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BIM技术建筑节能初探

摘要:当前BIM越来越受到建筑行业的重视,我国近年来也不断地加大BIM技术的应用。而如何利用BIM技术在项目的全生命周期进行建筑节能,是BIM今后发展的的一个方向。利用BIM相关软件对建筑围护结构进行热工分析,进行不同墙体材料的优化组合选择最佳节能方案;对于建筑物进行光照分析,优化设计方案等。通过对相关建筑节能的分析,对于以后相关研究以及标准的制定提供一些建议。

关键词:BIM技术;全生命周期;建筑节能

1引言

自改革开放以来,我国建筑业得到了高速的发展,在推动我国工业化、城市化的进展中扮演者重要的角色,是国民经济的重要组成部分。然而,这些辉煌是耸立在巨大的消耗与浪费之上的。建筑业消耗着世界上40%的能源和原材料,相比其他行业,它的效率十分的底下。

2BIM

2.1BIM的定义BIM是以三维数字技术为基础,集成建设工程项目各种相关信息的工程数据模型,同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化技术。它是从CAD技术的基础之上发展起来的,它更加的宽泛,直观,把人们的视觉从二维带入三维的世界,甚至可以发展成4D、5D的模式。

2.2BIM的国内外研究现状

2.2.1BIM的国内应用现状

在我国BIM技术最早应用于香港并于2009年成立了香港BIM协会。当时在大陆,大部分的行内人士都只是听说过BIM,相当的一部分人还认为BIM是一种软件。此后,BIM技术开始在中国大陆发展,成为中国“十一五”国家科技支撑计划重点项目,逐渐的被应用于科研院校、设计院、施工单位、地产商等建设行业相关机构。部分地区制定了相关的法律、法规、标准和规范。而这只是其中的一小部分,大部分还处于观望状态。

2.2.2BIM的国外应用现状

BIM最早从美国发展起来,后逐渐的传入欧洲、日韩等发达国家。目前BIM在这些国家的发展趋势和应用水平都达到了相当的水平。美国的威斯康辛州在2009年7月成为第一个在新型大型公共建筑项目使用BIM结束的州政府;2009年8月,德克萨斯州开始应用BIM技术并计划发展详细的BIM标准;2010年9月,俄亥俄州颁布了BIM协议。BIM技术发展迅速,而且国外的研究也不仅仅如国内一样停留在建筑项目之上,而是开始研究BIM本身的作用。研究的主要方面是BIM应用对组织的影响、BIM应用的优化路径、BIM理论框架的改进以及BIM效能测度的研究等等方面。

3建筑节能

3.1建筑能耗现状

我国建筑能耗约占社会总能耗的33%;高能耗建筑的比例不断增加,我国目前有近400亿平方米以上的高能耗建筑,仅到2000年末我国建筑品能源消耗已达3.76亿吨标准煤,温室气体排放占全国的25%,预计到2020年我国的建筑能耗将达到1089亿吨标准;而我国的建筑节能状况落后,节能水平、相关标准远低于发达国家等这些都加剧了我国的能源危机。

3.2BIM技术在建筑节能全生命周期的应用

在进行建筑节能分析时,ANSYS、CFD等一些软件使用起来很不方便,在分析过程中会产生一些问题,而BIM全生命周期的可视化、协调性、模拟性和优化型的特点在很大程度上缓解了上述软件所带来的问题。在建筑设计阶段由设计人员进行项目的规划设计,数据共享减少综合多方面因素优化设计,重复修改所浪费的人力物力,缩短设计时间,同样的设计阶段利用BIM的能耗分析功能,进行节能优化;在施工阶段利用BIM技术建立模型,提前演绎为实际操作中控制施工进度以及质量控制奠定基础;在暖通工程以及线路的安装阶段运用BIM技术的可视化特点提前模拟进行碰撞试验,避免重复问题,减少检修程序;运营维护阶段提供空间管理、设施管理、隐蔽工程管理、应急管理、节能减排管理(此阶段管理合理可以有效地减少能耗)等等。

3.3BIM在建筑节能技术上的应用

资源匮乏在当今社会是一个很重要的问题,尽管中国地大物博、幅员辽阔,但是再多的资源平均在每个人身上也就少得可怜了。近年来建筑业逐渐成为三大能耗产业之一,能耗占社会总能耗的三分之一还多,且有增加的趋势;因此控制建筑能耗,在BIM基础上发展节能技术对于降低整个社会的能耗很有帮助。建筑节能主要应用于建筑外围护结构、建筑供热制冷系统和建筑设备以及可再生能源在建筑中的节能技术等三个方面。建筑外围护结构节能技术在BIM中进行热工分析,材料转换、墙体的厚度、屋面形式、门窗材料类型等都可以在设计阶段转换;建筑供热制冷系统和建筑设备节能技术在BIM中进行碰撞模拟实验,为施工阶段做准备,减少不必要的浪费与损失,而且在可以进行新型的设计尝试;可再生能源在建筑中的节能技术在BIM中,如房屋在不同的角度对于太阳能的利用率,地热能丰富地区的冬季取暖,利用风能为单个建筑物发电减少火力发电的使用,减少环境污染,在沿海地区使用潮汐能以及雨水的房屋形式等等。BIM技术的应用不仅可以是建筑业降低能耗,利用可再生能源不能能够减少化石资源的使用、保护环境、减少污染源。

4展望与结语

4.1展望

随着时代的发展,网络信息传播方式越来越普遍,而BIM技术为建筑行业所带来的信息化时代,对建筑项目的设计、建造、运营、维护等都能实现全面的实施管理与信息共享。很大程度上改变了传统的管理方式中信息管理不完善的漏洞,在提高管理的效率同时为建筑业带来更大的效益。而对于建筑节能方面,有BIM技术的加入,在项目的全寿命周期都方面都可以降低能耗,不仅可以节省了时间和精力,也能从根本上解决很多不必要的浪费。在节能的建筑设计、外围护结构、建筑供热制冷系统、建筑设备的节能以及建筑的自动化与计算机控制方面可以利用BIM技术来做更多的尝试。

4.2结语

近年来,行业内人士也逐渐意识到BIM技术带来的便捷,在很多项目上运用并取得了巨大的成功。不能把BIM错误的理解成CAD的换代产品,更是一种理念,为建筑业带来变革的技术。作者从以下几个方面基于BIM技术对于建筑节能的研究提出方向:(1)BIM与建筑节能的规范标准研究。建筑节能的规范与标准是国家的建设部为了加强建筑行业的节能管理,提高各种能源的利用率,改善建筑室内的环境质量,根据我国的相关法律法规而指定的。如何使建筑做到节能要求,相关的规范标准起着关键的作用。BIM技术在我国刚刚起步,具体的规范标准还没有出台,BIM与建筑节能相互结合进行规范,为民用建筑、工业建筑上节能进行规范,达到理想目标。(2)BIM对于建筑项目管理。BIM可以理解为建筑信息管理(BuildingInformationManagement),对建筑生产经营活动中的有关信息进行收集、加工、传输、储存、管理的总称。在项目的规划、设计、建造、运营以及维护等各方面,结合BIM的共享技术,可以从全局的角度,在项目的各个阶段节省成本、材料等。对于节能方面,在建造完模型以后对于不合理的方面,可以有设计人员进行调整。

作者:尚琪 单位:内蒙古科技大学

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