基于信息化技術的綠色建筑助推智慧城市發展

文｜本刊記者 萬曉曦

將綠色元素融入到傳統的建筑中，實際上是一個復雜的技術過程，它是一項系統工程，橫跨多學科，涵蓋全專業，并且需要全過程控制。

智慧城市的概念很大、含義也很廣，涉及到方方面面。但是隨著科技的進步，以及我們在智慧城市方面的探索和實踐，它的內涵還將繼續延伸和擴展。但是無論怎么演變，城市總是離不開建筑的，建筑在整個智慧城市的發展中起到一些關鍵的作用。智慧城市的未來發展將是走節約、智能、低碳、新型城鎮化道路，實際上，智慧城市的發展思路與綠色建筑理念不謀而合。

綠色建筑指的是在建筑的全生命周期內，最大限度地節約資源（節能、節地、節水、節材）、保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

基于BIM的綠色建筑解決方案

隨著2013年頂層設計的綠色建筑行動方案發布，我國綠色建筑發展面臨著新局面、新成就。對此，北京綠建軟件有限公司技術總監聞學坤總結到：“一是國家宏觀政策密集發布；二是地方微觀政策積極跟進，很多地方都出臺了地標、政策，甚至比國家層面更為嚴格的新建綠色建筑標準、政策；三是獲得綠色建筑星級的項目數量大幅提高，相關數據顯示，截止2015年1月，累計2538個項目獲綠建標識，設計標識2379項，建筑面積為2.72億平方米；運行標識159項，建筑面積0.2億平方米。”

將綠色元素融入到傳統的建筑中，實際上是一個復雜的技術過程，它是一項系統工程，橫跨多學科，涵蓋全專業，并且需要全過程控制。尤其是建筑環境的模擬是一個復雜的過程，需要依賴于計算機，因此解決方案必須科學、可靠、高效。當然，在研究解決方案時不得不面對幾個難點，一是數據斷點問題；二是設計院的存量圖紙，這些圖紙已經包括全部的工程信息，能否可以利用；三是成本控制問題；四是本地標準。基于上述難點，由此也會提出一些問題，比如說建模與計算分析能否一體化？三維建模需要從頭開始嗎？能“一模多算”嗎？需要改變習慣嗎？支持中國的標準規范嗎？

對此，北京綠建軟件有限公司提出了二維三維一體化技術路線，就是用二維操作習慣，獲得包含BIM思想的三維信息模型。基于BIM的綠色建筑解決方案，采用模型共享技術，在不同專業和軟件之間實現一模多算；上游接受主流建筑圖紙的2D或3D文件，如天正、斯維爾，包括犀牛和3dmax等異形模型，下游輸出模擬結果，報告、彩圖、表格等；通過GBXML接口輸出給其他綠色建筑分析軟件，實現廣泛的信息模型復用價值。

聞學坤表示：“一個對等的一流模型有單體模型和總圖模型組成。熱工類分析，例如節能設計、能耗計算、暖通負荷等只需要單體模型不需要考慮周圍的結構；熱島分析、室外風場則只需要總圖模型；而光環境分析，例如日照、采光分析以及風環境分析，例如室內風場等則需要用完整的模型，即單體模型和總圖模型。”

綠色建筑模擬技術與應用

在綠色建筑設計中，建筑的物理環境是重要內容，它包括建筑的室內、室外以及風環境、光環境、熱環境、生物環境等等。在新版《綠色建筑評價標準》 GB50378-2014 中，高度重視建筑環境與模擬技術，相關條款包括控制項 6條、評分項 93分、附加項 3分。如果全部采用最高分，大約可拿到20～22分，一個一線的綠色建筑只需要50分，占了40%。所以模擬技術的重要性體現在很多方面，其中包括階段成本，而模擬技術、模擬項幾乎是不需要增加成本。

風環境模擬分析。在風環境中，按照不同的季節有不同的指標，冬季由于風不利，因此要求在現場中風速小于5m/s，并且風速放大系數＜2倍（1.5m標高）；對于建筑物來說，迎背風面壓差≤5pa ，這主要是克服冷風滲透。在夏季過渡季由于風有利，所以在人活動區不出現漩渦和無風區（＜0.2m/s無風，＜5%ok）；外窗50%開啟部分風壓＞0.5pa ，這樣有利于自然通風，這一數據可以通過輸出的外窗壓力表進行直接判斷；改善通風占的比重很大，室內自然通風模擬，居建 — 開啟面積/地板面積，5～10%，公建 — 主要功能房間平均換氣次數≮2次/h的面積比。其中玻璃幕和外窗開啟面積比，僅設玻璃幕墻，透明部分可開啟面積比例，5～10%；僅設外窗，可開啟面積比例達到，30%～35%；玻璃幕墻+外窗，取兩項的平均值。

光環境模擬分析主要有兩大方面，一是日照分析，二是采光分析。日照分析方面，建筑規劃布局要滿足日照標準，且不降低周圍建筑的日照標準；住區公共綠地要有1/3的面積滿足日照的要求；公建戶外視野部分，要達到通過外窗看到室外自然景觀，無明顯視線干擾。采光分析方面，主要功能房間居建窗地比要達到五分之一或者六分之一；公建采光系數達標率要達到60～80%，比例不同，分值不同。主要功能房間有合理的控制眩光措施，內驅采光系數滿足要求的面積比要達到60%以上；地下采光平均采光系數要達到5%到20%。

聞學坤具體解釋到：“通過單體日照可以計算居住性空間外窗的日照時間，在單體的房間施工圖中，各種信息都齊全，所以可以直接進行分析。同時，我們還可以得到住區公共綠地日照率，有效的公共綠地要達到1/3的面積滿足日照的要求。”

公建視野分析方面，當人們站在室內，只要能看到室外天空，哪怕看到一點都算有效。視野率指的是在室內參考平面上的一點，可看到的天空半球的面積比例；計算主要功能房間視野率大于 0%的面積比例是否達到70%，作為判斷是否具有良好的視野。

日照分析可以用來輔助設計，比如全景日照和表面輻照分析，可以用來輔助太陽能利用的設計，計算出集熱器擺放的最佳位置。地面輻照分析還可以輔助總圖規劃，使人的活動區盡量避開輻照強的地區，而景觀以及水井都盡量安排在輻照強的地方。

熱環境模擬分析包括節能設計、結露驗算、隔熱檢查、熱島分析。其中節能設計部分，建筑節能標準中強制性條文的規定；圍護結構熱工性能優于國家現行相關建筑節能設計標準的規定：一是圍護結構熱工性能比節能標準規定值，提高幅度達到5%、10%或20%；二是供暖空調全年計算負荷降低幅度達到5%或10%或15%。

聲環境模擬分析包括場內聲環境、噪聲級、隔聲性能。場內聲環境方面，場地內環境噪聲符合現行國標《聲環境質量標準》GB 3096的有關規定；噪聲級方面要求主要功能房間的噪聲級達到國標《民用建筑隔聲設計規范》GB 50118中的低限值和高限值的平均值，或達高限要求，此外，主要功能房間的隔聲性能良好。

總結來說，綠色建筑技術選用原則一是因地制宜，二是被動優先，主動優化，三是技術創新，節能環保、易實施、易維護，最后要經濟適用，控制增量成本，靜態回收期控制在4～5年。