BIM技術在綠色建筑設計中的應用

許 靈 鈺

(廣州大學建筑與城市規劃學院，廣東 廣州 510403)

傳統建筑業的發展是以能源消耗量大、能源利用效率低且難以循環利用、污染嚴重作為代價的。在傳統的建筑設計過程中，比較重視的是建筑的功能、形式和空間的考慮，而對于建筑節能和影響建筑環境性能的考慮較少。隨著國家節能減排“十二五”規劃的推進,建筑節能顯得愈發重要。綠色建筑順應了節能這一新趨勢，受到行業內越來越多的關注。綠色建筑所追求的是：在建筑的全生命周期內，以最小的環境、能源和資源代價，去營造健康、高效、舒適的建筑環境，達到節約資源，保護環境，減少污染的效果，讓人們與自然和諧共生。其中，節約資源包括節水、節地、節材和節能這四個方面。隨著建筑業的不斷發展，傳統的設計方法已難以滿足現今綠色建筑的要求，對綠色建筑提出新的設計方法是現在要解決的重要問題。

隨著建筑業的發展，BIM技術應運而生。BIM技術，即建筑信息模型(Building Information Modeling)，是目前受到行業內高度關注的一種新建筑技術，它是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數字化信息去仿真模擬建筑物的真實信息。建筑信息模型的主要特點可歸納為五個：可視化，模擬性，協調性，優化性和可出圖性。BIM技術對建筑的模型信息進行全生命周期的管理(如圖1所示)，恰好迎合了綠色建筑注重建筑全生命周期的理念。而且，BIM技術中的綠色分析軟件，能為綠色建筑進行各種節能分析，讓綠色建筑的設計得到優化。綠色建筑的設計需要不同專業對設計進行不斷整合以達到各項綠色標準的要求，這一需求正是BIM技術能夠迎合的，因為BIM技術協作平臺可以讓各專業對設計的整合工作更高效。運用BIM技術讓綠色建筑的設計更加高效和科學，全面提升建筑性能是今后的發展趨勢。

1 BIM技術的國內外研究現狀

BIM從提出到現今逐漸完善，經歷了幾十年的時間。最初，BIM的實踐主要由幾個先鋒國家所引領。這幾個先鋒國家分別是挪威、芬蘭和新加坡，美國也緊隨其后。經過一段時間的發展，BIM技術的應用在美國已經比較普及。美國對于BIM技術的應用現在處于世界前列，對我們國家和其他國家的BIM技術實踐和發展產生很大的影響。如今，BIM技術的應用在國外一部分國家已經十分普及，有些國家對建筑項目有規定必須使用BIM技術，以此來加速推廣BIM技術。

BIM技術作為一種新的技術，BIM平臺能夠為各類型的建筑項目提供更高效的解決方法。BIM技術在國內的起步較晚，雖然已經在國內的一些建筑項目中有所運用，但是各種相關標準的建立還沒達到成熟，所以相對國外一些應用BIM技術較早的國家來說，我們國內的BIM技術的發展還有很長的道路要走。BIM作為一門新技術、一種新理念，它的推廣肯定需要一個較長的過程來實現。現在，我國正在經歷這個過程。

我國的工程建設行業最早在2003年引入了BIM技術，目前在設計公司以及施工單位等都有相關應用。同時，各種BIM技術相關的公司、培訓機構、政府和行業協會等都陸續出現。

BIM技術在中國已經有很多成功的應用，例如：北京奧運會水立方、上海中心大廈、上海世博會德國國家館、上海世博會奧地利國家館、中央音樂學院音樂廳、天津港國際郵輪碼頭、廣州珠江城大廈項目等。

2 BIM技術在綠色建筑設計中的應用

2.1 綠色建筑設計平臺的搭建

傳統建筑設計都是分專業進行的，先進行方案設計，然后是結構設計，接下來進行水電暖通的設計。不同專業的設計人員都是形成自己的專業團隊各自進行設計工作。方案設計階段是由建筑師進行工作，結構設計階段由結構工程師進行獨立的工作，最后由設備工程師負責水暖設備設計。這樣獨立進行工作，每個過程只有一部分的專業人員參與，在決策過程中可能會因為沒有其他專業人員的參與而導致問題的出現，最終導致設計方案不夠準確和完善，而被不斷的推翻重來，嚴重影響到了建筑設計的效率和質量。然而，在運用了BIM技術的綠色建筑設計過程中，各專業的設計人員會參與到設計的每個階段中。基于BIM技術協作平臺，各工種的設計者可以實現更有效的交流，利用自身專業知識提供設計意見，讓設計工作能夠更加順利高效的進行。各個專業相互合作和協調，推動設計的不斷深化。

為了保證設計參與者能夠更好、更高效地參與到設計工作中，設計協作平臺的搭建是非常重要的。BIM技術為綠色建筑設計的各專業人員提供了更高效更科學的技術協作平臺，這促進了專業人員之間對于設計的溝通與合作。設計平臺的建立其實就是為了讓各個專業的人員能夠建立有效的溝通機制，增強項目參與者的合作能力和整體協調整個建筑設計的能力，讓綠色建筑各專業之間更好地協作，從而減少設計中相互沖突的地方，改善傳統設計方法中因為各專業溝通不夠高效導致要反復修改的情況。

在運用BIM技術平臺進行協作的過程中，各個項目參與者的職責必須十分明確，要制定好規章和制度加以規范。不同專業的技術人員的交流和討論的相關會議要提前計劃和落實，以保證協作更高效有序。專業相同的設計人員討論設計方案的時間會比較多，而不同專業的設計人員會間隔一段時間就會互相交流。技術平臺是使綠色建筑設計能夠順利完成的另一項重要保證。

2.2 能量分析軟件的應用

建筑全能耗分析軟件主要由系統、負荷、經濟和設備四個模塊組成。這四個部分相互聯系，組成一個整體。能量分析軟件對建筑模擬有利于推動設計方案更科學、更節能、更經濟。目前在建筑行業應用較多的能量分析軟件有Ecotect Analysis,Green Building Studio,Phoenics,Integrated Environmental Solutions等軟件。這些BIM能量分析軟件是分析綠色建筑的能耗、環境和性能等方面的重要工具。

2.2.1Ecotect Analysis

Ecotect Analysis，即生態建筑大師，是具有建模和分析功能的綜合性模擬軟件。它的分析功能包括：聲環境、光環境、熱環境、日照、太陽轄射、可視度、陰影和反射、建筑能耗和水耗等。Ecotect Analysis功能強大，覆蓋面廣，對于綠色建筑設計前期的性能分析和模擬帶來很大的幫助。在設計前期運用Ecotect Analysis軟件對建筑進行模擬分析，對設計起到積極的指導作用。

Ecotect Analysis是現今歐美國家運用的很多的一個軟件，具有很強的可操作性。這個軟件的操作界面便于人們使用，與建筑設計常用的輔助設計軟件的兼容性好，可以方便對接。用這個軟件做出的模型能夠保存成多種主要的專業分析軟件格式，讓輸出并進行精確的模擬分析變得十分方便。

2.2.2Green Building Studio

Green Building Studio的主要功能是進行建筑整體能耗分析，它是分析水資源和碳排放的重要軟件。這款軟件使用計算引擎去模擬建筑能耗，結合了云計算技術，Green Building Studio能夠高效地處理龐大的數據。它利于信息共享以及與其他軟件相互協作，使得綠色建筑的設計成本被大大降低了。它能為綠色建筑提供準確的能耗分析，讓建筑師創造出更加節能的建筑，并且還能降低成本。強大的文件格式轉換器使得Green Building Studio成為建筑信息模型和能量模擬軟件之間的轉換橋梁。

2.2.3Phoenics

Phoenics軟件是世界上第一套計算流體與計算機傳熱學的軟件，針對建筑與暖通空調專業，英國CHAM公司設置了PHOENICS FLAIR模塊(建筑模塊)。這個模塊專門用于計算模擬室內外通風、通風的舒適度、熱島效應、污染物濃度擴散、空調設計、火災地鐵仿真等。在綠色建筑前期設計中，Phoenics軟件對于通風的模擬可以幫助設計師不斷完善方案的室內外通風性能，為設計帶來科學的指導。Phoenics軟件在國內建筑通風仿真領域非常普及，市場占有率到達80%以上。如圖2所示，是在設計前期用Phoenics軟件對方案進行風壓和風速分析。

2.2.4Integrated Environmental Solutions

Integrated Environmental Solutions是建筑性能模擬和分析軟件，可以模擬和分析日照、光環境、熱環境、流體、設備和造價。這款軟件的設計思想是模塊化設計，只要是使用了同一套集成數據模型，就可以進行各方面的精確的模擬和分析。適應性強和使用靈活是集成化軟件模塊的優勢所在，這個優勢會讓軟件更容易和各種綠色建筑標準相結合以及提出相應評價內容，為綠色建筑設計帶來方便。

除了上述軟件，BIM技術的綠色分析相關軟件還有很多。設計越來越復雜的綠色建筑，多個軟件的相互協作使用已經成為常態，BIM技術中的綠色分析軟件為綠色建筑設計提供了更多科學的分析途徑。

2.3 對綠色建筑進行全生命周期的管理

建筑的全生命周期指的是從建筑的材料與構建的生產、建筑的規劃和設計，建筑的建造、直到建筑建成后的運行維護、最后到建筑的拆除和處理、可循壞的材料的再利用的完整過程。其主要可分為規劃階段、設計階段、施工階段和運營階段四個階段。建筑的全生命周期管理涉及的職能領域很多，分別有進度、成本、質量、采購等，就是參與管理了建筑工程項目的各個階段。

在規劃階段，BIM技術主要應用于建模、預算、場地分析和空間規劃等；在設計階段，BIM技術主要應用于方案設計、可持續評估、工程分析等；BIM技術在施工階段主要應用于材料和場地跟蹤、場地使用規劃、數字化加工等；在運營階段，BIM技術主要應用于資產管理、空間管理、建筑系統分析和場地使用規劃等。對于綠色建筑的形成與發展，BIM技術都能從各個階段對其進行系統幫助。因此，綠色建筑和BIM技術相結合能夠讓綠色建筑的全生命周期得到更好更全面高效的管理。

3 BIM技術在綠色建筑設計中的應用前景及存在的問題

隨著建筑業的不斷發展，傳統的設計方法已難以滿足現今綠色建筑的要求。對綠色建筑提出新的設計方法是現在急需解決的問題。BIM技術為今后綠色建筑設計提供了更加便捷、高效和科學的技術平臺。所以，對于BIM技術在綠色建筑設計中的應用的研究是非?，F實且迫切的。

從目前BIM技術在綠色建筑設計中的應用現狀中可以看出，在這一方面我們還有很長的路要走。主要是現在還沒正式建立起BIM技術在綠色建筑設計中應用的通用機制和流程，一些開始領先思考這部分的公司和個人還在探索當中。但是，BIM技術在綠色建筑設計中的應用前景是非常樂觀的，因為它能帶來綠色建筑設計的一種新的變革。當我們真正形成一種實用的可操作的體系和流程時，這種將BIM和綠色建筑結合起來的技術將會惠及建筑行業，讓建筑行業的綠色建筑設計、建造和維護的工作的效率大大提高，這是值得我們未來去探索和研究的。

現在BIM技術在綠色建筑設計中的應用還只是起步階段，而這種新嘗試必定會帶來很長一段時間的摸索期。而因為BIM技術涉及面很廣，同樣綠色建筑涉及到的內容也很多，所以在探索應用途徑的時候，必須將大量的信息進行分析整合，以尋找出最科學的流程和操作方法，這個過程將會比較繁瑣。而且，BIM技術相關標準在國內還沒有統一，這還需要等到今后BIM技術在國內的發展更加成熟的時候，才能實現相關標準的規范和普及。

[1] 王慧琛.BIM技術在綠色公共建筑設計中的應用研究[D].北京：北京工業大學,2014.

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