BIM技術在綠色建筑設計中的優勢

李超剛+李月香

摘 要：有效推動綠色建筑的發展，實現節能減排，是中國建設領域未來發展的重要任務，但綠色建筑設計還存在問題。而BIM技術為綠色建筑的推廣提供了平臺，本文主要闡述了綠色建筑發展中存在的問題，并提出了BIM技術用于綠色建筑的協同性、一致性、高效性、專業性、節能性優勢。

關鍵詞：BIM；綠色建筑設計；建筑行業；評價標準

中圖分類號：TU17 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.050

隨著工業的發展和城市的擴張，在單一追求經濟效益的同時，自然界毫不客氣地予以了懲罰，能源匱乏、環境污染、生態破壞等現象不斷增多。節能減排和修復生態得到了全世界的支持，新政策層出不窮。建筑業相比于其他行業，對能源、水及原材料等資源的消耗過大，因此，建筑業對整個社會的可持續發展具有重大影響。綠色建筑就是順應健康低碳生活、節能環保、可持續發展、響應政府號召和改善人民生活的變革。

我國在20世紀90年代引入了綠色建筑概念，而對綠色建筑的研究始于2001年，起步較晚。近年來，綠色建筑發展迅速，住建部倡導的“綠色住區建設導則”列入中國工程建設行業標準，“綠色住區模式”和“可持續發展綠色住區建設標準”將應用于城市化建設。

1 綠色建筑設計的阻礙

1.1 工程建設體制

我國綠色建筑的起步較晚，且在建筑行業中建筑師普遍缺乏話語權，導致整個建筑行業普遍缺乏科學性。目前，我國綠色建筑的試點不少，大多被用來表現個人政績，而沒有真正實現其意義。

1.2 綠色建筑評價體系不成熟

目前，國際上發展比較成熟的綠色建筑評估系統有英國的BREEAM評估體系、美國的LEED綠色建筑評估體系、德國的生態建筑導則LNB、加拿大等多國參與的GBTool、澳大利亞的建筑環境評價體系NABERS、法國的ESCALE、挪威的 Eco-Profile、日本的CASBEE等。通過具體的評估技術可以定量地描述綠色建筑的節能效果、節水率、減少CO2等溫室氣體對環境的影響、“3R”材料的生態環境性能評價及綠色建筑的經濟性能等指標，因此，可以指導設計，為決策者和規劃者提供依據和參考標準。我國的《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2014）于2015-01-01開始實施，相比于舊版標準，新版標準的改動較多，側重點有所轉移，但對地域的差異考慮不足；對管理程度不夠重視；有些指標量化不足，導致我國認證的綠色建筑與國際水平還有差距，通過軟件節能計算的建筑很難達到理想效果。

1.3 專業協同性不強

設計階段的設計包括建筑、結構、水暖、空調、機電、裝飾等各個專業。對于綠色建筑，還要考慮綠色環保建材的置換問題。在設計過程中，各個專業是獨立進行的，雖然有一定的組織和協調，但溝通起來有障礙，會產生一定的疏漏。

1.4 與施工階段銜接難

工程中比較明顯的一個特點是前期的設計和后期的施工存在偏差，主要原因有以下2個：①很多設計人員缺乏施工生產知識，沒有現場施工經驗，導致設計中頻頻出現施工中根本無法解決的問題；②我國的施工隊伍專業技術水平普遍較低，實際操作的工人幾乎沒經過專業培訓，未能與時俱進，不了解建筑發展的新方向，識圖能力較差，對設計人員設計意圖的理解不夠全面。

1.5 二次綠色不能提前實現

目前，我國綠色建筑的評價是基于2D的CAD輔助設計方案進行的，雖然通過了初次綠色評估指標，但因CAD二維精度的局限性，不能有效量化后期的節能綠化指標，不能實現綠色建筑的二次評估，無法實現真正意義上的綠色建筑。

2 BIM技術在綠色建筑設計中的應用現狀

目前，國內外對BIM最為廣泛的應用是在設計階段，同時，這也是技術應用的關鍵階段。2002年，Autodesk公司提出了建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），是對建筑設計的創新，僅限于學術研究，無法實踐應用。進入21世紀，隨著對BIM技術的不斷研究，全球三大軟件公司都開發了自己的BIM軟件，主要軟件有Digital Progect、Revit、AECOsim等。隨著BIM技術的不斷發展，其已在建筑設計、施工、結構設計、運營、設備管理等建筑工程的多個方面有所應用，且在國際上已得到大力推廣，比如日本建筑中對BIM 技術的應用已經十分廣泛，美國的BIM技術已經應用在了很多的建筑項目中。

在我國，廣聯達、PKPM等軟件都在逐漸完善，并由2D向4D的轉換，但要想使BIM 技術在我國建筑業內全面貫徹實施、協調發展，就目前而言還難以實現。然而，我國計算機輔助設計的環境是相對比較寬松的，單一的在某個階段應用BIM技術還是可行的，即在一些大型設計院的大型項目中采用BIM，比如南水北調工程、上海環球金融中心、北京奧運村空間規劃和物資管理系統、世博文化中心、水立方、德國館和國家電力館等，都是我國應用BIM技術的典范。

3 綠色建筑設計應用BIM技術的優勢

3.1 符合綠色建筑全生命周期的目標

建筑物的能量消耗受到建筑單元形狀及特性、建筑使用模式、設備及內部熱源、居住密度和外部環境等因素的影響，因此，要求綠色建筑的設計應從選址便開始，直至拆除之后建筑廢棄物的處理。BIM對建筑的設計流程重新進行了整合，涉及建筑的整個生命周期，包括選址、場地改造、建筑設計、建造、運行、維護、翻新和拆除，而這些又恰好是綠色建筑設計的關注和影響對象。場地設計階段應先實地考察，再使用BIM，根據場地大小、已有條件、建筑功能、經濟性等分析場地的開發、使用率，從而提高土地使用率；初步設計階段可以使用BIM進行能量分析，再根據建筑的平面布置、體型、外圍結構和材料特點，選擇最優的設計方案；設備設計階段，可以使用BIM的模型，模擬設備的使用狀況，計算材料的需求量，估算用水量、用電量等，可以達到節地、節能、節水、節電、環保的目的。在整個設計階段，可以隨時使用BIM進行建筑能耗分析，為綠色建筑滿足綠色標識要求提供前期保障。

3.2 設計各專業的協同性強

在傳統設計模式中，由于各專業在設計過程中溝通、協作不足，易出現沖突。BIM包括拓撲、物理、幾何等信息，拓撲信息反映了組件之間的相關性，物理信息反映了組件的物理性質，幾何信息反映了建筑三維空間的特點，把建筑項目整個生命周期的所有信息（維護管理、建造過程、施工進度等過程信息）整合到了一個單獨的建筑模型中。使用BIM技術設計時，各專業都是基于同一個模型進行設計活動的，建筑師將成為團隊的召集人，而不是決策者；結構工程師、設備工程師在設計初期階段都將起到更加積極的作用，結構工程師和設備工程師的技術和經驗，甚至專家的咨詢意見，在設計過程中都將加以考慮。使用BIM創建的模型綜合考慮了虛擬建造、功能模擬、性能分析、技術經濟計算等應用的信息需求，以實現BIM模型及信息在后續環節中的充分利用。這種以建筑模型為核心的協作模式，其各專業系統方案之間的空間協調性較好，還可以模擬動態的施工過程，及時發現錯誤，強化了與施工階段的銜接，縮短了設計時間，滿足了綠色建筑不斷發展對設計過程以及技術手段的需求。

3.3 節能分析更加及時、全面

BIM技術代表軟件可提供詳盡、可靠的設計信息和深度的建筑模型細節，所有的信息能直接或經由工業標準格式轉換導入軟件，進而進行能量分析。BIM的應用可以使建筑師在設計中的任意階段、任何時間采用快速的設計方案進行建筑物理環境化的評估，這對建筑的生態節能設計有重大意義。

BIM是一個集成流程，可以在實際建筑建造之前通過數字的方式得到建筑物中的主要功能和物理特征。由于所使用的信息是協調一致的，因此，在實際施工之前，建筑師、工程師、承包商及業主都能夠查看項目建成后的外形及性能，同時，也能進行各個方面的能源性能分析。比如，建立一個BIM基本模型，建筑能耗軟件既能幫助建筑師從整個建筑設計過程來分析節能問題，也能模擬整年每個時刻的建筑和空調系統的能耗和負荷。

4 結束語

隨著綠色建筑、被動式建筑等新興環保可持續發展建筑的提出、推廣，要求建筑設計方法應改變。BIM用于綠色建筑的設計中，可使得工作協同性更好，符合全生命周期節能的目標。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕