王异 王晓磊

摘 要：基于BIM技术的绿色建筑设计是当前中国建筑业发展的大趋势。可以预见随着BIM技术及各类绿色设计软件的进一步完善，以BIM可持续设计技术为核心的绿色建筑设计必将获得更加广泛的推广和普及。

关键词：BIM技术；暖通绿色设计；应用

1 引言

绿色设计在评价体系中是非常重要的一个环节，将BIM技术应用在暖通绿色设计各个阶段，利用BIM技术的诸多优势，通过模拟建筑的风、光、热、声四大建筑环境，有效控制建筑的布局和物理环境情况，不仅有利于建筑师全面、准确、有效的设计出高质量的绿色建筑，也为国家推动绿色建筑健康快速的发展提供了有力的技术支持和保障。

2 BIM技术分析

BIM技术作为一种应用于工程设计建造管理阶段中的数据化工具，可通过参数模型整合各种项目相关信息，在项目设计开发的全生命周期过程中实现数据信息的共享与传递，使设计方案更为科学与合理。BIM技术由ChuckEastman于1975年首次提出，并开始逐步应用于各个行业领域，对提高设计质量、优化设计效果起到了非常重要的作用。

3 BIM技术在暖通绿色设计中的应用

3.1 建筑能耗分析

基于BIM技术仿真模拟分析建筑能耗，特指建筑的运行能耗，即人们日常用能，如采暖、空调、照明、炊事、洗衣等的能耗。整个过程透明化，各参与方通过3D数字信息模型就可以事先模拟建筑物任意构件变换后所产生的能耗。能耗分析结果可以用各种各样的色彩图表直观表达出来，也可导出动画，提高可读性。

3.2 风环境分析

基于BIM技术的室外风环境模拟可以准确地对不同的建筑布局方案进行风环境的模拟分析比较，从而设计出合理的建筑布局方案。而且，通过模拟建筑外环境的风流动情况，可以获得各单体建筑周围的空气流动情况以及建筑表面风压分布和风压系数的分布，借助这些信息可进一步指导建筑内的自然通风设计。建筑内部自然通风方式、机械通风的气流组织是否合理等问题，也可利用CFD模拟软件进行分析。模拟建筑在外窗全部开启的情况下，其室内通过自然风压形成的室内气体流动，对其建筑室内的自然通风状况进行预测，为建筑功能布局、窗口位置提供合理化建议，并为内部通风系统提供节能策略。此外，通过确定风口布置、风口形式以及风量等设计参数设定模型计算参数，对室内机械通风的气流组织情况进行分析，根据气流流向、流速、流量分布等数据，分析通风空调方案的合理性及方案优化比选。

3.3 声环境分析

将BIM模型数据导入声环境模拟软件对建筑声环境进行模拟，通过建筑表面内部的噪声分布、噪音等声线图、声强线图等可为建筑物布局、道路规划的合理性、隔声屏障设置等提供科学的技术分析依据，得出建筑周边噪声分布情况、优化围护结构隔声设计等。对声音品质要求较高的工程项目（如剧院、演播厅、音乐厅等），需要对建筑室内音效和音质进行精确的计算，通过声仿真模拟软件得出的室内等声线云图、声强分布图，混响时间测算数据等，确定方案的合理性以及优化其外部几何形体、内部空间布局及高度、看台设计等。

3.4 热能环境分析

基于BIM技术室内热环境分析主要研究太阳辐射、围护结构传热传湿、人为释热等因素对室内热环境的影响。通过仿真模拟，得出室内温度场、矢量场等结果，用于确定建筑遮阳方式、建筑保温材料与保温形式、验证室内通风空调方案的合理性等。也可以用来模拟建筑群夏季典型日不同时刻的室外平均温度与来流温度，从而计算建筑群的平均热岛强度。

4 案例分析

4.1 工程概述

以某建筑工程为例，建筑总面积56324㎡，总高度为25.3m，地上5层地下1层，建筑主体部分主要包括教学楼、学生宿舍、办公楼等，其中，所占面积最大的学生宿舍。地下1层为冷热源机房，并安装有2台地源热泵机，一台额定制热量为290kW，一台额定制冷量为280kW。

4.2 暖通空调设计方案

（1）冷热源。一方面，学生宿舍、餐厅、沐浴室。要求系统可以夏季供冷，设计为多联机空调来提供所需冷负荷；冬季供暖则由锅炉房提供二次供水，水温度为94℃/73℃，经过熱转换器后，所提供的二次热水供回水温度降低为85℃/60℃。另外，为满足实际应用需求，还就学生宿舍屋面设置多肽太阳能热水集热器。另一方面，办公楼、教学楼。此部分区域冷热源设计，主要选择为地源热泵系统提供，可以满足实际应用需求。（2）负荷计算。暖通空调运行时将会产生冷热负荷，在对负荷进行计算时，需要应用专业软件，如常见的DeST能耗计算软件，来对不同区域供冷、供热实际负荷进行计算。就该项目来说，运行负荷最大区域为教学楼，空调/供暖面积为1245W/m3，计算后负荷设计为117kW；负荷最小为餐厅和淋浴室，空调/供暖面积为132.5W/m3，计算后负荷设计为45kW主要受建筑面积大因素决定。（3）设计方案。在针对学校不同区域进行暖通系统设计时，需要根据实际需求来分析，对于不同区域来说，系统性能设计上存在较大差异。例如餐厅区域设计，需要注意循环风功能要求，应设计新风系统，注意风机管盘的协调作用。而在对教学楼区域进行设计时，要保证空调系统以及供暖设备可以满足实际应用需求，要求空调系统具有定风量全空气热回收性能。并且要设置两种供暖系统，即散热器供暖和地板辐射值班供暖。同时，学生宿舍作为起居主要区域，在设计时要注意空调与散热器供暖的协调设计，以满足实际应用需求，且不会造成能源浪费为目的。与学生宿舍有较大区别的教室办公楼，可以选择应用多联机空调系统，与供暖系统保持一致，满足日常供暖需求。

4.3 技术特点

①绘制方法。与二维设计中利用线不同组合，以及辅助文字、数字形式表达管线、设备投影关系不同，在应用BIM技术对管线、设备实际位置以及相互间连接方式进行表现时，除了线以外还包括点和面，可以更全面和完整的展示暖通空调系统特点。②表达方法。二维设计方法主要是听过线不同组合与叠加方式，在二维投影内展示阀门、管道轮廓以及设备轮廓线等位置信息，并辅助文字、数字等，对相关高度、尺寸等信息进行补充。而BIM技术的应用，可以直接选择管道、设备模型，并根据实际要求建立管道尺寸、高度与相关三维信息模型，表现形式更为明确，有助于施工人员更好的理解和掌握设计要点，降低施工作业难度。

4.4 设计效果应用

BIM技术来对暖通空调系统进行设计，建立三维可视化BIM模型，经过管线设计、BIM专业模型、碰撞报告等，并用过专业碰撞检查和校核，在模型中确定各区域管线、设备，可以更直观的表达管线连接与交叉方式。

5 结语

绿色建筑是在全寿命期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。基于BIM技术的绿色设计，即建筑设计工作基于建筑信息模型（BIM），结合当地气候条件，强调从设计初始阶段便依靠设计、评估的决策循环迭代流程，进行建筑效能分析，来产生符合环境效益的最佳设计方案，最终达到追求环境可持续发展的目的。

参考文献：

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[2] 梁小波.BIM技术在暖通空调设计中的应用[J].建材与装饰，2016（38）：105～106.

[3] 林波.BIM技术在暖通空调设计中的应用[J].江西建材，2016（15）：36+40.

[4] 安宇.BIM技术在暖通空调设计中的应用初探[J].黑龙江科技信息，2016（23）：23.