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摘要：基于BIM的节能建筑设计指利用相关BIM节能模拟分析软件进行不同深度的模拟分析来指导节能建筑设计。BIM节能模拟分析主要包括综合能耗模拟分析、自然通风模拟分析和日照采光模拟分析，本文重点阐述了基于BIM技术的方案前期设计中建筑布局、朝向、形体设计的应用要点。
1、设计流程概述
建筑节能主要依靠主动式节能和被动式节能两种方式达成：被动式节能主要通过建筑场地设计、合理朝向、形体设计、表皮设计和围护结构材料选择等方式，降低建筑在日照、通风和保温隔热等方面的能耗需求。建筑设计阶段是方案决策的重要阶段，此阶段一方面是建筑主要参数包括形体、空间、平面、表皮等形成的重要阶段，另一方面也是影响建筑节能的关键阶段。
由于前期方案设计，建筑形体与布局尚未确定，如何更高效，准确的找到因地置宜的被动式节能策略，是此阶段设计的重点，以往建筑师往往仅凭职业经验进行设计，虽然能达到部分被动式节能的目的，但未必是最适宜，最高效的节能策略。并且，随着建筑形体功能空间的复杂程度增加，建筑节能仅凭建筑师主观判断或者经验更加难以把握，需要借助计算机软件进行模拟分析，从而帮助建筑师做出正确的判断。
基于BIM的节能建筑设计指利用相关BIM节能模拟分析软件进行不同深度的模拟分析来指导节能建筑设计。BIM节能模拟分析主要包括综合能耗模拟分析、自然通风模拟分析和日照采光模拟分析。而建筑设计不同阶段如图1-1的节能设计就是在不同的建筑物尺度上规避、改善不利物理环境因素，充分发掘、创造有利物理环境的过程。如争取冬季获得较多太阳能辐射，夏季避免过多太阳辐射，冬季避免冷风等。
2.建筑前期节能设计要点
2.1建筑规划布局
2.1.1气候环境条件的获取。
影响建筑布局的因素包括温度湿度、日照采光、风环境和地形条件，其中日照采光和建筑群风环境是建筑布局节能设计两个重要影响因素。运用Ecotect中WeatherTools工具对地域气候特征进行系统分析。对新建项目用地进行地域气候特征分析，通过焓湿图较为直观的分析进一步确定建筑室内外气候的冷、热、干、湿情况，以及距离舒适区的偏离程度，为前期设计提供有效依据（图1）。
根据图1所示广州地所示内容，我们可以得到
以下分析结果：广州的最高温出现在8月，最低温出现在1月；温差较大，湿度较小；夏季该地区主要以高温、低湿天气为主，通过图示可以看出部分采样点落入黄色区域内，远远超出了人体的热舒适范围。经上述分析可知，要保证当地居住环境的热舒适性，夏季要注意遮阳通风措施。
2.1.2建筑群布局日照采光模拟优化
建立场地模型，可以研究场地中建筑主体之间的遮挡影响以及周边场地太阳辐射的情况，从而进行不断优化。利用Ecotect与CFD流体计算分析模拟软件进行分析，可较为精确地计算墙面的累计日照时数及场地遮挡分析结果，比照国家规范对日照时数的要求，确定方案合理性。
2.1.3太阳热辐射分析
太阳热辐射主要是指太阳以辐射形式发射出的功率投射到单位面积上的多少。地面热辐射量的大小影响硬质空间的布置，一些公共设施的选址也受其影响，例如变电站、垃圾池等需要布置在阴凉干燥地带。且绿化植物的种植选择跟太阳热辐射有关，植物大致分为阳生植物和阴生植物，阳生植物可以布置在热辐射较高的区域，阴生植物则相反。
2.2建筑朝向分析
建筑朝向的选择直接影响建筑物的采光照明，合理的朝向可以减少建筑能耗，提高舒适性。利用Ecotect软件，结合相关气象数据，用Weathertool对地区的太阳辐射进行分析(见图2)存在某一个朝向使得全年当中过冷的时间里面得到的太阳辐射最多，在过热的时间里面得到的太阳辐射最少，二者权衡折中的这个朝向就是最佳朝向，然而，由于每个地方的经纬度不同，通风条件也不尽相同，所以最佳建筑朝向并非都是正南的，而是与正南方向有一定的夹角。图中绿线表示冬季建筑受太阳辐射得热最多的方向，细红线表示夏季建筑受太阳辐射得热最多的方向，黄线是根据本地的气候条件综合考虑后得出的最佳建筑朝向（图2）。
2.3建筑形体设计
建筑体量的生成是综合多种多样因素的结果，建筑师在前期设计阶段对于体量设计更多关注场地、功能、空间和构造等因素，而建筑基本体型的设计也是达到节能的有效手段之一。根据项目功能面积等要求建立不同高度的体量进行模拟分析对比，挑选出能耗较小体量为节能体量提供方向性依据；然后对不同高度体量进行风环境模拟分析，以进一步调整造型。
根据建筑用地面积和建筑面积等条件，以及高层建筑的需求设计几种层高，在Vasari中分别建立的高度形体模型，能量计算结果包含建筑的基本信息、能源消耗强度、能源消耗总量等。
经过了Vasari的能量对比分后，选取合适的体量，进行进一步造型设计。建立模型导入到Phoenics中进行风压，风速测试，尤其是高层建筑容易在建筑近地形成强风区，进行近地风环境测试显得尤为重要（图3）。
3、总结
本文的探讨研究更多基于理论分析和课程设计实践应用，缺乏实际工程项目实践运用，因此规避了一些复杂的实际问题。比如在进行方案阶段节能设计时，平面布局的节能设计本文以核心筒为例进行节能模拟分析，但在建筑设计中平面布局的节能设计涉及到更多方面内容。需要更多实践经验来完善基于BIM的节能建筑设计方法。
参考文献：
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