基于BIM技术的建筑节能设计应用研究

一、BIM的含义

BIM 即“建筑信息模型”(Building Information Modeling),运用BIM技术,建筑师作设计的过程,就是建造一个真实建筑的过程。这个虚拟的建筑模型,包含了大量建筑材料和建筑构件特征等信息,是一个包含了建筑全部信息的综合电子数据库。

在这样一个真实的智能的建筑模型中,建筑师可以任意的输出平面、剖面、立面,以及各种细部详图、建筑材料、门窗表,还可以输出预算报表、施工进度等等。

二、BIM技术应用的背景

随着数字化、信息化和智能化技术的发展,以BIM技术为核心的多种建筑3D CAD软件日趋完善和成熟,在提高设计质量、缩短时间、节约成本等方面,有着2D CAD软件无法比拟的优越性。

从2D CAD过渡到基于BIM技术的3D CAD,是未来计算机辅助建筑设计的发展趋势。越来越多的世界知名建筑师和事务所开始使用BIM软件进行建筑设计,我国的一些设计院、事务所也开始关注这一世界上最先进的建筑CAD技术。这就为绿色建筑设计中能量分析的自动化、智能化提供了基础和平台。

三、基于BIM技术的建筑节能设计

基于BIM技术的建筑节能设计利用BIM技术,建筑师在设计过程中创建的虚拟建筑模型已经包含了大量设计信息,只要将模型导入相关的能量分析软件,就可以得到相应的能量分析结果。原本需要专业人士花费大量时间输入大量专业数据这个过程,如今利用先进的计算机技术就可以自动完成,建筑师不需要额外花费精力。

在建筑设计的方案阶段,能充分利用建筑信息模型和能量分析工具,简化能量分析的操作过程,是建筑师进行绿色建筑设计迫切需要解决的问题。

目前,美国的GreenBuilding Studio(GBS)可以满足建筑师的这一需求。GBS直接从BIM软件中导人建筑模型,利用其中包含的大量建筑信息来建立一个准确的热模型,并将其转换成XML格式。并根据当地建筑标准和法规,对不同的建筑空间类型进行智能化的假定。最后结合当地典型的气候数据,采用DOE2.2模拟引擎(一个被广泛接受的建筑分析程序)进行逐时模拟。而整个过程中,建筑师只需手动的输入建筑类型和地理位置即可。GBS还能输出多种文件格式,可以利用其他工具对建筑能效进行进一步的分析。

四、基于BIM技术的建筑能效性分析

在建筑设计基本完成之后,需要对建筑物的能效性能进行准确的计算、分析与模拟。在这方面,美国的Energy Plus软件是其中的佼佼者。EnergyPlus是一个建筑全能耗分析软件,可以模拟整个建筑的热性能和能量流、计算暖通空调设备负荷等,并可以对整个建筑的能量消耗进行分析

在2D CAD的建筑设计环境下,运行EnergyPlus进行精确模拟需要专业人士花费大量时间。然而在BIM环境中,建筑师在设计过程中创建的建筑信息模型可以方便地同第三方设备例如BsproCom服务器结合,从而将BIM中的IFC文件格式转化成EnergyPlus的数据格式。另外,通过GBS的gbXML也可以获得EnergyPlus的IDF格式。还有芬兰的Riuska软件等,也都可以直接导入BIM模型,方便快捷的得到能量分析结果。

五、小结

随着我国经济的飞速发展和能源问题的日益严重,建筑节能设计变得越来越重要。从2D CAD向基于BIM技术的3D CAD转换,是计算机辅助建筑设计的发展趋势。利用BIM技术,建筑师可以在设计过程中创建包含建筑全部信息的虚拟建筑模型,在设计的任意阶段将其直接导人相关的能量分析软件中,就可以方便快捷的得到能量分析结果,从而及时调整设计方案,优化建筑性能,充分利用CAD技术来保障绿色建筑设计的科学性和合理性。