BIM在綠色建筑中的應用

(吉首大學張家界學院 湖南 張家界 427000)

一、前言

(一)綠色建筑概述

由于我國人口基數(shù)大，建筑消耗面積占世界前列，綠色建筑成為近年來建筑界研究的新方向。綠色建筑的定義為：在建筑的全壽命周期內，最大限度地節(jié)約資源(節(jié)約能源、節(jié)約土地、節(jié)約水資源、節(jié)約材料)，保護環(huán)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。[1]需要在建造及使用過程中，減少對環(huán)境的污染，利用可再生的環(huán)保資源，避免過度使用資源，以及對環(huán)境的破壞。使人們的生活環(huán)境兼顧健康與環(huán)保兩方面。

(二)BIM技術概述

建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)是近幾年建筑界熱捧的新名詞，是以建筑工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎，進行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息[2]。BIM以三維數(shù)字技術為基礎，在設計階段，對建筑結構及內部各構建進行優(yōu)化。而使用階段，通過數(shù)字化技術的支持，提供與真實建筑相似度極高的信息庫，對整個項目進行了數(shù)字化表達。

二、BIM技術對綠色建筑設計的影響

BIM技術顛覆了傳統(tǒng)的建筑設計模式、工程造價模式和施工模式。它的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術提供完整的與實際情況一致的工程信息庫。BIM應用于項目全壽命周期的不同領域，可以稱其為建筑領域的一次革命[3]。美國國家建筑科學研究院下屬的美國國家BIM標準項目委員會(the National Building Information Model Standard Project Committee-United States，NBIMS-US)也在2007年12月發(fā)布了美國國家BIM標準的第一部分，主要包括信息交換和開發(fā)過程等方面的內容，明確了BIM過程和工具的各方定義、相互之間數(shù)據(jù)交換的編碼，使不同部門可以開發(fā)充分協(xié)商一致，更好地實現(xiàn)協(xié)同[4]。綠色建筑的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地。

三、BIM技術在綠色建筑設計中的應用

(一)前期規(guī)劃階段

1.選址。利用BIM軟件結合GIS技術，模擬真實環(huán)境中的街道，綠化，日照信息，能精準選擇優(yōu)良的居住環(huán)境。減少了在城市規(guī)劃，經(jīng)濟因素等方面的前期調研成本。

2.環(huán)境影響。模擬出建筑造型，通過數(shù)據(jù)分析得出大概的能源消耗，環(huán)境影響等信息，得出綠色建筑整體性的量化分析。及時在場地的選擇、建筑的朝向、對環(huán)境的影響等方面進行優(yōu)化。

(二)方案設計階段

BIM技術將建筑模型以三維模式立體展示出來，使各專業(yè)間能進行更為直接明了的交流，各方意圖更直觀地表達出來。建筑師通過BIM來對建筑的布局造型、通風采光、熱傳導、人體工學、聲學、色彩等內容進行修改。工程師可以通過BIM技術對地基基礎、結構體系、結構構件和外立面進行優(yōu)化設計，達到節(jié)材效果。由于能夠將管線數(shù)據(jù)集成至BIM軟件中，該技術有效在設計階段解決許多大型項目中出現(xiàn)的管線問題。

(三)施工建造階段

在BIM技術全周期中，使用頻率最高的階段即是施工建造階段。BIM技術主要應用于該階段的模型檢查、施工可視化、碰撞檢查和工程量技術等方面。設計師可通過BIM技術，實時對建筑的效果、質量、預期功能進行完整性檢驗。并且實時對綠色建筑的能耗，對周邊環(huán)境的影響，進行分析。

BIM還可以提供一個綠色建筑評估體系，通過將BIM與物聯(lián)網(wǎng)結合，將傳感器與終端控制器連接起來，對建筑物進行健康監(jiān)測，利用云計算平臺，將每層建筑能耗計量與節(jié)能管理系統(tǒng)組合起來，形成一個總的管理系統(tǒng)，方便住戶及物業(yè)人員進行操作管理。

(四)運營維護階段

BIM技術通過整合項目基本訊息，可在后期運營維護階段對綠色建筑的相關數(shù)據(jù)進行不間斷的分析，提供各類相關的訊息與數(shù)據(jù)。滿足了后期運營階段的信息需求。建筑能耗分析直接關系到綠色建筑的實際效果，國內目前常用的分析軟件有DOE.2、Energy Plus、DeST和PKPM等，其中以中國建筑科學研究院的PKPM軟件最為常用由于建設項目所處的現(xiàn)實環(huán)境復雜多變，每個項目的功能各不相同，而這些軟件在形式、功能、操作、系統(tǒng)模型假設和適用對象上均不盡相同，使用單位在軟件的選取上存在一定困難；其次，這些軟件存在一定的缺點，比如分析結果的準確性與現(xiàn)實數(shù)據(jù)相差較大，即使對同等條件下的同一棟建筑采用不同的分析軟件，其分別得到的結果也存在很大差異；第三，幾乎所有的軟件都存在一定的局限性，例如大部分軟件沒有嵌入節(jié)能設計標準，即使嵌入節(jié)能設計標準的PKPM軟件也存在一定的局限性，如果建筑外形是曲面的，PKPM也只能通過直線連接的方式來得到，分析模型不夠精確[5-7]。

而目前絕大多數(shù)BIM軟件都有將其模型數(shù)據(jù)導出為統(tǒng)一格式，并將數(shù)據(jù)共享給各種分析軟件使用的功能。為之后的分析計算，減少了大量中間步驟。給各類分析軟件的使用提供了捷徑，減少資源浪費。[8]

四、結語

BIM技術已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢，它為綠色建筑設計過程中的建筑材料、建筑能耗、建筑環(huán)境等的計算和評估提供了分析依據(jù)，有效實現(xiàn)合理利用土地、材料，降低能源消耗，降低噪聲、光能、風能等對環(huán)境的污染程度，同時還可以通過對生態(tài)環(huán)境指標的分析與評估，提出一套完整的降低能耗與合理有效利用自然能源的方案，為實現(xiàn)“節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地”，環(huán)保，實用性這三項綠色建筑評價標準提供了強有力的技術支撐。隨著BIM研究和應用的不斷深入，其對綠色建筑的發(fā)展和完善也必將產生更為深遠的影響，對我國生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,同樣也有著重大而深遠的意義。