綠色建筑BIM技術應用研究與實踐

馬旭新 劉祥宏 王凱 王晨陽 王彥喆

【摘?要】BIM基于三維的協(xié)同設計模式，設計成果承載大量信息，將給建筑工程各階段的相關方提供全新的價值體驗，如何在實際工程中進行應用成為亟需研究的課題。本文通過對BIM技術在綠色建筑中的應用與實踐，探索BIM技術在綠色建筑中應用方法，為BIM技術在建設行業(yè)的深化應用提供借鑒。

【關鍵詞】綠色建筑;BIM技術;深化審計;高效工作模式;數(shù)據(jù)交換

1.綠色建筑發(fā)展現(xiàn)狀

綠色建筑發(fā)展到今天，其內(nèi)涵不斷拓展，實踐方式也不斷豐富。首先，體現(xiàn)在設計過程中貫穿整合設計理念，它是自然環(huán)境、建筑外墻和建筑體系之間的互動達到最佳化的必要條件。負責規(guī)劃、設計、施工和運營的團隊需綜合研究項目需求、項目地點、建筑用料、建筑構件和施工過程，并研究各項元素之間的整體應用，以達到最佳的節(jié)能效果及降低對環(huán)境構成的影響，這種設計理念有別于傳統(tǒng)的規(guī)劃和設計過程。另外，值得關注的是如何合理應用技術、有效應用技術的問題。在進行綠色建筑設計的同時，不應追求各種技術的堆砌，而應因地制宜對各技術進行可行性分析后，選用經(jīng)濟且有效的適用技術體系，將綠色建筑設計與成本有機結合，使綠色理念真正落到實處，結合項目所在的區(qū)域特點及建筑功能，分析不同的技術組合方案的實施難度和經(jīng)濟性特點，確定經(jīng)濟技術最優(yōu)化的實施策略。

2、BIM技術在綠色建筑設計過程的應用研究

根據(jù)民用建筑的GB/T?50378綠色建筑標準，綠色建筑的評價分為設計評價和運行評價兩大類，其體系包括節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與材料資源利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、施工管理和運行管理七類指標。

1）現(xiàn)狀

在AutoCAD占據(jù)主導地位的時代，只有通過手工輸入的方式將建筑設計數(shù)據(jù)輸入專業(yè)軟件，才能進行能量分析。而操作和使用這類專業(yè)軟件不僅需要有復雜的基本知識，而且還需要專門的程序，必須由訓練有素的工作人員專門操作。在二維傳統(tǒng)的設計模式中，能源效率的計算通常被安排在最后的設計階段，能量分析作為一個象征性的姿態(tài)，對綠色建筑設計的影響不大[1]。

2）BIM技術對于綠色建筑設計的意義

BIM技術的最重要意義，在于它重新整合了建筑設計的流程，其所涉及的建筑生命周期管理（BLM即建筑的生命周期是指：選址、場地改造、建筑設計、建造、運行、維護、翻新和拆除），又恰好是綠色建筑設計的關注和影響對象[2]。其將給綠色建筑設計帶來以下幾個變化和便利：

（1）真實的BIM模型數(shù)據(jù)和豐富的構件信息給各種綠色建筑分析軟件以強大的數(shù)據(jù)支持，確保了結果的準確性。目前包括Revit在內(nèi)的絕大多數(shù)BIM相關軟件都具備將其模型數(shù)據(jù)導出為各種分析軟件通用的GBXML、DXF等格式。

（2）BIM模型的某些特性（如參數(shù)化、構件庫等）使建筑設計及后續(xù)流程針對上述分析的結果，有非常及時和高效的反饋。

（3）綠色建筑設計是一個跨學科，跨階段的綜合性設計過程，而BIM?模型則正好順應此需求，實現(xiàn)了單一數(shù)據(jù)平臺上各個工種的協(xié)調(diào)設計和數(shù)據(jù)集中。同時結合Navisworks等軟件加入4D信息，使跨階段的管理和設計完全參與到信息模型中來。

（4）BIM技術的實施，能將建筑各項物理信息分析從設計后期顯著提前，有助于建筑師在方案、甚至概念設計階段進行綠色建筑相關的決策。

3、BIM技術在綠色建筑設計過程中應用案例

本次研究選擇某研發(fā)中心大樓建設工程為案例，從建筑方案設計到完成綠色建筑深化設計，全程采用BIM技術建模，實踐BIM技術在綠色建筑設計過程中的應用。按照以下步驟實施：

1. 利用Revit?Architecture建立三維建筑模型

本次研究過程中，建模工具采用REVIT軟件建立該研發(fā)中心大樓的三維模型，通過三維建筑模型實現(xiàn)可視化、信息集成等目標。

1. Revit?Architecture與綠色建筑分析軟件之間的數(shù)據(jù)交換

REVITArchitecture與綠色建筑分析軟件之間的數(shù)據(jù)交換主要通過兩種文件格式進行：GBXML格式或者DXF格式文件。

GBXML格式的文件是以空間為基礎的模型，房間的圍護結構包含屋頂、內(nèi)墻和外墻樓板和板、窗、門及洞口，都是以面的形式簡化表達的，并沒有厚度，而且沒有構建的細部。而非房間圍護結構的部分則是通過以外部平面的形式表達的，這些外部平面模型可能在數(shù)據(jù)傳遞的過程中丟失一部分。而DXF文件是詳細的3D模型，建筑構建都是有厚度的。同GBXML文件相比，DXF文件因為其建筑構件有厚度，分析的結果顯示效果會更好一些，故本次研究的BIM與建筑環(huán)境軟件的應用是通過DXF的數(shù)據(jù)交換。

1. 室外風環(huán)境、室外熱環(huán)境、室內(nèi)自然通風模型的建立與交換

在Revit?Architecture中，建筑模型的一個視圖包含很多對象及大量數(shù)據(jù)，根據(jù)需要導出的一個或多個視圖中可見的對象，可以提高導出過程的性能。本次研究采用Phoenics軟件作為綠色建筑分析軟件，Revit?Architecture可通過DXF格式與Phoenics?的進行數(shù)據(jù)交換。

1. 室外日照、室內(nèi)自然采光模型的建立與交換

本次研究光環(huán)境采用ECOTECT軟件，與風熱環(huán)境模型建立一致，光環(huán)境模型同樣可以通過Revit?Architecture將模型導出為DXF格式，與Phoenics?的進行數(shù)據(jù)交換。

1. 綠色建筑深化設計

在綠色建筑分軟件中，完成建模后，設置相應的參數(shù)后，即可進行綠色建筑分析工作。

• 最佳朝向分析
• 日照分析
• 光伏板位置優(yōu)化分析
• 植物配置分析
• 室內(nèi)外風熱環(huán)境分析
• 室內(nèi)自然采光分析

1. 新的高效工作模式

在實際應用案例中，基于BIM技術可以建立更為高效的工作模式。綠色建筑分析結果出來后，在三維模型上進行直接修改，可以方便快捷的直接同步到模擬分析軟件中進行確認，可建立快捷的分析、修改、確認的三步工作模式。在具體作業(yè)方式上可做以下調(diào)整。

• 綠色建筑分析工程師提前介入

采用BIM技術建模后，綠色建筑分析工程師可以在建筑設計整個過程中實時參與設計過程，實時進行綠色建筑分析，第一時間提出修改建議，從而減少返工，提高效率。

• 多專業(yè)協(xié)同工作

采用BIM技術建模后，綠色建筑分析工程師與各個建筑專業(yè)可以基于同一套模型進行快速分析、便捷溝通，實現(xiàn)各個專業(yè)之間無縫對接、高效協(xié)同工作。

4.總結

通過本次應用案例，綜合利用BIM技術和建筑能耗分析進行可持續(xù)性綠色建筑設計，我們研究了BIM應用的成果輸出方式，以及BIM應用過程中各種仿真軟件工具所需的數(shù)據(jù)交互方式，探索了綠色建筑項目的BIM?技術應用的標準和規(guī)范。

本文介紹的BIM技術應用綠色建筑設計的方式和經(jīng)驗，為其他設計團隊和工程團隊提供了如何在綠色建筑設計過程中使用BIM技術的一種方法，將為進BIM技術在國內(nèi)建筑行業(yè)的應用提供一定的理論指導和操作借鑒。

參考文獻

【1】曾旭東，趙昂.基于BIM技術的建筑節(jié)能設計應用研究.重慶大學學報，2006，

28（2）：?33-35

【2】] 2011柏慕培訓.Autodesk?Ecotect?Analysis?2011綠色建筑分析實例.北京：電子工業(yè)出版社，2012，4-8