辦公建筑節(jié)能改造中BIM的應用

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[摘要]本文從既有辦公建筑節(jié)能改造基本情況入手，引入bim技術，闡述BIM的基本內(nèi)涵，重點介紹BIM在節(jié)能改造中的各種優(yōu)勢，最后將BIM技術應用于既有辦公建筑節(jié)能改造。

[關鍵詞]BIM；既有辦公建筑；節(jié)能改造

目前城市建設的特點是新建和改造兼有，對既有辦公建筑的節(jié)能改造越來越多，但是在改造過程中發(fā)現(xiàn)了很多問題：改造依賴建造師主觀性較強忽視技術層面、改造設計還是以經(jīng)驗為主、設計實施是從上而下的單向傳遞等。因此應該在既有辦公建筑節(jié)能改造中采用實證性設計方法和信息化技術來完成這項工作。

1.既有辦公建筑節(jié)能改造的基本情況

1.1影響要素

1.1.1自然環(huán)境。設計建筑方案首先考慮的就是自然環(huán)境，包括當?shù)氐臍夂驐l件、地質(zhì)環(huán)境、地勢特征、濕度、降水等特征。

1.1.2社會環(huán)境。社會環(huán)境最能體現(xiàn)建筑地域性特點，當?shù)氐慕ㄖL格和建筑文化營造出的建筑環(huán)境影響著節(jié)能改造的風格。

1.1.3技術條件。原有的建筑條件和理念是節(jié)能改造必須要遵循的前提條件，再此基礎上制定改造計劃。

1.2技術分析

1.2.1原有的場地改造。既有辦公建筑特點是使用較多、空間利用較為簡單，使用者非常重視周圍環(huán)境的情況。

1.2.2原有的建筑性能改造。建筑能耗很大程度影響著建筑性能，一般包括建筑的物理環(huán)境、空調(diào)系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)、圍護結構等。性能改造是關鍵性技術，其中空間性能是節(jié)能改造的主要部分。空間性能體系包括整體外形改造、外圍結構、室外環(huán)境、室內(nèi)環(huán)境。另外，還應該重視舒適度，適合人體最佳辦公環(huán)境，包括日照、溫度、濕度、風速等環(huán)境指標。

1.3建筑特點分析

1.3.1平面布局特點平面布局是節(jié)能改造最應該考慮的因素，對節(jié)能改造產(chǎn)生著根本話影響。平面形式一方面是建筑平面的進深尺度，另一方面是單元式和開放式辦公的平面布局。

1.3.2外圍護特點外圍護結構包括厚實型和輕盈型，厚實型特點是采用材料以重質(zhì)量為主，保護建筑內(nèi)部熱量，而輕盈型材料與厚實型選材正好相反，保溫能力差。

1.4節(jié)能改造的設計方案

1.4.1做好設計評估。節(jié)能改造要結合建筑原有條件涉及到建筑的年代、使用時間、結構體系等，遵循當?shù)氐臍夂颦h(huán)境和外部條件。

1.4.2生態(tài)改造。建筑周圍的生態(tài)對使用者有著很大的影響，如周圍綠化改善可以形成周圍小氣候效應，可遮擋陽光、降低風速、吸收二氧化碳、降低噪音等。

1.4.3建筑材料。節(jié)能改造材料選擇宗旨是選擇綠色環(huán)保材料，特點是性能優(yōu)、清潔的生產(chǎn)技術、有益于人體健康、廢棄材料可以再利用等。

1.4.4空間舒適性。室內(nèi)環(huán)境主要包括光環(huán)境、聲環(huán)境、熱工環(huán)境。光環(huán)境包括自然采光、遮陽、人工照明。聲環(huán)境包括音質(zhì)設計和隔音降噪。熱工環(huán)境包括溫度、濕度、輻射等。

1.4.5可再生環(huán)境。主要包括太陽能、地熱能、水循環(huán)、風能等。

2.BIM應用于既有建筑節(jié)能改造

2.1BIM的基本內(nèi)涵

BIM（建筑信息模型）是指在數(shù)字化技術基礎上，設計出虛擬的建筑三維信息，然后通過整合建筑施工中的一些信息，實現(xiàn)高效的設計管理模式。它是集成化的管理體系，模型化的工程項目信息。BIM的特點是三維可視化、信息傳遞無丟失、需要大量合作溝通、精確性的成果輸出。

2.2BIM的優(yōu)勢

2.2.1方案設計虛擬化目前由于建筑規(guī)模大、功能多、空間復雜等特點，僅僅依靠主觀經(jīng)驗完成節(jié)能改造已經(jīng)不現(xiàn)實。BIM技術在制圖、建模等方面功能日趨完善，在節(jié)能改造前期設計上可以發(fā)揮很重要的作用。依托BIM技術實現(xiàn)數(shù)字信息化設計，虛擬化的設計方案直接影響到設計者的創(chuàng)造性視覺思維。

2.2.2優(yōu)化設計流程BIM引入到節(jié)能改造設計中，優(yōu)化設計流程，減少后期施工變動，最大程度降低改造成本。BIM實現(xiàn)節(jié)能改造的設計、分析、模擬一體化，而且BIM軟件之間可以互相兼容，有著一樣的格式和標準，能夠很便捷的實現(xiàn)合同合作，大大提高了工作效率。

2.2.3優(yōu)化了整體性評價節(jié)能建筑需要有一套對應的節(jié)能評價標準，而傳統(tǒng)的評價標準是復雜的定量化分析，很難在整體上實現(xiàn)最有評價。BIM的性能分析可以實現(xiàn)各個模塊關聯(lián)，模擬分析技術集成了各個模塊信息，在整體性評價上有著很大的技術優(yōu)勢，并能及時做出反饋，制定最優(yōu)性價的節(jié)能改造方案和措施。

2.2.4準確評估綜合環(huán)境性能既有辦公建筑在建筑年代、空間特征、地域環(huán)境等因素上有著很大的差異，與當代高質(zhì)量標準的建筑要求，節(jié)能改造前期整體評估就尤為重要，而傳統(tǒng)經(jīng)驗式的評估已經(jīng)不能準確的分析出既有辦公建筑的綜合環(huán)境。BIM可以精準的辦公建筑的各項信息以及環(huán)境特點，在現(xiàn)有建筑條件下把各項信息整合到建筑模型中，更為全面準確的評估既有辦公建筑綜合環(huán)境性能。

2.2.5支持改造設計后的運營工作傳統(tǒng)的設計方式將設計方案交付到施工方，就與設計方脫離關系，在改造施工運營后期很難得到保障。基于BIM的平臺將設計方和施工方有效結合，設計階段就有施工相關人員參與其中。同時，BIM技術的運維管理可以最大程度優(yōu)化改造后建筑的運營節(jié)能，運維管理主要包括空間、資產(chǎn)、維護、公共安全、能耗管理。

3.BIM在既有辦公建筑節(jié)能改造中的應用研究

BIM技術應用于既有辦公建筑節(jié)能改造設計流程如下圖：

3.1協(xié)助建筑現(xiàn)狀分析和評估

首先要依托BIM技術構建信息化平臺，平臺包括建筑和周圍環(huán)境的所有數(shù)據(jù)信息，為后期搭建模型提供基礎，這些數(shù)據(jù)信息也是前期決策設計的主要參考依據(jù)。建筑場地需要實地考察調(diào)研，主要包括地形特征、綠化、氣候等情況，基于BIM采用信息化技術模擬分析場地環(huán)境完成節(jié)能改造，提升建筑的舒適程度。依托BIM平臺分析評估既有建筑現(xiàn)狀信息是制定節(jié)能改造設計的基礎，建筑信息主要包括實體信息和性能信息。實體信息包括尺寸、結構、平面布局、房間特征等，性能信息包括能耗、日照輻射、通風等。基于BIM的建筑模型是一個三維信息建筑模型，涉及環(huán)節(jié)多，建筑信息復雜等特點，主要分為兩種方式：體量化模型和信息化模型。

3.2基于BIM的設計和優(yōu)化

實現(xiàn)基于BIM的節(jié)能改造設計優(yōu)化首先需要將改造策略加入到BIM技術平臺上，根據(jù)關鍵技術要點，需要將場地改造、性能改造、空間優(yōu)化等數(shù)據(jù)信息上傳到技術平臺。

3.3協(xié)助辦公空間的設計和分析

辦公空間是使用人長期利用的空間，屬于耗能空間，對其節(jié)能改造設計就顯得尤為重要。辦公空間改造設計主要包括：光環(huán)境、風環(huán)境、熱環(huán)境等。一般情況既有辦公建筑辦公空間都比較負責，就需要BIM技術平臺將所有分析軟件整合起來，綜合分析辦公空間的所有性能。復合式的改造設計涉及到各項性能參數(shù)，實踐難度較大，需要實時對設計方案進行優(yōu)化調(diào)整，BIM技術明顯提高了工作效率和效能。

3.4設計后運維管理

基于BIM的數(shù)據(jù)平臺還可以利用信息傳遞優(yōu)勢模擬施工，實現(xiàn)設計和施工一體化，主要優(yōu)勢體現(xiàn)在設計方案實踐性強，減少重復施工、優(yōu)化人員設備配置、數(shù)據(jù)精準實現(xiàn)工程量化準確、管理造價有效完善施工進度和運營成本。BIM技術還可以運用于節(jié)能改造后的運營階段，主要體現(xiàn)在后期的信息管理。BIM平臺構建的信息模式優(yōu)點：存儲了改造建筑的全部數(shù)據(jù)信息有利于后期建筑運營維護、結合所有數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)計分析建立大數(shù)據(jù)、結合大數(shù)據(jù)和大量BIM模型可以在構建智慧城市發(fā)揮巨大作用。

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作者：姜雪晨 單位：青島酒店管理職業(yè)技術學院