“双碳”背景下BIM 技术在绿色建筑设计中的应用探究

引言

在当下科学技术及信息技术支持下，BIM 技术日渐成熟，应用BIM 技术进行绿色建筑设计，一方面可以缩短设计及建设周期，提升整体设计质量，更高效应对油田地面工程的建设需求；另一方面，可以减少甚至消除对环境的不利影响，提高建筑节能效果，达到国家对绿色建筑的要求。将BIM 技术推广应用到油田地面建筑节能设计中，可以同国内当下建筑设计领域的思潮接轨，进一步推动油田建设项目的信息化及标准化。

1 概念

建筑信息模型（BIM 技术）本质上属于一类完善信息模型，利用数字化、可视化形式来归集表达建筑工程全寿命周期内所形成的各类相关数据。从施工管理层面来看，也可把BIM 技术视作现代管理手段，向管理人员提供多元化信息服务，如施工信息查询、施工过程在线监测、质量安全隐患辨别预警、工程量自动统计。

2BIM 技术应用优势

BIM 技术在建筑设计过程中的运用具有突出价值。首先，在建筑性能评估层面，BIM 系统能够对影响绿色评级的关键要素进行量化分析，包括日照辐射量、能源消耗率以及可再生建材使用比例等核心指标。其次，在能耗优化方面，该技术通过建立数字化模型，可精准调控室内通风效率、自然采光强度以及气流组织形态，同时可结合环境心理学原理，实现建筑能耗的最小化配置。最后，在设计创新维度，基于BIM 平台的实时模拟功能，设计师能够在方案构思阶段就完成全年日照轨迹分析和微气候模拟，这种将可持续理念与技术手段深度融合的模式，为绿色建筑设计开辟了新路径。BIM 技术支持实时信息共享与即时反馈，让任何设计更改均可立即反映在模型中，并促使团队成员迅速响应与调整。

3BIM 技术的绿色建筑优化设计

3.1 能源模拟分析

基于BIM 技术的能源模拟分析是绿色建筑设计中实现能效优化的核心手段。BIM 模型集成了建筑的几何信息、材料特性、建筑物功能与环境因素，使得能效模拟能够覆盖建筑设计的各个阶段。在建筑设计初期，基于BIM 平台，设计团队可以进行详细的能效分析，评估建筑外立面、围护结构、窗体以及其它系统的能耗表现。基于BIM 的热负荷模拟可以精准计算建筑不同部位的热损失与热得益，从而为外围护结构的材料选择、窗户位置与大小等设计决策提供数据支持。同时，BIM 平台能够与 EnergyPlus、IESVE 等能效分析软件无缝对接，实时更新建筑设计数据，自动计算建筑的能源需求、能源负荷曲线、空调负荷和采暖负荷等关键指标，帮助设计人员在不同设计方案中进行能效对比，优化系统配置与能源使用方式。在建筑内部，基于 BIM 的能源模拟还能够对建筑的暖通空调（HVAC）系统进行动态优化，模拟系统的运行状态和各个环节的能效，从而发现并解决系统过度设计或不足的现象，调整设备容量、管道布局和风道设计，以实现建筑能源使用的最优化。BIM 技术还可以结合动态仿真技术对建筑物全年不同季节的能效进行预测，为建筑的节能设计提供科学依据。

3.2 基于BIM 技术的协同设计技术

协同设计是BIM 技术的重要优势之一。在绿色建筑节能设计中，需要设计师、施工人员和运营管理人员之间的紧密协作。BIM 技术通过建立建筑的三维模型，并将各类信息迭代到模型上，实现设计师、施工人员和运营管理人员之间的信息共享和传递。通过BIM 模型，设计师可以与其他专业人员进行协同设计，提高设计效率和质量。同时，施工人员和运营管理人员可以利用BIM 技术进行施工模拟和运营维护模拟，优化施工流程和运营维护计划。

3.3 开发建筑设计量化分析数据库

依据绿色建筑的特点和要求，对建筑进行设计，应围绕建筑日照、风环境、热环境以及声环境四方面内容，构建用于分析相应数据、具有广阔存储空间的莲花分析数据库。在该数据库中，建筑日照分析依托BIM 技术，对项目场地冬至日、夏至日等重要事件节点，以一天或多天为时间段的日照情况进行分析，从而研究项目所在地理位置的光照动态变化规律，将分析结果以可视化形式呈现后，确定项目日照路径，为后续建筑间隔光照、建筑内部光照设计提供数据支持；风环境与热环境主要记录空气龄、风速以及风压变化情况，用于设计建筑室内空间，保障室内空气流通性，确保营造适宜的室内温度条件；声环境分析涉及声线数量与强度之间的逻辑关系，在现场获取声源数据后，依据地势高差、交通量、点声源位置等信息，对身环境进行立面评估，确定接收点声压级，从而让声环境与其他设计要点相互协调。

3.4 建筑全生命周期管理系统硬件设计

施工图设计是由设计到施工的过渡程序，也是将设计方案付诸实施的重要步骤。施工图纸作为现场施工的重要参考依据，需要准确表达项目的设计意图及设计结果。利用BIM 技术的可出图性，能够基于三维模型的整合与链接，生成平面图、立面图、剖面图、大样图等施工图纸。图纸间相互关联，实时改动，大幅提升了出图效率及设计质量。该系统由 3 个主要层级组成：交互层、业务逻辑层和数据层。用户通过在交互层的网络浏览器中输入系统地址即可进入系统首页，而业务逻辑层则提供了系统的操作界面。在此界面中，用户可以访问基于BIM 平台的进度管理模块，该模块旨在优化施工进度，确保施工活动按照预定计划进行。数据层则负责存储大规模的建筑施工数据。当用户下达进度管理指令时，进度管理模块将依托数据库管理模块提取必要的数据，并应用BIM 技术优化的施工进度管理方法来制定合理的进度控制计划，对建筑进度进行管理。基于BIM 的数据管理模块：BIM 数据管理模块负责存储和管理BIM 数据。源数据库是BIM数据的中心，其中包含了大型建筑的三维和二维信息，支持BIM 数据调用和存储。系统的其他组件通过BIM 数据应用接口与此模块交互。BIM 进度控制模块利用BIM 技术的建筑施工进度管理优化方法来实现建筑全生命周期管理。该方法整合了进度控制和进度信息管理两种应用流程，并且确保进度管理控制信息对分包商、总承包商、监理、业主、设计师、勘察人员和供应商等关键角色可见。

3.5 绿化布局优化

绿化布局优化是指合理配置植物与绿地，实现建筑与自然环境的有机结合，提升建筑的生态性能与可持续性。BIM 技术能够整合建筑周边的地形、气候、风向、太阳辐射等因素，进行精确的绿化布局分析。设计师可以模拟不同绿化方案对建筑热环境、空气流动和生物多样性的影响，从而制定最适合当地环境与建筑功能的绿化方案。BIM 可以帮助确定植被的种类、分布及种植密度，并结合建筑的热负荷分析与空气流动模拟，优化绿化带的配置，确保其能够有效降低建筑周围的热岛效应，提升局部微气候的舒适性。

结语

当前处于“碳达峰”关键期，绿色建筑成为建筑业主流发展方向。BIM技术可以应用于绿色建筑设计的各个环节，控制建筑物的物理环境及布局，提高资源整体利用率，优化设计方案。加强BIM 技术在绿色建筑设计中的有效应用，有助于提升设计效率及设计质量，推动绿色建筑可持续发展。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB/T50378—2019 绿色建筑评价标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2019.

[2]华建民，杨阳.建筑信息模型及应用[M].重庆：重庆大学出版社，2022.

[3]龙志平.绿色建筑设计和绿色节能建筑探究[J].绿色建造与智能建筑，2024（9）：31-34.