辦公建筑節(jié)能改造中BIM的應(yīng)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(shù)，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(shù)應(yīng)用于既有辦公建筑節(jié)能改造。

[關(guān)鍵詞]BIM；既有辦公建筑；節(jié)能改造

目前城市建設(shè)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(shù)層面、改造設(shè)計還是以經(jīng)驗為主、設(shè)計實施是從上而下的單向傳遞等。因此應(yīng)該在既有辦公建筑節(jié)能改造中采用實證性設(shè)計方法和信息化技術(shù)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(shè)計建筑方案首先考慮的就是自然環(huán)境，包括當(dāng)?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(dāng)?shù)氐慕ㄖL(fēng)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(fēng)格。

1.1.3技術(shù)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(chǔ)上制定改造計劃。

1.2技術(shù)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(jié)構(gòu)等。性能改造是關(guān)鍵性技術(shù)，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(jié)構(gòu)、室外環(huán)境、室內(nèi)環(huán)境。另外，還應(yīng)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(fēng)速等環(huán)境指標(biāo)。

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(yīng)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(jié)構(gòu)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(shè)計方案

1.4.1做好設(shè)計評估。節(jié)能改造要結(jié)合建筑原有條件涉及到建筑的年代、使用時間、結(jié)構(gòu)體系等，遵循當(dāng)?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(yīng)，可遮擋陽光、降低風(fēng)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(shù)、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(shè)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?zé)崮?、水循環(huán)、風(fēng)能等。

2.BIM應(yīng)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(shù)基礎(chǔ)上，設(shè)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(shè)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(shè)計虛擬化目前由于建筑規(guī)模大、功能多、空間復(fù)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(shù)在制圖、建模等方面功能日趨完善，在節(jié)能改造前期設(shè)計上可以發(fā)揮很重要的作用。依托BIM技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字信息化設(shè)計，虛擬化的設(shè)計方案直接影響到設(shè)計者的創(chuàng)造性視覺思維。

2.2.2優(yōu)化設(shè)計流程BIM引入到節(jié)能改造設(shè)計中，優(yōu)化設(shè)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)的節(jié)能評價標(biāo)準(zhǔn)，而傳統(tǒng)的評價標(biāo)準(zhǔn)是復(fù)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(guān)聯(lián)，模擬分析技術(shù)集成了各個模塊信息，在整體性評價上有著很大的技術(shù)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(zhǔn)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(dāng)代高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)確的分析出既有辦公建筑的綜合環(huán)境。BIM可以精準(zhǔn)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(zhǔn)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(shè)計后的運營工作傳統(tǒng)的設(shè)計方式將設(shè)計方案交付到施工方，就與設(shè)計方脫離關(guān)系，在改造施工運營后期很難得到保障?；贐IM的平臺將設(shè)計方和施工方有效結(jié)合，設(shè)計階段就有施工相關(guān)人員參與其中。同時，BIM技術(shù)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(yīng)用研究

BIM技術(shù)應(yīng)用于既有辦公建筑節(jié)能改造設(shè)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(shù)構(gòu)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(chǔ)，這些數(shù)據(jù)信息也是前期決策設(shè)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(shù)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(shè)計的基礎(chǔ)，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(jié)構(gòu)、平面布局、房間特征等，性能信息包括能耗、日照輻射、通風(fēng)等?；贐IM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(fù)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(shè)計和優(yōu)化

實現(xiàn)基于BIM的節(jié)能改造設(shè)計優(yōu)化首先需要將改造策略加入到BIM技術(shù)平臺上，根據(jù)關(guān)鍵技術(shù)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(shù)平臺。

3.3協(xié)助辦公空間的設(shè)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(shè)計就顯得尤為重要。辦公空間改造設(shè)計主要包括：光環(huán)境、風(fēng)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(fù)責(zé)，就需要BIM技術(shù)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(fù)合式的改造設(shè)計涉及到各項性能參數(shù)，實踐難度較大，需要實時對設(shè)計方案進行優(yōu)化調(diào)整，BIM技術(shù)明顯提高了工作效率和效能。

3.4設(shè)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(shè)計和施工一體化，主要優(yōu)勢體現(xiàn)在設(shè)計方案實踐性強，減少重復(fù)施工、優(yōu)化人員設(shè)備配置、數(shù)據(jù)精準(zhǔn)實現(xiàn)工程量化準(zhǔn)確、管理造價有效完善施工進度和運營成本。BIM技術(shù)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(gòu)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(jié)合所有數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)計分析建立大數(shù)據(jù)、結(jié)合大數(shù)據(jù)和大量BIM模型可以在構(gòu)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(shù)學(xué)院