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(diǎn)介紹BIM在節(jié)能改造中的各種優(yōu)勢(shì)，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(diǎn)是新建和改造兼有，對(duì)既有辦公建筑的節(jié)能改造越來(lái)越多，但是在改造過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了很多問(wèn)題：改造依賴(lài)建造師主觀性較強(qiáng)忽視技術(shù)層面、改造設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)為主、設(shè)計(jì)實(shí)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(shí)證性設(shè)計(jì)方法和信息化技術(shù)來(lái)完成這項(xiàng)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(jì)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(shì)特征、濕度、降水等特征。

1.1.2社會(huì)環(huán)境。社會(huì)環(huán)境最能體現(xiàn)建筑地域性特點(diǎn)，當(dāng)?shù)氐慕ㄖL(fēng)格和建筑文化營(yíng)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(jì)劃。

1.2技術(shù)分析

1.2.1原有的場(chǎng)地改造。既有辦公建筑特點(diǎn)是使用較多、空間利用較為簡(jiǎn)單，使用者非常重視周?chē)h(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(hù)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?？臻g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(diǎn)分析

1.3.1平面布局特點(diǎn)平面布局是節(jié)能改造最應(yīng)該考慮的因素，對(duì)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(jìn)深尺度，另一方面是單元式和開(kāi)放式辦公的平面布局。

1.3.2外圍護(hù)特點(diǎn)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括厚實(shí)型和輕盈型，厚實(shí)型特點(diǎn)是采用材料以重質(zhì)量為主，保護(hù)建筑內(nèi)部熱量，而輕盈型材料與厚實(shí)型選材正好相反，保溫能力差。

1.4節(jié)能改造的設(shè)計(jì)方案

1.4.1做好設(shè)計(jì)評(píng)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(shí)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?chē)纳鷳B(tài)對(duì)使用者有著很大的影響，如周?chē)G化改善可以形成周?chē)夂蛐?yīng)，可遮擋陽(yáng)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(diǎn)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(yáng)、人工照明。聲環(huán)境包括音質(zhì)設(shè)計(jì)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(yáng)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(jì)出虛擬的建筑三維信息，然后通過(guò)整合建筑施工中的一些信息，實(shí)現(xiàn)高效的設(shè)計(jì)管理模式。它是集成化的管理體系，模型化的工程項(xiàng)目信息。BIM的特點(diǎn)是三維可視化、信息傳遞無(wú)丟失、需要大量合作溝通、精確性的成果輸出。

2.2BIM的優(yōu)勢(shì)

2.2.1方案設(shè)計(jì)虛擬化目前由于建筑規(guī)模大、功能多、空間復(fù)雜等特點(diǎn)，僅僅依靠主觀經(jīng)驗(yàn)完成節(jié)能改造已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)。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(jì)上可以發(fā)揮很重要的作用。依托BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信息化設(shè)計(jì)，虛擬化的設(shè)計(jì)方案直接影響到設(shè)計(jì)者的創(chuàng)造性視覺(jué)思維。

2.2.2優(yōu)化設(shè)計(jì)流程BIM引入到節(jié)能改造設(shè)計(jì)中，優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，減少后期施工變動(dòng)，最大程度降低改造成本。BIM實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造的設(shè)計(jì)、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(shí)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(píng)價(jià)節(jié)能建筑需要有一套對(duì)應(yīng)的節(jié)能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，而傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是復(fù)雜的定量化分析，很難在整體上實(shí)現(xiàn)最有評(píng)價(jià)。BIM的性能分析可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊關(guān)聯(lián)，模擬分析技術(shù)集成了各個(gè)模塊信息，在整體性評(píng)價(jià)上有著很大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并能及時(shí)做出反饋，制定最優(yōu)性價(jià)的節(jié)能改造方案和措施。

2.2.4準(zhǔn)確評(píng)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(píng)估就尤為重要，而傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)式的評(píng)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(xiàng)信息以及環(huán)境特點(diǎn)，在現(xiàn)有建筑條件下把各項(xiàng)信息整合到建筑模型中，更為全面準(zhǔn)確的評(píng)估既有辦公建筑綜合環(huán)境性能。

2.2.5支持改造設(shè)計(jì)后的運(yùn)營(yíng)工作傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式將設(shè)計(jì)方案交付到施工方，就與設(shè)計(jì)方脫離關(guān)系，在改造施工運(yùn)營(yíng)后期很難得到保障。基于BIM的平臺(tái)將設(shè)計(jì)方和施工方有效結(jié)合，設(shè)計(jì)階段就有施工相關(guān)人員參與其中。同時(shí)，BIM技術(shù)的運(yùn)維管理可以最大程度優(yōu)化改造后建筑的運(yùn)營(yíng)節(jié)能，運(yùn)維管理主要包括空間、資產(chǎn)、維護(hù)、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(jì)流程如下圖：

3.1協(xié)助建筑現(xiàn)狀分析和評(píng)估

首先要依托BIM技術(shù)構(gòu)建信息化平臺(tái)，平臺(tái)包括建筑和周?chē)h(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(jì)的主要參考依據(jù)。建筑場(chǎng)地需要實(shí)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(chǎng)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(tái)分析評(píng)估既有建筑現(xiàn)狀信息是制定節(jié)能改造設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，建筑信息主要包括實(shí)體信息和性能信息。實(shí)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(gè)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(diǎn)，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(jì)和優(yōu)化

實(shí)現(xiàn)基于BIM的節(jié)能改造設(shè)計(jì)優(yōu)化首先需要將改造策略加入到BIM技術(shù)平臺(tái)上，根據(jù)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，需要將場(chǎng)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(tái)。

3.3協(xié)助辦公空間的設(shè)計(jì)和分析

辦公空間是使用人長(zhǎng)期利用的空間，屬于耗能空間，對(duì)其節(jié)能改造設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。辦公空間改造設(shè)計(jì)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(tái)將所有分析軟件整合起來(lái)，綜合分析辦公空間的所有性能。復(fù)合式的改造設(shè)計(jì)涉及到各項(xiàng)性能參數(shù)，實(shí)踐難度較大，需要實(shí)時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)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(jì)后運(yùn)維管理

基于BIM的數(shù)據(jù)平臺(tái)還可以利用信息傳遞優(yōu)勢(shì)模擬施工，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和施工一體化，主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在設(shè)計(jì)方案實(shí)踐性強(qiáng)，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(shí)現(xiàn)工程量化準(zhǔn)確、管理造價(jià)有效完善施工進(jìn)度和運(yùn)營(yíng)成本。BIM技術(shù)還可以運(yùn)用于節(jié)能改造后的運(yùn)營(yíng)階段，主要體現(xiàn)在后期的信息管理。BIM平臺(tái)構(gòu)建的信息模式優(yōu)點(diǎn)：存儲(chǔ)了改造建筑的全部數(shù)據(jù)信息有利于后期建筑運(yùn)營(yíng)維護(hù)、結(jié)合所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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