Revit 在綠建評價中的應(yīng)用

張大昕，祝 捷，王江飛，陸 義，徐文超 （天津大學(xué)建筑設(shè)計研究院，天津 300073）

Revit 在綠建評價中的應(yīng)用

Application of Revit in Green Building Evaluation

張大昕，祝 捷，王江飛，陸 義，徐文超 （天津大學(xué)建筑設(shè)計研究院，天津 300073）

以一個具體項目為例，介紹Revit在綠建評價中的應(yīng)用方法。分別以信息錄入、明細(xì)表統(tǒng)計、模擬軟件交互分析的方法，將《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》中的條文體現(xiàn)在Revit模型中。將Revit模型應(yīng)用于綠建評價，可以使綠建評價工作的介入時間提前，將綠建評價的結(jié)果隨時反饋給設(shè)計人員，避免了重復(fù)工作。這有助于培養(yǎng)設(shè)計人員的綠建理念，實現(xiàn)真正的綠色建筑設(shè)計。

BIM；Revit；綠色建筑；綠建分析

隨著全球氣候變化加劇及能源成本越來越高，建筑行業(yè)作為傳統(tǒng)的耗材、耗能大戶，壓力也越來也大。綠色建筑節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材，保護(hù)環(huán)境和減少污染的基本理念，日益受到人們的關(guān)注。政府部門也采取積極措施來推動綠色建筑的發(fā)展，并推廣適合本國的綠色建筑評價體系，例如美國 LEED、英國 BREEAM、日本 CASBEE 以及加拿大GBC 等。我國 2006 年發(fā)布了《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(簡稱《綠標(biāo)》)，并得到國家和業(yè)內(nèi)的高度重視和大力推廣。截至 2015 年 1 月為止，全國已有 2 379 個項目獲得綠色建筑設(shè)計標(biāo)識，建筑面積 2.72 億 m2[1]。

另一方面，目前建筑行業(yè)正在經(jīng)歷重大的變革，建筑信息化模型 (BIM) 已經(jīng)在國內(nèi)興起。BIM 提供了一個全新的生產(chǎn)方式，運(yùn)用數(shù)字化的方式來表達(dá)建筑的物理和功能特征，對建設(shè)項目中不同階段的信息實現(xiàn)集成和共享，為項目各參與方提供協(xié)同工作的平臺，提升生產(chǎn)效率，降低成本，縮短工期[2]。此外，國家也在積極推進(jìn)這項工作的住建部已發(fā)文規(guī)定到 2020 年末，建筑行業(yè)甲級勘察、設(shè)計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業(yè)，應(yīng)掌握并實現(xiàn) BIM 與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用。

在建筑設(shè)計中，Autodesk Revit 是目前 BIM 主流設(shè)計軟件之一，其建造的模型中帶有大量的信息。在綠建評價中，需要對建筑內(nèi)多種信息進(jìn)行統(tǒng)計計算或模擬分析，然后根據(jù)《綠標(biāo)》條文進(jìn)行綠建等級評價。國外已有將 BIM 技術(shù)應(yīng)用于綠建評價的研究，國內(nèi)也已開始將 Revit 設(shè)計與綠建評價結(jié)合的研究[3-6]。本文以一個具體項目為例，介紹在設(shè)計過程中，將 Revit 用于綠色建筑評價的方法及應(yīng)用的意義。

1 綠建評價標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)前普遍做法的不足

雖然我國非常重視綠色建筑，但就目前而言，我國的綠色建筑仍處于粗放發(fā)展階段，存在很多問題。首先，綠色建筑師進(jìn)行的是一項跨學(xué)科、綜合性的工作，涉及到非常多的建筑物理學(xué)內(nèi)容，目前以方案和施工圖為主要工作的設(shè)計師對綠色建筑普遍缺乏深入的了解與透徹的認(rèn)知。其次，我國建筑的建設(shè)周期普遍較短，留給設(shè)計的時間非常有限。綠建分析需要多種軟件并且單獨(dú)建模，軟件操作也需要專門訓(xùn)練，設(shè)計人員往往缺少這些能力與時間。

實際上，不少工程的綠建評價工作都是在進(jìn)行到施工圖階段，才由單獨(dú)的綠建評價人員完成的。綠建評價人員往往是根據(jù)設(shè)計成果(如施工圖)，單獨(dú)進(jìn)行統(tǒng)計、計算以及模擬等，再結(jié)合《綠標(biāo)》計算出綠建得分。這個過程更多地是一種獨(dú)立的工作，綠建分析結(jié)果對設(shè)計人員的反饋不足，與設(shè)計脫節(jié)，并未真正融入設(shè)計過程中。這導(dǎo)致了目前比較畸形的狀態(tài)——設(shè)計人員不做甚至不懂綠色建筑；而綠建分析與評價人員不做設(shè)計，只知道分析結(jié)果，卻難以進(jìn)行改進(jìn)。不少工程，為了達(dá)到既定的綠建標(biāo)準(zhǔn)，不得不明顯增加成本，使用一些可以提高綠建評分，但實際上并不節(jié)約和環(huán)保的措施。

此外，由于設(shè)計過程中難免存在多次修改、變更等情況，因此綠建工作也常出現(xiàn)反復(fù)計算、模擬等重復(fù)性工作，工作效率有待提高。

2 目前 Revit 模型的不足

Revit 模型是由含有特定信息的構(gòu)件組成的，其本身帶有建筑、結(jié)構(gòu)及設(shè)備等各專業(yè)的大量信息。更重要的是，在 Revit 中可以非常方便地添加信息。從這個角度來看，Revit 模型在體現(xiàn)綠建信息上具有天然的優(yōu)勢。

但由于BIM在我國仍處于發(fā)展的初期階段，Revit 模型的質(zhì)量參差不齊，特別是多數(shù) Revit 模型的構(gòu)件中缺少《綠標(biāo)》中所需的信息。例如，Revit 中的幕墻族，缺少《綠標(biāo)》中的 4.2.4 條“玻璃幕墻可見光反射比不大于 0.2”這個信息。在建模過程中，設(shè)計人員往往關(guān)注的是如何讓幕墻的表現(xiàn)形式滿足立面的需求，如何便于修改以符合出圖規(guī)范。再如，《綠標(biāo)》5.2.4 條“供暖、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)的各類用能設(shè)備能效指標(biāo)符合 DB/T 29-205—2010《天津市綠色建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定”。這就要求設(shè)備的族中，應(yīng)帶有性能系數(shù) COP、能效比 EER、名義制冷綜合性能系數(shù) IPLV 或者鍋爐的熱效率以及風(fēng)機(jī)單位風(fēng)量耗功率等，而一般的設(shè)備族都缺少這些數(shù)據(jù)。

因此，以這些缺少相應(yīng)的綠建信息的構(gòu)件族搭建出來的 Revit 模型，在用于綠建評價時并不比傳統(tǒng)的 CAD 圖紙更有優(yōu)勢，仍需要綠建評價人員重復(fù)進(jìn)行統(tǒng)計分析工作。所以，在創(chuàng)建構(gòu)件族時，應(yīng)該把這些綠建評價所用的信息加入其中，但這在短期內(nèi)很難實現(xiàn)。就筆者所接觸的模型文件中，目前 Revit 中族多數(shù)來自 Revit 軟件中自帶、設(shè)計人員自建以及為數(shù)不多的廠家制作的族文件。族庫制作人員對綠建評價可謂一無所知，制作出的族文件多數(shù)只具備外觀、尺寸和設(shè)備專業(yè)的一些主要參數(shù)，幾乎不會帶有《綠標(biāo)》中所需的信息。

然而，由于 Revit 中添加信息非常方便，在族文件普遍缺失綠建信息的情況下，設(shè)計人員可以在建模過程中補(bǔ)充這些信息，以方便用于綠建評價。

3 Revit 與《綠標(biāo)》的結(jié)合

在 Revit 模型中體現(xiàn)綠標(biāo)所需的信息，首先需要對其進(jìn)行逐條梳理和分類，將評價標(biāo)準(zhǔn)中的自然語言轉(zhuǎn)換為 Revit軟件可以識別的信息。結(jié)合 Revit 軟件的特點，對《綠標(biāo)》分析后發(fā)現(xiàn)，可以將各個條文分為 3 類。

本文以天津大學(xué)北洋園校區(qū)的恐龍博物館為例(圖1)，具體說明 Revit 在綠建評價中的應(yīng)用的方法。本建筑位于天津市津南區(qū)，樓層為 4 層，建筑高度 22.45 m，建筑面積 5 198.70 m2；主要用于存放恐龍化石及配套辦公用房等。

圖1 恐龍博物館Revit模型

3.1 定性條文——Revit中錄入綠建信息

《綠標(biāo)》中的概述性、人為判斷或者由第三方提供評估報告來判斷的條文，例如 4.1.1 條“項目選址應(yīng)符合所在地城鄉(xiāng)規(guī)劃，且應(yīng)符合各類保護(hù)區(qū)、文物古跡保護(hù)的建設(shè)要求”。是《綠標(biāo)》的控制項，需要根據(jù)“環(huán)境影響評估報告”來判斷是否達(dá)標(biāo)。Revit 模型不能直接用于這些條文的評價，更不能替代評估報告的作用，但可以將評估報告的結(jié)論以信息錄入的方式錄入 Revit 模型中，方便隨時查看。

新建一個名為“綠建信息”的共享參數(shù) txt 文檔(如圖2所示)，用于存儲 Revit 模型中的綠建信息；然后在 Revit模型中添加“項目參數(shù)”，將 4.1.1 條分組為“綠色建筑屬性”，添加到 Revit 模型的“項目信息”中(如圖3 所示)。用同樣的方法，可以把《綠標(biāo)》中相似的條文，錄入到 Revit 模型中。

圖2 txt 文檔存儲《綠標(biāo)》評價信息

圖3 《綠標(biāo)》4.1.1條添加到 Revit 模型的項目信息

3.2 定量分析——Revit 中綠建信息的統(tǒng)計與分析

《綠標(biāo)》的部分條文是以數(shù)值、比例值為評價標(biāo)準(zhǔn)的。例如是 4.2.1 條中的“人均居住用地指標(biāo)”和“公共建筑容積率”、4.2.3 條中的“地下建筑面積與地上建筑面積的比率”這些需要統(tǒng)計與計算的信息，也是傳統(tǒng)的綠建評價工作的主要內(nèi)容，需要進(jìn)行統(tǒng)計與計算。在 Revit 中，這些數(shù)據(jù)可以用明細(xì)表功能實現(xiàn)。

此外，《綠標(biāo)》的部分條文，需要統(tǒng)計的信息來自族文件中。例如 4.2.14“合理規(guī)劃地表與屋面雨水徑流，對場地雨水實施外排總量控制”。不同材質(zhì)的地表(屋面)有不同的徑流系數(shù)，但一般的地表(屋面)的族文件都缺少這項信息。所以，在 Revit 建模過程中，以共享參數(shù)的方式，將“徑流系數(shù)”這項信息，添加到 Revit 模型的地形和屋頂中(如圖4 所示)；再用明細(xì)表進(jìn)行統(tǒng)計，并根據(jù)項目所在地的年降雨量(天津年均降雨量 540 mm)計算出地面徑流量(如表1 所示)。

圖4 徑流系數(shù)添加到Revit模型中

表1 恐龍博物館地表年徑流量統(tǒng)計

用同樣的方法，把其他《綠標(biāo)》評價所需的信息添加到Revit 模型的族文件中。例如將綠建信息分別添加到窗、風(fēng)機(jī)及變壓器的族文件中(圖5)。有了這些含有綠建信息的族文件，Revit 模型建好之后，即可用明細(xì)表直接給出統(tǒng)計結(jié)果，不用再由專門的人員進(jìn)行綠建評價工作。此外，在設(shè)計過程中，設(shè)計人員也可以隨時用明細(xì)表對模型進(jìn)行檢查，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)。

圖5 含有綠建信息的窗、風(fēng)機(jī)和變壓器族文件

3.3 模擬分析——Revit 模型與分析軟件的交互

除信息錄入與統(tǒng)計計算外，《綠標(biāo)》中還有部分條文是以日照、流體及能耗等分析軟件的模擬分析結(jié)果為判斷標(biāo)準(zhǔn)的。例如對 4.1.1條，需要模擬建筑的日照情況及對周圍建筑的影響；對 4.2.5 條，需要模擬場地內(nèi)噪聲情況；對4.2.6 條，需要模擬分析冬季(及過渡季、夏季)典型風(fēng)速和風(fēng)向條件下，建筑周圍人行區(qū)的風(fēng)速、風(fēng)壓、渦旋等。

這些分析軟件種類繁多，對于綠建評價工作，國家并沒有指定具體的模擬軟件。就筆者單位而言，綠建模擬軟件有光模擬的 Ecotect、風(fēng)模擬的 Phoenics、能耗模擬的Green Building Studio。一般的綠建評價中，需要在各模擬分析軟件建模，再進(jìn)行模擬分析；部分模擬軟件可以使用SU、3DS 等模型導(dǎo)出的文件。但若建筑形體復(fù)雜，在軟件交互過程中很難保證信息傳遞的完整性與準(zhǔn)確性。

Revit 模型可以導(dǎo)出 DXF、gbXML、FBX 等多種格式的文件。導(dǎo)出的文件在導(dǎo)入 Ecotect 時，基本可以保證信息的完整與準(zhǔn)確及構(gòu)件識別良好(圖6)。稍作修改與設(shè)置，即可進(jìn)行模擬分析。

圖6 Revit 模型導(dǎo)入 Ecotect

對于風(fēng)環(huán)境模擬，Revit 模型基本不能與 Phoenics 軟件進(jìn)行交互。Phoenics 不能識別模型構(gòu)件的坐標(biāo)，也不能識別較為復(fù)雜的模型。為了避免重復(fù)建模，筆者采用了綠建斯維爾的風(fēng)環(huán)境模擬軟件 Vent 2016。該軟件在 Revit 2016 的插件，可以將 Revit 模型導(dǎo)出(圖7)，并完整、準(zhǔn)確導(dǎo)入其分析軟件，不用重復(fù)建模。在與模擬軟件的交互后，可以把模擬分析結(jié)果以信息錄入的方式，反饋至 Revit模型中，方便查看。

圖7 Revit 模型導(dǎo)入綠建斯維爾風(fēng)模擬軟件 Vent 2016

4 結(jié) 語

隨著社會對環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排的要求越來越高，綠色建筑已經(jīng)逐漸成為一種標(biāo)配。綠建評價的工作越來越多、要求越來越高。傳統(tǒng)的綠建評價工作模式已經(jīng)越來也不適用，綠色建筑應(yīng)成為各專業(yè)設(shè)計師的基本理念。

根據(jù)《綠標(biāo)》的內(nèi)容和 Revit 軟件的特點，以信息錄入、明細(xì)表統(tǒng)計和軟件模擬分析 3 種方式，把 Revit 用于綠建評價中，這在初期的確會明顯增加工作量。但有了幾個項目的積累后，可以將包含了綠建評價信息的 Revit 文件做成模板，在以后的項目中，不用再逐條添加綠標(biāo)條文，只要正常建模與設(shè)計即可。將綠建評價工作從施工圖階段提前到設(shè)計階段，促進(jìn)設(shè)計人員以綠色建筑的理念進(jìn)行設(shè)計，并不會顯著增加工作量。此外也可以將存儲《綠標(biāo)》條文共享參數(shù)的 txt 文檔用于其他項目的 Revit 模型中，進(jìn)行綠建評價。就目前情況而言，這是一種切實可行且較為方便的一種操作方法。

將 Revit 模型和綠建評價結(jié)合，可以在兩方面促進(jìn)綠色建筑的推進(jìn)。首先，綠色建筑逐漸變成設(shè)計人員的一種共識。在包含綠建信息的 Revit 模板上進(jìn)行設(shè)計建模過程中，綠色建筑的理念和信息一直伴隨著設(shè)計人員。其次，這個綠建評價的工作方法，并不會明顯增加設(shè)計人員的工作量。不管是綠建信息錄入，還是模擬分析，設(shè)計人員用的都是同一個 Revit 模型。就整個工期而言，甚至減少了單獨(dú)的綠建評價人員的工期，也避免了信息在不同人員之間傳遞過程中的失真。更重要的是，設(shè)計人員做出的綠建，才是真正的綠建。

當(dāng)然，筆者提出的這種 Revit 在綠建評價中的應(yīng)用方法，也有不少有待改進(jìn)的內(nèi)容。例如，在需要根據(jù)環(huán)境(規(guī)劃)評估報告錄入的信息中，Revit 模型也應(yīng)提供一些具有參考價值的信息，而不僅僅依據(jù)評估報告。在明細(xì)表統(tǒng)計中，筆者認(rèn)為，根本的解決方法是建立綠色建筑構(gòu)件的族庫，而不僅僅是在項目中把綠建屬性的信息賦予構(gòu)件。限于水平，這些問題仍有待解決。在與模擬軟件的交互中，歐特克公司已經(jīng)在將整合分析軟件放到 Revit 中，例如 FormIt 360 和Insight 360，但效果如何還有待實踐檢驗。筆者認(rèn)為將模型和分析整合到一個軟件體系中，是未來的發(fā)展趨勢。

[1] 李晨楠,張金月. 基于BIM的綠色建筑設(shè)計評審系統(tǒng)初探[J]. 項目管理技術(shù),2016(1):55-59.

[2] 劉凱英,田慧峰. 基于《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》的綠色建筑設(shè)計流程優(yōu)化[J]. 施工技術(shù),2014(4):60-62,74.

[3] 程斯茉.基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計應(yīng)用研究[D].長沙:湖南大學(xué),2013.

[4] 章帥.基于BIM技術(shù)綠色建筑環(huán)境性能評價[D].南京:南京林業(yè)大學(xué),2014.

[5] 李驍. 綠色BIM在國內(nèi)建筑全生命周期應(yīng)用前景分析[J]. 土木建筑工程信息技術(shù),2012(2):52-57.

[6] 盧琬玫.BIM技術(shù)及其在建筑設(shè)計中的應(yīng)用研究[D].天津:天津大學(xué),2014.

TU50

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1674-814X(2017)01-0016-04

2016-09-12

張大昕，現(xiàn)供職于天津大學(xué)建筑設(shè)計研究院。作者通信地址：天津市南開區(qū)鞍山西道192號。郵編：300073。