談BIM+GREEN的高性能建筑設計探討范文

本站小編為你精心準備了談BIM+GREEN的高性能建筑設計探討參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：文中對bim+green技術的概念與優勢進行了分析，并提出其在高性能建筑設計中的應用方法，結合綠色建筑分析軟件，對建筑的光環境、風環境、聲環境等性能進行模擬和優化設計，推動高性能建筑設計與節能發展。

關鍵詞：BIM技術；綠色建筑；高性能；性能模擬

1BIM+GREEN技術概述

1.1概念

BIM為建筑信息模型，可對建筑內全部結構設計參數、工程量與特性等進行計算，并將信息存儲到計算機內，在此基礎上創建3D可視化模型，為設計者進行模型分析與模擬提供便利。Green為綠色建筑設計理念，要求建筑設計堅持人本化原則，盡量使用環保型施工設備、材料，保證人體健康；科學處理房屋建筑空間結構，充分利用風能、太陽能等自然資源，保證建筑內溫濕度，提高建筑性能與居住舒適度。

1.2應用優勢

在綠色建筑設計中，BIM技術的應用優勢較多，能夠彌補傳統建筑設計的缺陷，使建筑性能與設計效率得到全面提升［1］。

（1）建筑性能分析。對于不同專業的建筑師來說，常常利用多個軟件分析建筑性能，很容易使建筑模型不統一，影響信息共享效果。應用BIM技術后，可將模型變為gbXML格式模擬建筑性能，有效解決軟件模型不統一問題；還可利用BIM技術模擬建筑場地的環境與氣候，使數據信息更加準確，在設計初期便可將建筑物風環境、聲環境、光環境等模擬出來，使場地確定、能耗計算更加準確合理，建設方案更加完善可行［2］。

（2）專業協同設計。建筑施工需要多個專業相互配合完成，各專業技術人員都是工程的重要組成部分，缺一不可。為提高設計效率，需要有一條“線”將各個工序串聯起來，實現“協同設計”。BIM具有網絡協同功能，各專業負責人在同一中心文件工作，擁有各自副本文件，能夠科學規劃各專業的設計工作，在協同作業下提高項目設計質量與效率。（3）避免錯漏碰缺。建筑設計經常出現錯誤、漏洞、缺陷、碰撞等情況，需要變更設計，使成本增加。對此，BIM技術的應用可發揮三維漫游技術的功能，在正式施工之前檢查設備管線布設情況，提前發現存在的碰撞、不合理等問題，有效避免錯漏碰缺等問題產生，避免工程返工造成的資金浪費。

2BIM+GREEN在綠色建筑設計中的應用方法

2.1電能利用設計

在電能使用設計方面，BIM+GREEN技術的應用主要通過CAD設計軟件體現出來。在實際操作中，應對管線布局、設計效果、電能應用等因素綜合分析，準確計算電力能耗，特別是有害氣體含量計算方面。針對綠色建筑進行量化模擬，可打破此類建筑內電力使用設計的界限，對環境污染情況以及周圍環境進行全面分析，準確計算載荷，并設計一套完整的電能使用方案，取得理想的電氣節能效果。在布線設計方面，應將建筑內電氣設備布設情況展現出來，使全部布線設計、設備布局更加合理，由此提高建筑內電能利用率，突出高性能的設計特點。

2.2外墻保溫設計

將BIM+GREEN技術應用到外墻保溫設計中，可對保溫磚、擠塑板兩種設計模式進行準確的數據測量與計算，在提高材料利用率的同時，還可使建筑保溫數據計算結果更加準確可靠。尤其是在墻體荷載計算時，改變以往平面設計模式的限制，利用BIM技術對基層數據進行分析，與外墻保溫相關信息結合起來，不但可使保溫層數據更加可靠，還可使外保溫負載分布得到科學規劃。同時，還可準確計算出熱橋值，使外保溫設計更加貼近綠色節能設計標準，特別是外墻自然溫度引入與匯集方面，保溫效果更加顯著，在節約大量保溫設計成本的同時，還有助于充分利用自然溫度，達到高性能建筑設計目標［3］。

2.3項目場地與布局設計

（1）創建場地模型。為提高建筑設計性能，場地設計十分關鍵。在BIM+GREEN技術應用后，可借助技術自身特點，幫助設計者創建場地模型，將場地真實情況模擬出來，使設計師能夠提前采集場地各項參數，將參數歸納整理后，錄入到BIM軟件內，便可生成相應的模型，為設計者透徹觀察與科學設計提供技術支持。在模型創建后，設計師可充分了解建筑的高程數據、坡度數據等信息，在綠色智能設計過程中，可結合場地實際情況，對各個細節進行綜合調整，如排水、朝向等等，提高建筑的綠色化水平和性能。

（2）場地布局。只有建筑布局合理，才能將綠色高性能的特點充分展現出來。例如，布局設計可直接影響室內風環境、光環境等。在傳統設計中，單純根據自身經驗進行設計，難以達到預期設計效果。但在應用BIM技術后，設計者可借助模型全面探析建設項目，使場地布局更加客觀合理，滿足建筑透風、采光等標準；在設計過程中，還可將太陽能與建筑有機結合起來，充分利用太陽能，提高建筑綠色智能化程度。

（3）設計模擬。對于綠色智能建筑來說，在前期設計期間，技術人員可利用BIM模擬建筑物的生態化性能，使建筑外形更加藝術，整體布局更加合理。仿真模擬功能的應用還可為智能建筑設計方案落實提供助力，這就要求設計時根據建筑物使用功能，分析該建筑的合理與實用程度，對其進行優化完善，使其施工品質從本質上得以改善，顯著提升建筑的綠色智能化水平。在BIM技術應用期間，根據仿真模擬情況還可發現設計方案潛在的問題，幫助設計者盡快調整和優化。

3基于BIM+GREEN的建筑性能模擬分析

3.1聲環境模擬

（1）軟件選用。當前公共建筑多選用Cadna/A系統進行聲環境分析，該系統不僅可進行噪聲測試，還可科學規劃城市噪聲，合理分布區域功能。例如，與道路相鄰的建筑可設置商業區，此類區域對聲環境要求相對較低。利用Cadna/A系統中的計算模擬功能，可結合項目所在地具體情況，靈活調整噪聲位置與強度。

（2）標準要求。根據國際標準設計軟件的計算原理，無論何種聲源的計算都要在標準規定下實施。值得注意的是，該軟件計算方式與國情相符合。聲環境功能區為Ⅰ類，白天環境噪聲限值為55dB，夜間為45dB，適用于居民住宅，聲環境功能區類型為科、教、文、衛等對聲環境要求較高的區域。

（3）幾何模型。通常公共建筑噪音來源于道路、配電系統、供水系統等，周圍多分布規劃支路、干路等。結合相關規定，城市主干路設計速度為60km/h，次干路為40km/h。根據聲環境模擬可知，公共建筑噪音主要源于道路車鳴、空調設備運行等。

3.2光環境模擬

在軟件選擇方面，利用Radiance與AutodeskEcotect2011結合方式進行模擬，前者利用逆向優化算法，采用蒙特卡洛射線探測器切換算法，使檢測算法更加精準，可對建筑采光情況綜合分析。后者功能十分豐富，可應用到設計概念中，針對設計可持續性進行分析，最為廣泛的是模擬與分析功能，可能會使新建筑架構、性能設計等發生改變。該軟件交互功能較強，可對環境中的陰影、陽光等元素進行模擬。在上述軟件應用中，應遵循國際采光標準，如表1所示。對于不同類型的公共建筑來說，不同等級采光場所的系數標準、照度標準均不盡相同。例如，在教育建筑中，Ⅲ級采光場所的采光系數標準為3.0%，照度標準值為450lx；Ⅳ級采光場所的采光系數標準為1.0%，照度標準值為150lx；在展覽建筑中，Ⅲ級采光場所的采光系數標準為3.0%，照度標準值為450lx；Ⅳ級采光場所的采光系數標準為2.0%，照度標準值為300lx；Ⅴ級采光場所的采光系數標準為1.0%，照度標準值為150lx；在體育建筑中，Ⅳ級采光場所的采光系數標準為2.0%，照度標準值為300lx；Ⅴ級采光場所的采光系數標準為1.0%，照度標準值為150lx。在光環境模擬期間，應根據模擬場所的采光等級計算出采光系數均值，并與標準要求進行對比，判斷采光情況是否滿足規定。

3.3風環境模擬

（1）軟件選擇。采用流體動力學分析法（CFD），在PHOENICS2014軟件下對室外風環境進行模擬，該軟件可模擬強大流動、復雜活動等，可有效降低計算量。在低速不可壓流動方面，采用人工壓縮器替代以往流體計算方式，并熟練應用CFD技術構成CFD軟件，主要由中央解碼器和前后兩個處理器構成。在實際應用中，無需查找資料和手動輸入，便可直接從數據庫調取信息。在公共建筑物周圍，不可壓縮的低速湍流較為常見，且氣流遇到建筑物后，不但會降低風速，還會使風的方向發生改變。例如，在模擬氣流組織過程中，可計算出門窗風壓表，再將該表直接應用到氣流組織質量分析中，選出開啟部分或者某種類型的窗戶，便可直觀看到由多種顏色展示的氣流組織分布情況。

（2）標準要求。在公共建筑氣流組織方面，相關規定指出：在過渡季典型風速狀態下，對換氣次數超過2次/h的面積比例進行計算，結合綠色建筑評分系統要求進行劃分。當面積在70%以下時，得分為7分；面積在70%~80%之間時，得分為8分；面積在80%~90%之間時，得分為9分；當面積超過90%時，得分為10分。

（3）設計參數。在網絡劃分方面，先要明確網格密度，根據結果要求與建筑物空間指標，針對軟件內網格尺寸、細分級數等進行調整；針對面積狹窄、帶有拐角等處，適當提升網格密度，才可將氣流組織情況完整地模擬出來；然后創建科學的網格，結合氣流組織分布情況創建脫硫模型，以RNGk-模型為主。該模型適用于復雜剪切流、大角度失速、鈍體尾跡渦、室外空氣流動等計算。在公共建筑中，根據換氣次數表內容可知，模擬總面積為2603.24m3，換氣次數超過2次/h的面積為2485.35m2，占總面積的95.21%。

4結語

綜上所述，當前高性能建筑數量不斷增加，傳統建筑設計方法難以滿足設計需求，迫切需要引入BIM技術與綠色設計理念，綜合分析建筑能耗、自然采光、通風與噪聲等因素，對建筑性能進行真實模擬與優化設計，由此提高設計效率。在未來的發展中，BIM+GREEN模式的應用范圍日益擴大，仿真分析時間不斷縮短，便于設計者同時對比多個設計方案，真正實現設計與模擬同步開展的目標。

參考文獻

［1］崔芳芳.基于BIM技術綠色低能耗建筑集成設計方法與優化研究［D］.昆明：云南農業大學，2017.

［2］姜韶華，武靜.基于本體與BIM的綠色建筑智能評價系統［J］.工程管理學報，2016，30（4）：35-39.

［3］路潮，周鑫輝，陳鐵.關于BIM在實際建筑過程中的應用研究及優化設想［J］.江西建材，2017（1）：22-23.

作者：甘路 單位：廣州名陽建筑設計有限公司江西分公司