效并实现可持续发展的设计理念,BIM技术属于该设计理念的核心。保证绿色BIM理念较好服务于多层建筑节能设计是文章围绕该课题开展具体研究的目的所在。
关键词：建筑；节能设计；BIM技术；应用策略
1BIM技术与建筑节能设计
1.1BIM技术应用概述
BIM技术实现了建筑工程全过程的信息化和模型化管理。通过真实、准确的数字信息仿真，表达复杂的物理信息和建筑功能，为建筑设计和施工提供完整、合理的信息支持。在建筑节能设计阶段，由于缺乏专业的建筑能耗仿真软件，传统的建筑技术设计受到限制，不能合理优化建筑结构，影响建筑节能设计的科学性。利用BIM技术，建筑设计师可以在建筑设计阶段对建筑全生命周期的能耗进行模拟分析，从而有针对性地采取调整优化方案，实现节能减排，实现自动化，建筑节能设计的数字化和信息化发展。
在进行建筑工程节能设计之前，必须对建筑能耗现状进行科学的评价，包括结构、材料、单位工序的信息含量。传统的CAD图文计算方法费时费力，容易出错。BIM技术可以为建筑节能设计提供强大的数据和信息支持，具有较高的软件兼容性，可以高效、快速地对建筑能耗进行综合分析。
1.2BIM技术应用优势
利用数字技术，在建筑节能设计过程中，利用BIM技术对建筑材料和结构的能耗信息进行模拟分析，有利于提高建筑设计人员对建筑结构优化的可实施性
1）可视化：BIM技术实现了建筑信息的三维构建。通过可视化的方式，设计师可以从多个角度观察整个建筑的空间状态，可以随意改变材料参数和结构形状，大大提高了建筑节能设计的效率。
2）信息化：BIM技术的核心是信息操作。建筑工程全生命周期的信息数据可以用BIM技术来表达。基于这些信息数据，可以完成各施工阶段相应的设计优化工作，既保证了建筑节能设计的科学性，又有效降低了误差对最终设计成本的影响。
3）模拟化：与其他建筑能耗分析软件不同，BIM技术通过输入建筑能耗相关参数，包括材料热工性能、环境信息、建筑信息等，指导建筑节能设计优化实现了建筑全生命周期的能耗模拟，有效节约了建筑节能设计的时间和成本。
2绿色BIM理念下层建筑节能设计实例
2.1工程概况
为提升研究的实践价值,文章以某高为13.5m的S办公楼工程作为研究对象,该工程占地面积、总建筑面积分别为651m2、1927m2。S办公楼工程采用钢筋混凝土框架结构,屋面防水等级为Ⅰ级、耐火设计等级为二级、建筑抗震设防烈度为七度,北向角度为90°,光气候分区、光气候系数K分别为Ⅳ、1.10,屋顶与外墙太阳辐射吸收系数为0.75,顶棚、地面、外表面、墙面的表面反射比分别为0.75、0.30、0.50、0.60,具体设计严格贯彻了绿色BIM理念并取得了理想效果,因此该工程的绿色BIM理念应用具备较高参考价值。
2.2节能分析
在基于绿色BIM理念的S办公楼工程节能设计实践中,需首先开展节能分析。S办公楼工程所在区域存在建筑群且处于夏热冬暖地区,设计需考虑热岛效应影响;由于北和东两个方向存在遮挡建筑,建筑节能受到的冬季日照和自然通风影响也需要在设计中得到体现,以此更好利用自然条件实现节能目标。绿色BIM理念下的S办公楼工程节能设计需考虑多方面因素,如冬季太阳能的最大限度利用及主导风向的避开,夏季获得能量的减少和利用自然通风降低室内温度。
为开展节能分析,需基于绿色BIM理念和专用分析软件计算外窗、外墙传热、屋顶传热对节能效果造成的影响,同时参考建筑输出耗冷耗热量的节能数据,以此对设计进行检验。S办公楼工程采用40mm挤塑聚苯板、120mm钢筋混凝土组成的屋面,采用20mm挤塑聚苯板、200mm钢筋混凝土组成的外墙,同时还把铝合金普通单层玻璃窗(6mm)作为外窗及玻璃幕墙,传热系数、遮阳系数分别为6.00、0.80。开展针对性计算可以得出,S办公楼工程的屋顶传热系数、外墙传热系数分别为0.83、1.13,参考建筑则分别为0.80、1.50。进一步计算可确定S办公楼工程的全年供暖和空调总耗电量、供冷耗电量、供热耗热量分别为104.85kWh/m2、64.33kWh/m2、40.52kWh/m2,参照建筑分别为111.21kWh/m2、69.41kWh/m2、41.80kWh/m2。基于具体计算可以确定,相较于参考建筑的节能数据,S办公楼工程的幕墙气密性、外窗气密性、外墙气密性、可开启面积、可见光透射比等设计参数均满足节能设计标准和标准规定要求。但同时其存在高于参考标准的各围护结构传热系数,这必须引起重视,如参考建筑的屋顶的传热系数为0.80,而S办公楼工程为0.83,因此需要选择保温效果更好的材料作为屋顶材料,或在屋顶种植绿植,以此降低屋顶传热系数,满足绿色节能要求。
2.3采光分析
S办公楼采用普通玻璃窗和单层铝窗，可见光透过率和玻璃反射率分别为0.89和0.08。可发现满足照明条件的房间有33间，满足照明要求的比例为62.26%。结合房间的使用功能分析，浴室、储藏室、会议室等房间由于使用不频繁，对采光的需求较少，但背阴的房间必然会出现采光不足的问题，但采用反光装饰材料，扩大窗户面积，可以显著提高房间的采光率。
2.4日照分析
根据建筑气候区划标准，S办公楼项目位于一级区划的四类建筑气候区，冬季日照时间短，夏季日照时间长。根据相关数据，利用软件进行窗口光照分析和阴影轮廓分析。阴影轮廓分析在日照分析中占有重要地位。利用软件模拟建筑物阴影，在不同时间形成阴影轮廓线，对特定的平面和高程进行全面的阴影观测。在S办公楼工程中，设计人员对周围建筑进行简单的模拟，并对周围建筑的遮阳对工程的影响进行深入的分析，得出建筑遮阳关系图和等日照线图。进一步进行窗户采光分析，阐明日照有效时间对S办公楼工程的影响。由于S办公楼前无遮挡建筑，首层无特殊日照要求，可通过有针对性的计算得出不同窗户的日照时间和总有效日照时间。根据计算，可以确定有两个无阳光的北窗和两个侧窗，它们明显短于其他窗。进一步的日照分析可以确定S办公楼项目没有前遮雨棚，在有效日照时间内，阳光面有日照。考虑到日照对建筑照明和节能的深远影响，设计师们在建筑后阳光空间的节能和照明设计上投入了大量的精力。
2.5设计要点
基于绿色BIM的理念，综合分析S办公建筑的采光、日照、节能等方面，进行更科学的暖通空调设计。通过软件计算出的日照和采光数据，还可以为合理使用房间和适当调整特殊房间提供支持，如优化门窗尺寸、在北房设置卫生间和储藏室等，可以更好地创造舒适的生活和工作环境，提高S办公楼项目的绿色节能水平。
结论
现代科学技术促进了建筑业的信息化发展，特别是在建筑节能领域，BIM技术等信息技术的应用有效地提高了建筑节能设计的效率，在科学的指导下优化了建筑结构，实现节能减排，促进我国建筑业智能化、现代化发展，显著提高建筑企业市场竞争力。
参考文献：
[1]王建忠，李金水，林璟．基于BIM技术建筑节能综合分析及应用研究[J]．广东土木与建筑，2018,25(6):55-58.
[2]高琳洁．基于BIM技术的多层办公室建筑节能设计与应用研究[J]．建材与装饰，2018,519(10):149.
[3]王爱菊．基于BIM技术的建筑节能分析与设计[J]．建筑节能，2019,47(6):117-121.
[4]郭玲玲，吕娟．基于BIM技术的建筑节能设计[J]．科学技术创新，2019(33):35-37.