BIM技术在建筑照明设计中的应用展望

1 BIM技术简介
BIM是BuildingInformationModeling(建筑信息模型)的简称，是利用数字技术，表达建设项目几何、物理和功能信 息，以支持项目生命周期中的建设、运营、管理决策的技术、方法或过程。用BIM技术建立起来的项目信息模型称为BIM模型。它包含了建筑物所有的几何信息 和非几何信息(如材料的物理性能、构件的价格等等)。具体来说，BIM技术的优势主要体现在以下四个方面:

(1)可视化
在目前的建筑设计环境下，建筑的相关图纸只是各个构件在图纸上采用线条来绘制表达，尽管有建模软件做出的效果图可以使人们对建筑外观有感官了 解，但涉及到构造形式和系统管线等就不能够直接以三维形式呈现，需要专业人员结合平面图纸来想象。采用这种方式常出现图纸间对应不上的错误，并且不能够较 好地观察建筑内部各单元的关系。而BIM提供了可视化的思路，运用BIM软件，设计师可以创造“所见所想即所得”的虚拟建筑模型，它不仅包含建筑体的三维 外观模型，还包括水暖电等设备系统的三维模型，在设计的任何阶段，都可以随时看到各个部分的设计效果。

(2)模拟分析
二维CAD绘制的图纸永远无法进行智能化的分析和模拟，往往需要在相关的分析软件中单独建模计算，这将耗费大量时间，并且模型粗糙会使计算产生 误差。而运用BIM技术创建的信息模型中包含着全部的数据信息，因此将模型导入到基于BIM技术的分析模拟软件中，即可进行结构分析、热工性能分析、管道 冲突检验、防火安全检验、能量分析、规范检验等。不仅省时，而且保证了数据的准确性，优化了设计方案。

(3)多专业协同设计
由于建筑信息模型包含了建筑中的所有信息参数，因此建筑各工种(建筑师、结构工程师、设备工程师等)都可以基于此模型进行协同设计。例如设备专 业人员可以将建好的设备部分的信息模型上传到核心数据模型中，然后利用相关软件来进行碰撞检测，发现设计冲突后，反馈给相关专业的设计人员，及时进行修 改。

(4)图纸生成与关联修改
基于CAD的设计图，图与图之间没有信息联动，一张图纸的错误常常会导致大量图纸的逐一修改，工作量大而繁琐。BIM技术则可避免这一现象，设 计的中心是模型而不是图纸，此时图纸只是同一个模型中的数据从不同角度的表现，因此在任意视图中的修改都会直接反应在模型中，从而在其他视图中得到自动更 新，这极大的减少了修图改图的工作量，提升了设计效率。

2 BIM技术应用于建筑照明设计的必要性
2.1 外在推动
BIM技术最早是为建筑设计服务的，经过近些年的发展，BIM对建筑业带来的变革已经成为不争的事实。它对建筑设计的成本预算、场地分析、能量 分析、能耗分析、规范验证、三维协调等方面都有着创新性的提高，在美国、欧洲、日本等地区已经相当普及。近几年，BIM在国内的发展速度也可谓惊人，住房 和城乡建设部印发于2011年的《2011～2015年建筑业信息化发展纲要》中提出，“十二五”期间，基本实现建筑企业信息系统和加快建筑信息模型的普 及应用。合理的政策和良好的发展环境为BIM在建筑照明设计中的应用提供了可能性。

与此同时，越来越多的设计院正在将设计平台由二维CAD转向BIM，可见其已经成为了未来建筑设计发展的趋势。如今的BIM，其内涵与刚提出时 相比，已经大大丰富了，不仅是建筑设计专业，给排水、暖通、电气等建筑的子专业都从BIM技术中受益，甚至风景园林专业也在思考能否将BIM技术引入其 中。在如此强大的外力推动下，建筑照明同样作为建筑系统中的一个子系统，也应该紧跟潮流，探索BIM技术是否能为其服务。

2.2 内在需求
除外在的推动力外，行业内在的需求也是BIM进入建筑照明行业的重要理由。而探索内在需求就应该考虑照明设计中存在哪些BIM可以解决的问题。总的来说，现有设计环境中BIM技术对照明设计的提升有如下几个方面。

(1) 图纸修改
同建筑设计类似，照明设计者也饱受图纸修改的困扰。而BIM技术基于一个总体的信息模型，如前所述，只要在任意视图中将模型修改，就会自动反映到所有的图纸中，使得设计师可以将更多的时间和精力用在设计上，而不是画图、改图上。

(2) 信息化
以往编制设计相关的各项报表时，一般需要根据CAD文件进行测量和统计，之后借助excel等软件制作报表，这样的工作非常繁琐、易错。并且一 旦修改图纸，所有数据都需重新统计。而信息是BIM技术的核心，与传统建模软件建立的模型相比，BIM模型最大的特点就是携带信息。因此BIM模型也可以 理解为一个信息库，可以提供实时可靠的报表清单，例如灯具选型表，配电盘明细表等等。如果设计修改，报表中的信息也会随之自动修改，既省时省力，又保证设 计的准确性。

(3) 一体化
在照明设计中，设计师要严格遵循相关的设计规范要求，例如照度水平、眩光要求、能耗指标等。很多照明计算软件可以较准确的计算相关的物理量，但 是在目前的二维CAD设计环境中，只能将图纸导入照明软件中作为参照底图使用，之后根据底图再次建模、置入灯具后计算。因此一些设计师为了节省时间，常常 凭经验计算，这样就不能保证设计的规范性。除计算外，照明设计最后还要向业主提供夜景效果图，目前国内的效果图制作主要有两种方法:第一是用三维建模软件 例如3DMAX建立模型，之后置入光源文件，通过渲染生成效果图;第二种方法是用photoshop等软件直接将建筑日景的效果图改为夜景效果。关于第一 种方法，建模依然是件费时间的事情，尽管建好的模型可以导入照明计算软件中继续使用，但放置的光源却无法识别，需要重新放置，对于规模较大的项目来说，依 然费时费力。而第二种方法，需要设计师对光有较好的感觉和想象力，才能准确在PS中选色，而能做到图上色彩与实际用灯准确一致的少之又少，所以往往图与实 际效果有差距。由于BIM模型包含了设计案中的信息，例如光源、建筑表面材质的光学属性等信息，因此它既能像传统CAD设计那样出照明平面图，还可以直接 渲染，或者将模型导入到基于BIM技术的照明计算软件中，进行计算，实现照明设计出图、计算、渲染等相关步骤的一体化。

(4) 三维化
在目前的照明设计中，效果图只能反映某一个角度或者某一个区域内的照明情况，无论对于设计师还是业主来说，在项目竣工前都无法准确了解项目区域 内的全部情况。而BIM技术是一种全三维的技术，通过它可以向人们展现一个立体全面的虚拟光环境，设计师可以看到每个区域的照明情况，以便发现问题及时修 改方案，实质上提高了照明设计的质量。此外，通过这种全三维的设计模式，可以直接看到照明系统的模型，为设计的深入和之后的施工都提供了便利。

3 BIM技术在建筑照明设计中应用的可能性

要判断BIM技术能否在照明设计中应用，首先应该选择合适的软件作为工具，通过实践来论证其可能性。
AutodeskRevit是Autodesk公司的系列产品之一。在最新的版本中，其不再分为面向建筑专业的 RevitArchitecture、面向结构工程专业的RevitStructure、面向机电专业的RevitMEP三个软件，而是将他们的功能集中 于一个软件，即Revit2013。本文选择该软件作为主体平台软件，重点研究其MEP部分在照明设计中起到的作用。

目前国内在照明计算方面较常用的软件主要有:广泛应用于学校、设计部门的DIALux;少数大专院校和少数几个较专业的设计公司中使用的AGI32;建筑设计行业中进行建筑物理性能评估最常见的软件———Ecotect。

经过对Revit软件的研究以及它在照明设计方面的表现，可以说以目前的设计环境和软件水平来说，还无法 实现照明设计的全部BIM化。但在政策、潮流和行业自身需求的推动下，将BIM技术应用于照明设计是必要的，也是必然的。随着Revit软件的进一步发展，定会成为未来BIM时代照明设计的主流设计工具，得到越来越多设计机构和设计人员的认可，最终实现建筑照明设计的 全部BIM化。

4 现存的问题及解决方案
目前的情况下，在照明设计中使用BIM技术主要存在如下几个问题:
(1) 对硬件的要求较高。对于习惯使用CAD进行绘图的人来说，Revit软件的运行速度和绘图的流畅度与CAD仍有很大差距，尤其当项目规模较大时，通常打开模型就需要十分钟或更长时间。

(2) “族”是Revit中构成项目模型的基本构件，是一个包含通用属性参数集和相关图形表示的图元组。与“图层”在CAD中的作用相似，族是 Revit软件中的一个重要概念。墙体，门窗，甚至图纸标注都是一个个族文件。在照明设计中所需要的灯具，开关，配电盘等也都是以族的形式出现。例如在灯 具族中，包含了灯具的外形尺寸、配光曲线、功率、光通量、色温等信息，以满足出图，计算，渲染等需求。但是Revit软件自带的电气专业族数量太少，且多 是按国外的标准而做，例如开关的符号就不符合国内的规范要求，因此很多不适用于国内的工程设计。几乎每个项目都要根据实际情况创建若干族，占用很多时间。 而如果仅依靠设计师个人的力量创建符合我国实际情况的族库，难度很大。

(3) Revit软件是一个综合的设计软件，因此与博超、鸿业等专门服务于电气及照明设计的软件相比，其功能还有待加强，例如灯具沿墙布置、矩形均布等等均无法实现。仅依靠一笔一划，一个一个的布置，效率较低。

(4) 接口问题。Revit自身提供的照明计算无法满足设计要求，势必需要专业照明计算软件DIALux的配合，而如果软件间的接口问题不能解决，那么BIM技术在照明设计中能发挥的作用也会大大降低。

(5) 目前BIM技术出图所占照明专业出图的数量仍处在较低的水平。其中设计说明、图例表、配电系统图、节点详图等图纸还无法绘制。而数目繁多 的设备元器件等，由于族库、辅助绘图工具不足等原因，仍只能表达到设计方案层次，无法做到施工图深度。以目前BIM软件的成熟度，仍然需要使用CAD作为 辅助。若要解决上述问题，使得BIM技术可以在照明设计中使用，主要有以下几点解决方法:

(1) 加快Revit软件的普及。Revit的应用情况也是影响BIM发展的一个很重要因素，它作为新兴的BIM软件，其普及肯定会有一个过 程。在CAD依然风行而Revit还未根深蒂固时，出现不被所有人热衷的情况是很正常的。加强Revit专业人才的培养是加快其普及的重要途径。

(2)建立族库。在照明设计中，每个项目都要根据实际情况灵活选择合适的灯具，如果灯具厂家能在目前提供IES配光曲线文件的基础上，进一步提供适用于Revit的灯具族文件，那么对于照明设计的BIM化将会起到强力的推动作用。

(3)增强Revit软件的功能或开发相关的辅助程序。Revit作为平台软件，不可能在每一个细节问题上都做到尽善尽美。基于CAD平台上的二次插件的开发，使得CAD的绘图效率和智能程度都得到了大幅提升，在设计院和学校都被广泛使用。因此对于目前的Revit来说，急需相关辅助程序的出 现，提高软件的实用性。

(4)解决接口问题。目前基本上所有的建筑类分析软件都具备了CAD的接口，因此对于BIM接口的开发也只是时间问题。只有当各类分析软件都具备了与BIM软件的接口之后，才能将BIM虚拟模型的优势充分发挥。

5 展望
综上所述，虽然目前还无法实现照明设计的全部BIM化，有很多的问题需要解决，但正如本文开头所述，将BIM技术应用于照明设计是必要且必然 的。随着BIM技术的进一步发展，相应问题会逐一解决，未来基于BIM技术的照明设计步骤应分为项目准备，创建电气设备族，放置相关设备，电力系统创建，照明计算，照明渲染和编制图纸，最终实现建筑照明设计的全部BIM化，摆脱传统设计模式的束缚。