劉培玲

重慶文理學(xué)院，重慶 402160

從我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，相比多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家而言我國(guó)建筑能耗偏大，其中不乏高能耗的建筑，占據(jù)所有建筑的九成以上，而在節(jié)能技術(shù)方面不及世界平均水平。經(jīng)過(guò)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)西方大部分發(fā)達(dá)國(guó)家在單位建筑面積上的能耗約為我國(guó)的1/3，尤其是在采暖能耗方面，以標(biāo)準(zhǔn)煤消耗作為比對(duì)，即使在節(jié)能50%的建筑上消耗量也要超出西方國(guó)家一半左右。在這種趨勢(shì)之下，未來(lái)我國(guó)高能耗建筑數(shù)量必然還會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，很有可能會(huì)爆發(fā)嚴(yán)重的能源危機(jī)。

傳統(tǒng)的工作路程和信息傳輸技術(shù)已經(jīng)不能滿(mǎn)足當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展，在信息化的時(shí)代發(fā)展之下，將數(shù)字技術(shù)和可持續(xù)發(fā)展理念有效結(jié)合有實(shí)質(zhì)性的意義?；谶@種背景，建筑信息模型（BIM）技術(shù)的成功應(yīng)用，提高了建筑行業(yè)的數(shù)字化程度，具有更高效率的信息共享資源，大大提高了建筑工程項(xiàng)目的安全性和經(jīng)濟(jì)性。本文以永川區(qū)為例進(jìn)行實(shí)證分析，將BIM技術(shù)有效應(yīng)用進(jìn)而實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)，同時(shí)本次研究成果也能夠?yàn)槲磥?lái)辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)，這將在很大程度上節(jié)約我國(guó)的建筑資源，大幅度減少社會(huì)能耗。

1 BIM與可持續(xù)性設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)主要是以三維數(shù)字為基礎(chǔ)，對(duì)建筑項(xiàng)目中相關(guān)信息進(jìn)行數(shù)字化建模，從而模擬建成的建筑物所具有的的特性。不同于簡(jiǎn)單的幾何工具，BIM技術(shù)不僅要考慮點(diǎn)、線、面等基礎(chǔ)對(duì)象的描繪，還要考慮各個(gè)建筑單位之間存在的關(guān)系，這個(gè)關(guān)系要根據(jù)以往建筑物中存在的真實(shí)關(guān)系進(jìn)行約束。在BIM軟件的作用之下，能夠?qū)⒔ㄖ跋嚓P(guān)設(shè)備建立起一個(gè)清晰的模型，而這種模型不僅包含了設(shè)備的維護(hù)、合同、經(jīng)濟(jì)等信息，還能夠?qū)⑤斎脒M(jìn)去的信息進(jìn)行自動(dòng)整合，這樣一來(lái)整個(gè)模型具有很大的真實(shí)性。除此之外，BIM還能夠?qū)崿F(xiàn)建筑的可視化表達(dá)，這里主要運(yùn)用了三維技術(shù)，為了能夠?qū)⒊杀究刂茽顟B(tài)、設(shè)備處置決策等進(jìn)行有效的區(qū)分，在3D模型建立中運(yùn)用了不同顏色及圖案予以標(biāo)注，相關(guān)人員在分析模型時(shí)能夠在短時(shí)間內(nèi)精確了解設(shè)備的各項(xiàng)狀態(tài)，同時(shí)也體現(xiàn)出了可視化的特點(diǎn)，利于接下來(lái)進(jìn)行決策。

CAAD軟件屬于計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)中的一種，從技術(shù)層面上來(lái)看可以將其劃分成三類(lèi)，以面向?qū)ο蠹夹g(shù)為主、以建立幾何模型為主、以建立建筑信息模型為主。CAAD軟件在建筑領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用，能夠使得相關(guān)人員在建筑測(cè)量計(jì)算中省去一系列繁瑣的步驟，進(jìn)而在制圖、計(jì)算等方面能夠便捷的進(jìn)行。借助于CAAD軟件還能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的加工，能夠?qū)ο嚓P(guān)圖形進(jìn)行各種類(lèi)型的編輯，提升了工作人員的效率，也保證了工作質(zhì)量。

2 重慶永川地區(qū)辦公建筑能耗特征

永川地區(qū)位于重慶西北部，山川秀美，經(jīng)濟(jì)繁榮。永川屬于亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，平均氣溫18.2℃，最高氣溫39℃，最低氣溫2℃。年平均降雨量1042.2mm，平均日照1298.5h，年平均無(wú)霜期317d。從地貌特征上來(lái)看，永川地區(qū)地勢(shì)較高，且包含了多個(gè)山脈，地勢(shì)以丘陵、低山為主。

為了能夠更加有效對(duì)重慶永川地區(qū)進(jìn)行綠色辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)研究，對(duì)重慶辦公建筑能耗特征進(jìn)行一定調(diào)查，如表1所示。

表1 重慶市國(guó)家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能源消耗情況

從表1可見(jiàn)公共建筑單位面積的能耗大小辦公建筑不算靠前，但是一般情況下辦公建筑規(guī)劃的面積都比較大，因此從整體上來(lái)看辦公建筑能耗占據(jù)社會(huì)能耗的重要部分。數(shù)據(jù)顯示，在2003年重慶市市級(jí)機(jī)關(guān)辦公樓折算總電耗指標(biāo)為126.06kWh/(m2·a)，其中，采暖空調(diào)占了50.7%，而照明和辦公設(shè)備的耗能分別占到了16.6%和13.4%，建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)煤消耗為1.6億t。隨著世界能源危機(jī)的逐步加劇，有效進(jìn)行綠色辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)研究顯得意義重大。

3 基于BIM技術(shù)的重慶永川地區(qū)辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)策略

由于重慶永川地區(qū)的氣候及地貌所致，在辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)策略上可以從室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和可持續(xù)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面著手。

對(duì)于辦公區(qū)域的工作人員而言，大部分時(shí)間都在建筑室內(nèi)，因此對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行有效設(shè)計(jì)能夠在很大程度上響應(yīng)可持續(xù)的口號(hào)。在BIM技術(shù)之下，可以建立一個(gè)相應(yīng)的模型，對(duì)室內(nèi)外表面和空氣之間的相互作用做出一個(gè)模擬，進(jìn)而在空調(diào)、通風(fēng)等設(shè)計(jì)上做出調(diào)整。此外，永川地區(qū)全年平均日照時(shí)間不長(zhǎng)，因此辦公區(qū)域的照明設(shè)施也是主要的能耗，利用BIM技術(shù)中的Revit軟件進(jìn)行模擬分析，可以對(duì)照明設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。

在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上主要可以通過(guò)BIM分析出得熱量以及散熱量，優(yōu)化設(shè)計(jì)可以減少辦公建筑內(nèi)空調(diào)、取暖設(shè)施的使用，減少建筑的能耗。此外，還可以從天花板、墻體等入手，分析不同顏色設(shè)計(jì)及曝光材料選擇對(duì)工作人員心理的影響，制定最佳的設(shè)計(jì)方案，不僅能夠優(yōu)化辦公區(qū)域的采光，還能夠讓工作人員保持愉悅的心情。

4 基于BIM技術(shù)的重慶永川地區(qū)辦公建筑節(jié)能設(shè)計(jì)案例

以永川地區(qū)旅游公司綜合辦公樓為例，整個(gè)辦公樓的主要功能不僅包含辦公，還提供住宿、餐飲等服務(wù)。為了能夠在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中體現(xiàn)出節(jié)能化的特點(diǎn)，關(guān)鍵是優(yōu)化建筑的布局和朝向，此外在室內(nèi)界面的設(shè)計(jì)上也需要體現(xiàn)出節(jié)能。

在BIM技術(shù)模型的建立上采用的軟件為ArchiCAD13，根據(jù)軟件所模擬出的結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行一定優(yōu)化。經(jīng)過(guò)不斷的模擬和能耗分析，最后的設(shè)計(jì)方案為整個(gè)建筑體量呈現(xiàn)U型，而在平面形式上采用的是外廊式結(jié)合布局，建筑成東南方朝向。這種設(shè)計(jì)方式具有很多好處，首先整個(gè)建筑場(chǎng)地具有非常均勻的日照分布，幾乎不會(huì)出現(xiàn)0日照的區(qū)域；其次整個(gè)建筑通風(fēng)效果好，風(fēng)影區(qū)域幾乎可以不計(jì)；最后，這種設(shè)計(jì)建筑陰影幾乎不會(huì)對(duì)外廊式平面產(chǎn)生采光影響。設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

圖1 建筑方案三體量

5 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)可在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中發(fā)揮重大的作用，能夠減少成本投入，降低建筑能耗，加快工作效率，減小工作量，同時(shí)精確性也得到了提升。但這也對(duì)建筑工程項(xiàng)目中設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)能力提出了更高要求，對(duì)于企業(yè)而言，在專(zhuān)業(yè)人員的選取上需要更為嚴(yán)格執(zhí)行。不過(guò)相對(duì)于企業(yè)能夠獲得的更大效益，BIM技術(shù)在建筑工程項(xiàng)目中的應(yīng)用明顯利大于弊，發(fā)揮出巨大的作用。