基于BIM技术的被动式建筑设计分析

基于BIM技术的被动式建筑设计分析

黄勇

黄勇

深圳中海世纪建筑设计有限公司重庆分公司400038

摘要：BIM是建筑工程项目信息的数字化表达，作为在建筑行业中数字技术的直接应用，BIM代表在国内建筑行业的信息技术应用的新方向，对建筑工程整个寿命周期各个环节的完整实践过程均有所涉及。BIM可以对建筑物所有的真实情况进行模拟，整合建筑工程各个阶段的数据信息为一个整体，为建筑工程的工作者提供有用的模拟数据。

关键词：BIM技术；被动式建筑设计；分析

被动式建筑是指对自身耗能不存在依赖性的建筑设备，建筑节能通过建筑自身的建筑空间、材料、构造设计等实现的方式。目前大多数建筑设计师只是依靠经验和参考已有的建筑设计，没有选择优化设计方案。被动式建筑的设计内容比较多，基于BIM技术的设计方法可以很好的结合被动式节能控制和方案，本文通过对基于BIM技术的被动式建筑设计展开分析探讨。

一．BIM技术的特征

1.可视化特点

BIM技术可视化的特点主要体现在建筑设计师们转变传统的线条式构件为三维立体实物的形式展示出来，与建筑行业设计效果图相比较该种形式与其具有很大区别，这是因为建筑设计专业人员对建筑设计效果图进行设计，将效果图不以构建信息自动生成而以线条化方式呈现，因此相同的构件之间常常会出现缺乏反馈与互动性，BIM技术的可视化特点可以将这一缺陷很好解决，通过三维立体图进行展示使整个设计过程可视化。

2.协调性

建筑工程的施工能否顺利完成关键在于协调性是否到位，业主、设计和施工单位等相互间的协调配合可以使项目顺利完成。当项目的实施过程中出现问题相关部门应当在第一时间召开内部会议，通过解决方案的提出防止问题进一步加深扩大。设计人员本身的问题是导致建筑工程中出现问题的主要因素，进行设计时建筑设计人员间没有充分沟通交流使设计出现碰撞，BIM技术的协调性可将此问题有效解决，即通过协调相关专业设计和建筑信息模型的构建对碰撞问题避免，同时使协调数据信息与之对应生成，通过该数据信息完成整体的建筑设计工作。

3.模拟性

三维立体实物模型既可以通过BIM技术构建，也可以模拟建筑物模型。另外BIM技术最主要的特性为对现实世界中不能操作的事物等进行模拟，建筑设计施工的各个环节均可以体现出这些模拟性。比如通过模拟设计期间中的节能、紧急疏散等，施工和招投标实施4D、5D模拟，同时BIM技术还可以模拟如发生天灾时人员的逃生、疏散等紧急情况的处理等后期运营阶段。

4.优化性

不断对整个建筑施工、设计、运营的过程进行优化可以对建设过程中的效率和质量进行保障。BIM技术可以优化建筑物的物理、几何、结构变化等相关信息，也可以优化时间、信息及复杂程度等，从而使信息的合理准确行得以保证，同时BIM技术和相关配套工具也可以为复杂的现代建筑提供科学的方案。BIM技术的优化工作主要体现在对设计特殊项目和项目方案两方面。项目方案优化是在设计项目中涉入投资回报，对投资回报受到设计变化的影响程度进行计算；特设项目设计的优化针对具有很多工作量和难度系数比较大的屋顶、大空间等异型设计项目，通过优化将成本和工期大大节省。

二．被动式建筑设计中BIM应用

被动式设计是指通过对自然界的风力、阳光、温湿度等自然原理合理运用，在尽量不使常规能源消耗的前提下使用设计、规划、环境配置的建筑手法对室内室外环境进行创造和改善使其变得舒适的设计方式。被动式建筑设计的目的是将常规制冷、供热和照明的能源不使用或尽量减少同时将室内室外创造成高质量的环境。根据周边环境的气候特征进行建筑设计，在对建筑形式和功能的要求考虑下严格遵守建筑环境控制技术的原则是被动式建筑设计的策略。

1.气候特征

繁多复杂的气象数据信息可以通过BIM技术以可视化方式的图表形式表现出来，帮助建筑设计师对建筑基地周遭环境地区的气象资料更加直观的认识。例如对建筑物的最佳朝向的确定、每日气象参数数据的绘制、对多种被动式策略的组合效果通过焓湿图分析并对设计参数进行调节，通过对图形变化的观察找出适宜的被动式策略[1]。

2.日照采光

建筑节能实现的重要实事措施和根本环节在于日照与采光是否能在建筑设计阶段处理好，日照与采光会受到起伏的基地地形、建筑布局形式比较大的影响，因此设计师应准确分析场地周边的日照遮挡情况。运用BIM根据基地状况模拟分析阴影遮挡、日照时间等，根据得出的模拟结果对建筑物洞口、平面布局进行设计，保证冬季建筑物能够最大限度接受太阳能辐射，夏季降低太阳辐射影响[2]。

3.风环境

自然通风设计的合理不仅能够使节能效果更加明显，还可以将室内居住的空气质量有效改善。比较和模拟建筑物的空气流动情况是建筑风环境模拟的目的，彼此对建筑空间环境进行优化，使能源消耗减少，自然资源得到充分利用。通过BIM技术可创建虚拟建筑模型，建筑设计师可以更加快捷方便的模拟分析建筑内、外环境中的气流状况，从而评价分析建筑风环境进一步优化设计建筑[3]。

4.场地分析

设计前期设计师可以对建筑场地的生态环境引起重视，通过利用BIM技术在一个建筑功能和形式中整合水体、绿化，使得建筑场地的生态环境受到建筑的影响在设计开始阶段便能够考虑到。例如对建筑场地热辐射情况进行了解，提供量化的数据信息给场地景观设计，通过对受到比较大辐射地区的不同绿化植被进行配置发挥遮阳、隔热作用[4]。

5.遮阳分析

夏季在炎热地区实施的防热和被动式设计的主要手法是遮阳设计，结合当地的气候条件对太阳能在建筑设计当中综合考虑利用的同时，空调能量的消耗可以通过合理的遮阳设计大大降低。例如通过BIM技术对某建筑物一年中两立面的太阳辐射进行统计，根据计算结果，结合辐射值在不同的立面区域对遮阳设施的疏密考虑布置，在低与高辐射地区的遮阳设置为比较稀疏和密。

结语

BIM技术在被动式建筑设计中的运用不仅使设计过程更加可视化和直观，节约资源的同时又有效避免发生错误，为保障机制的管理控制奠定了坚实基础。

参考文献

[1]欧阳高明.以BIM技术为基础的被动式建筑设计研究[J].低碳世界，2017（33）：220-221.

[2]齐心.基于BIM模型的西安某商业综合体节能优化设计与应用[D].西安建筑科技大学，2017.

[3]惠星星.基于BIM技术的被动式节能建筑设计研究[D].安徽建筑大学，2017.

[4]郭书金.BIM技术在绿色中庭设计中的应用研究[D].重庆大学，2016.