BIM技術在綠色建筑中的應用研究

潘妍蓓 陳佳佳 沈艷玲 林雨晴

Energy conservation and environmental protection 節能環保

BIM技術在綠色建筑中的應用研究

潘妍蓓 陳佳佳 沈艷玲 林雨晴

（福州外語外貿學院，福建 長樂 350200）

在建筑行業的發展中，綠色和可持續發展建筑越來越得到重視，而近年來 BIM 技術的興起和在界業內的廣泛應用，也拓展了將其用在綠色建筑設計中的思路。本文結合 BIM 技術及其特點針對綠色建筑設計中環境適應性、能源與材料節約等方面展開具體應用探究，希望BIM技術可以助力綠色建筑的發展。

BIM技術；綠色建筑；應用研究

0 引言

BIM（Building Information Modeling建筑信息模型）以參數化三維模型為基礎，將集成了關于建筑工程項目的各種信息在建設項目的規劃、設計、施工及運行維護中進行運用。工程技術人員可以通過BIM技術對各類建筑信息進行分析，不僅大大提高了生產效率，也節省了更多的成本。

1 BIM技術與綠色建筑的發展

1.1 BIM技術的發展情況

BIM技術的最開始是在美國使用，使得美國最早開始進行建筑業信息化研究。現階段，BIM技術在美國多個的建筑項目中開始應用，能夠適用于不同種類的應用點，并制定了相關工程的BIM標準。此外，新加坡先將BIM技術應用于公共營建工程，然后引導民間建筑企業使用該技術，同時在高校設立相關專業，培養更多的技術人才。總的來說，BIM技術在這些國家用的時間比較早，BIM技術帶來的價值和成效在建筑業長期的發展實踐中得到了體現。

我國接觸BIM技術較晚，在2002年，建筑行業也開始使用BIM技術。近幾年來，我國建筑行業逐漸意識到BIM的重要性，政府也加快指引我國建筑設計BIM技術的應用，接連出臺了相關的政策，我國BIM技術的發展步入了快車道。通過不斷的發展，BIM技術在建筑工程中的前期設計、中期施工、后期運維上都發揮了很大的作用，為我國創造了更多的經濟收益。雖然與發達國家還有距離，但我國的BIM技術發展是積極向上的。

1.2 綠色建筑的現存問題

目前我國越來越重視可持續發展，在此背景下綠色建筑應運而生。綠色建筑能夠更好的保護環境和節省資源，然而在施工方面仍有很多不足之處需要改善。當前，對于絕大多數設計人員來說，針對綠色建筑施工的認識比較片面，缺乏對整個建筑能耗綜合分析，也沒有對風環境進行針對性模擬。在實際的設計中依舊使用傳統的設計技術，無法有效的融入綠色建筑的概念。而且對于綠色建筑來說，并不是簡單的將綠色設計技術應用到實際工作中，更是對相關信息與數據的保存與有效共享。

2 工程案例

某中心大廈（如圖1所示）為大型綠色建筑，整個建筑面積大小為57.5萬平方米左右，地上建筑面積達到41平方米，地下建筑面積達到16.4萬平方米。該建筑工程引用了 BIM 技術，起到了提升工程設計效果、提高工程建設質量的作用。主要體現在：

（1）該建筑工程引用了BIM技術中關于碰撞檢測功能，提前檢測施工各環節可能出現的問題，減少工程施工的材料與能源損耗，避免施工過程中的返工、偏差現象從而提高綠色建筑設計效果。

圖1 某中心大廈

（2）該建筑工程可通過BIM技術建立三維模型，以材料、水資源以及能源為模型指標展開分析，分析這些材料是否適用于工程，然后設計人員根據適用新情況存在的不足之處進行優化調整，有助于實現對項目的有效優化從而提高綠色建筑設計的效率。

3 BIM技術在綠色建筑中的應用

3.1 環境適應性分析

在應用BIM技術的過程中，要分析該技術對綠色建筑項目的適用性情況，對建筑結構進行優化調整。比如，在建筑項目規劃階段，需考慮建筑項目施工的氣候環境、空氣質量、光照情況、通風大小等因素，并將這些要素納入到建筑工程設計的指標中。傳統的建筑技術無法快速有效的解決這些難題，可以利用BIM建模和GIS軟件模擬綠色建筑和場地，決定理想的建筑結構，并采用建模計算、規范核校、統計分析等技術手段，將適用的BIM模型交給施工方，既便利又確保了項目能夠順利進行。

在環境問題中BIM的應用可以從風環境的角度出發，根據綠色建筑要求的通風條件和標準，對布局進行優化，以改善整個建筑物的通風條件，最終在建筑物中形成良好的環境，最終結果主要包括風向和風流處，也可以為建筑物的總體布局以及確定不同建筑物之間的間距奠定良好的基礎。從現場噪聲模擬來看，是分析建筑性能的關鍵性因素之一，通過對聲環境的分析，可以有效地控制整個聲源，可以實現環境噪音影響最小化。

3.2 能源的合理利用

低能耗是建設綠色建筑的重要指標和特征，在綠色建筑設計中就得先考慮到能源的節約和利用問題，不斷增大能源的利用率。BIM技術可以分析建筑的質量和建筑投入的資金大小，并提供相對可靠的結果。例如，探究建筑物圍護結構熱性能情況，參考周圍環境并從實際測試中導入數據，可以快速計算出在相同環境中設計建筑物的年能耗。當參考建筑物能耗低于設計建筑物的模擬能耗低時，可以對圍護結構各個參數進行調整，保證建筑物能夠達到綠色標準[2]。BIM技術可以模擬建筑物的不同布局和方向，模擬和分析建筑物在夏季和冬季的自然通風和采暖條件，并提出最有利于自然采暖和通風的布局和方向，從而大大降低了能耗。

為改善建筑節能效果，應綜合考慮選址、風向以及太陽照射等條件，并通過施工方提供的圖紙和特別報告優化第三方的設計。在能耗的初步設計中，分析制冷、采暖以及照明的能源消耗情況，大幅提高建筑的環保水平。建筑的圍護結構是指建筑物的外層結構，比如屋頂、正門以及墻壁等，屋頂的節能設計主要包括屋頂的材料、顏色、坡度、方向、保溫層的熱工設計等，則炎熱的夏季少吸收外界熱量，寒冷的冬季避免熱量的散失。外墻是避免建筑室內熱舒適環境不受外界環境影響的主要構件，節能設計中常用的材料有粘土實心磚、加氣混凝土砌塊、集熱墻等各種復合墻體。基于BIM技術對建筑圍護結構進行節能設計時，可以設置相關的墻體、屋頂各層材料的導熱系數、比熱等，確定最佳的施工方案。

3.3 材料的高效使用

在根據綠色建筑標準要求使用的環保材料時，需要對材料進行嚴格篩選。基于BIM技術構建分析模型，選擇材料作為分析指標，可在進行綠色建筑施工過程中，有超過10%的材料能夠循環利用，遵循可持續利用原則，在施工完成后，通過模型計算施工材料的可回收比例，然后根據結果制定材料明細表，再次進行精準化的計算，確保工程消耗的材料中可進行回收的能夠全部進行回收。當采用技術設計建筑工程項目時，可以先利用BIM技術對設計進行具體化，可以在設計方案中了解到建筑內部的具體構造情況，比如尺寸大小、材料使用比例等，盡量減少材料的消耗，盡量采用可循環使用的材料，要求耐久性好，能源消耗低，在全部規劃后，最后確定設計方案[3]。

在對建筑進行布置的時候，通過對BIM模型的使用，能夠讓施工建筑材料與機械設備以及臨時性建筑它們三者當中存在的幾何關系呈現出來，為了對施工現場平面布置起到改善的作用，可采取觀察模型的方式，伴隨工程的進展情況，對材料所擺放的位置進行改變，從而讓現場材料的運輸次數減少[4]。在施工過程中，有關管理方面的安排，通過對BIM4D施工仿真技術的使用來對其進行監察，能夠對項目的進展情況隨時的掌握，讓工程的整體過程得到改進，若施工管理是科學的，那么就可以讓工人和機械在質量與效率方面得到提升，竭盡所能的節約施工材料與資源，這樣就讓施工成本得到了一定的節約，從而讓項目處于恰當且高效的狀態。

3.4 對在運營建筑物進行監管

在建筑施工的過程當中，始終貫穿于設計至完結的BIM技術，可以讓設計方法得到改良，從而讓施工個與運營過程中的資源消耗降低。而且在運營的過程中，其管理主要是為了完成綠色建筑的覆蓋，這一過程當中，需要考察與分析綠色建筑物第一年期的資源耗用情況，以衡量物業是否對于能源的消耗做到的合理的節約管理以及是否滿足設計的標準，從而當其正式運營的時候，這一建筑和設備在運轉的過程中能夠做到正常且高效，從而讓運營能耗降低，讓成本得到節約。

另外，由于BIM技術本來就具有檢測建筑狀態的作用，因此通過對建筑當中設定好的力學檢測設備的使用，來對受力情況進行試試檢測，從而提升了建筑安全性，更加方便監管建筑情況，從而使得綠色建筑效益最大化。在建筑運營過程中，通過對BIM的使用，能夠讓實操性強的管理模式創立起來，從而做到對綠色建筑進行全面的評估，從而起到再次優化綠色建筑項目的作用。

4 結語

總的來說，BIM技術支持構建多維模型，能夠確定多個關于建筑的指標，分析建筑設計、運營以及維護等各類信息，為建筑設計提供足夠的信息基礎，協調好建筑與環境的發展關系，保障綠色節能技術在建筑工程中的有效使用。兩者高度的適配性使得建筑的功能得到充分的展現，該技術在適用環境、節約能源與材料、現場施工監管等方面的成功應用，也可為類似項目提供綠色施工設計參考，有效推動建筑行業的可持續發展。

[1]周哲敏,劉占省,王競超,王歡歡. BIM技術在國內外的發展及使用情況研究[A]. 天津大學、天津市鋼結構學會.第十七屆全國現代結構工程學術研討會論文集[C].天津大學、天津市鋼結構學會:全國現代結構工程學術研討會學術委員會,2017:7.

[2]朱瑜.試論基于BIM技術的綠色建筑設計[J].中國住宅設施,2020(08):38-39.

[3]高瑋.基于BIM的綠色建筑設計應用研究[J].產業創新研究,2019(10):60+62.

[4]李詩,李建霖. 淺談BIM技術在綠色建筑全生命周期中的能耗研究[A]. 中共沈陽市委、沈陽市人民政府.第十七屆沈陽科學學術年會論文集[C].中共沈陽市委、沈陽市人民政府:沈陽市科學技術協會,2020:6.

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