解析BIM技术在绿色建筑设计中的应用

解析BIM技术在绿色建筑设计中的应用

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摘要:有效推动绿色建筑的发展,实现节能减排,是中国建设领域未来发展的重要任务,但绿色建筑设计还存在问题。而BIM技术为绿色建筑的推广提供了平台。本文主要阐述了绿色建筑设计的阻碍,并解析BIM技术在绿色建筑设计中的应用。

关键词:BIM;绿色建筑设计;阻碍;应用

一、BIM技术的概念

即建筑信息模型。指的是在建筑的设计与施工过程中,包括策划、设计、施工、运营、拆除等阶段,进行建筑建造和数据管理的过程,该过程能提高工程设计行业进行作业时的效率和作业结果的质量。

三维数字技术是BIM技术的基础,BIM技术在三维数字技术的支持下,将建筑整个生命周期过程中可能涉及到的信息进行采集和处理,形成工程数据模型,是数字技术在工程设计领域的直接应用,在极大程度上帮助工程项目节约成本,提高效率,同时还降低了建筑过程中对环境的消极影响,符合低成本、高效率及绿色环保的经济理念。

二、绿色建筑设计的阻碍

1、工程建设体制

我国绿色建筑的起步较晚,且在建筑行业中建筑师普遍缺乏话语权,导致整个建筑行业普遍缺乏科学性。目前,我国绿色建筑的试点不少,大多被用来表现个人政绩,而没有真正实现其意义。

2、绿色建筑评价体系不成熟

目前,国际上发展比较成熟的绿色建筑评估系统有英国的BREEAM评估体系、美国的LEED绿色建筑评估体系、德国的生态建筑导则LNB、澳大利亚的建筑环境评价体系NABERS、法国的ESCALE、挪威的Eco-Profile、日本的CASBEE等。通过具体的评估技术可以定量地描述绿色建筑的节能效果、节水率、减少CO2等温室气体对环境的影响、“3R”材料的生态环境性能评价及绿色建筑的经济性能等指标,因此,可以指导设计,为决策者和规划者提供依据和参考标准。我国的《绿色建筑评价标准》于2015-01-01开始实施,相比于旧版标准,新版标准的改动较多,侧重点有所转移,但对地域的差异考虑不足;对管理程度不够重视;有些指标量化不足,导致我国认证的绿色建筑与国际水平还有差距,通过软件节能计算的建筑很难达到理想效果。

3、专业协同性不强

设计阶段的设计包括建筑、结构、水暖、空调、机电、装饰等各个专业。对于绿色建筑,还要考虑绿色环保建材的置换问题。在设计过程中,各个专业是独立进行的,虽然有一定的组织和协调,但沟通起来有障碍,会产生一定的疏漏。

4、与施工阶段衔接难

工程中比较明显的一个特点是前期的设计和后期的施工存在偏差,主要原因有以下2个:①很多设计人员缺乏施工生产知识,没有现场施工经验,导致设计中频频出现施工中根本无法解决的问题;②我国的施工队伍专业技术水平普遍较低,实际操作的工人几乎没经过专业培训,未能与时俱进,不了解建筑发展的新方向,识图能力较差,对设计人员设计意图的理解不够全面。

5、二次绿色不能提前实现

目前,我国绿色建筑的评价是基于2D的CAD辅助设计方案进行的,虽然通过了初次绿色评估指标,但因CAD二维精度的局限性,不能有效量化后期的节能绿化指标,不能实现绿色建筑的二次评估,无法实现真正意义上的绿色建筑。

三、BIM技术在绿色建筑设计中的应用

1、室外环境分析

高层建筑和超高层建筑的出现使得再生风和环境二次风环境问题逐渐凸显出来,不仅如此,室内空气质量的好坏以及室内自然通风效果的优劣,也与室外风环境密切相关,因此改善室外风环境,降低其空气龄,合理控制室外风速、风压的意义十分重要。日照与人类生存有着密切的关系,特别是在严寒的冬季,人们希望获得更多的日照,《绿色建筑评价标准》明确要求建筑总平面设计有利于冬季日照,《民用建筑绿色设计规范》更是明确要求使用日照模拟软件进行日照分析计算。随着生活水平的日益提高,人们对住宅小区品质的要求也越来越高,创造良好的热环境是提升住宅小区整体质量、提高人们生活舒适性的一个重要方面,而且小区热环境对空调系统的能耗也有着重要影响,这样营造良好的小区热环境也显得非常重要,《绿色建筑评价标准》要求住区室外日平均热岛强度不高于1.5℃。室外声环境是绿建的评价重点之一,绿建评价标准要求对场地周边的噪声进行检测,并对规划实施后的环境噪声进行预测。

2、节能与能源利用分析

节能与能源利用是绿建评价标准的重要内容,将BIM技术所建立的建筑三维可视化模型导入能耗分析软件或者转为相应格式导入能耗分析软件,根据相关规范标准,结合项目所在地的气象数据,完成建筑能耗分析模型的完善工作、分析数据生成、建筑能耗分析结果数据的处理与直观可视化模拟,根据模拟计算结果调整优化围护结构方案以及相关参数的设置,实现对设计过程中节能标准的预期控制。利用BIM模型进行室外太阳辐射分析,分析太阳辐射强度及其分布,用于各太阳能设备的方案设计与优化,实现可再生能源的最大化合理利用,同时还可以优化室外植被的配置比如合理确定喜阳植物、喜阴植物、中性植物的种植位置。

3、节水与水资源利用分析

根据BIM所建三维信息模型,结合各地的暴雨强度系数以及当地的暴雨强度计算公式,建立一个完整的数据库,作为雨水采集计算的重要依据,然后根据各种雨水采集方式中不同地貌和不同材质对确定径流系数的影响关系以及建筑,道路以及绿地等面积来计算集雨量,并进行适时调整优化设计方案。

4、节材与材料资源利用分析

绿建评价标准对所使用的建筑材料及其使用百分比作了详细的要求,比如要求:施工现场500km以内生产的建筑材料重量占建筑材料总重量的60%;在保证安全和不污染环境的情况下,可再循环材料使用重量占所用建筑材料总重量的10%。面对这些要求,显然传统的技术手段难以进行快速准确的计算,尤其是复杂项目。利用BIM技术来解决这类问题,则显得相对容易,BIM具有强大的数据信息和强有力的材料统计功能,可以很快计算出各类材料的用量,指导工程的材料配置,使其满足评价标准的要求。不仅如此,BIM技术可以综合建筑、结构、水、暖、电、动等各专业的设计内容于一体,并具备碰撞检查功能,将各专业的冲突解决于设计阶段,从而避免了在施工阶段才发现冲突所造成的材料浪费,这也对节省材料有所贡献。

5、室内环境分析

室内环境主要由风环境、光环境、声环境构成,这三方面内容的准确分析,也是要基于准确的三维模型才能很好地完成。进行室内自然通风分析,明确室内空气龄、污染物分布状况,调整开窗数量、大小、位置,从而改善室内通风质量。进行光环境分析,判断建筑室内照度、统一眩光值、一般显色指数等指标是否满足相关要求。进行室内噪声分析,预测室噪声值,判断其是否到达相应的噪音标准。和室外环境一样,利用BIM技术建立的三维可视化模型,将其导入相应的分析软件中,可以完成这些内容的分析。

四、结束语

随着我国绿色建筑事业的大规模发展和相关规范的不断完善,对绿色建筑设计也提出新的要求,BIM技术引导的高效的、准确的、统一的建筑设计方法必将大行其道。而随着BIM技术在我国的研究和应用的不断深入,也必将对绿色建筑设计产生深远的影响。

参考文献:

[1]李建宏,汪军,祁爽.基于BIM技术的建筑设计优化应用研究[J].建筑技艺,2014.

[2]付晓惠.绿色建筑整合设计理论及其应用研究[D].西南交通大学,2011.

[3]张雷,姜立叶,敏青,等.基于BIM技术的绿色建筑预评估系统研究[J].土木建筑工程信息技术,2011.

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