基于BIM技術的綠色建筑功能評價研究

趙曉光 孫盛楠 王麗蕓 徐曉曄

摘要：綠色建筑是我國未來建筑的發展方向，是符合我國環境保護策略的，在我國雙碳目標的政策指引下，發展綠色建筑是勢在必行的。本文首先介紹了國內外綠色建筑的發展歷史，其次重點闡述了我國綠色建筑的評價體系和評價指標，然后說明了傳統評價綠色建筑功能的方法，重點解釋了BIM技術應用于綠色建筑功能評價的方法和優勢，最后詳細敘述了綠色建筑功能提升的措施，說明了BIM技術與綠色建筑的結合是未來建筑發展的方向，具有無限的潛力和巨大的優勢。

關鍵詞：BIM技術 ?綠色建筑 ?功能評價 ?功能提升

科學技術的進步為我國的建造業帶來了巨大的進步，由此帶來了大量的能源消耗。有統計表明：我國建筑行業的能源消耗占社會總能源的消耗比例已經由20世紀的10%上升至現在的33%，在能源消耗不斷增加的同時，其利用率低的問題越來越受到人們的關注。建筑業作為我國的支柱行業，其發展建設應符合我國生態文明理念和“健康中國”的國家戰略。同時，綠色建筑的發展對實現我國的生態環境保護、最大限度地節約能源都能起到巨大的助力作用。為了使建筑業向更加環保型方向轉型，發展綠色建筑是最好的選擇。

1綠色建筑的發展

1969年，美國建筑設計師鮑羅·索勒首次提出了“生態建筑”概念，由此打開了人們對建筑探索的新世界。隨后在20世紀70年代爆發的能源危機使得人們對資源利用的高效性越來越重視，而建筑業所帶來的能源高消耗和能源利用率低的問題就逐漸成為人們關注的焦點。從20世紀80年代開始，各國開始思考并制定與本國國情相符的法律法規及相關的政策體系，促使本國的建筑設計更加綠色環保。英國在1990年率先發布了世界首個建筑評估法則——“建筑研究所環境評估法”，隨后世界各國也開始陸續出臺法律法規發展環保型建筑。1992年綠色建筑在“聯合國環境與發展大會”首次問世，并快速被國際社會廣泛接受。進入21世紀后，綠色建筑的發展迎來了快速發展的新階段。

我國在1992年第一次引用綠色建筑的概念，并進行了大力推廣。由住建部在2004年第一次組織的“全國綠色建筑創新獎”評獎活動為我國的綠色建筑打開了新的發展世界。隨后，我國不斷出臺關于綠色建筑的政策，指導綠色建筑的發展。隨著《綠色建筑評價標準》《綠色建筑評價技術細則》和《綠色建筑評價標識管理辦法》的相繼出臺，我國的綠色建筑發展走向了更加規范化的道路，極大地促進了綠色建筑施工技術的實施。此后，國家各部門持續出臺各項政策措施激勵綠色建筑的發展，同時也加大了綠色建筑的宣傳力度，使普通民眾也意識到了綠色建筑的優勢，對綠色建筑的接受程度更快提升。近幾年，我國的建筑施工技術得到了突飛猛進的發展，特別是BIM技術的問世，為建筑業的發展帶來了新的活力，應用BIM技術對綠色建筑進行全方位的管理和提升，促使綠色建筑更加綠色環保。

2017年，習近平主席提出了“健康中國”的理念，而綠色建筑的內涵是與“健康中國”的理念不謀而合的。綠色建筑的出現既滿足了節約能源的需求，同時也為人類帶來舒適生活的同時，減少了建筑對環境產生的負面作用。隨著我國對節能環保的重視程度越來越大，傳統建筑及建造方式已經不再適應現在社會的發展，綠色建筑的誕生，體現了建筑與自然、環境、生態和諧發展的理念，具有無限的潛力。

2 國內外綠色建筑的功能評價體系

目前，傳統建造業的快速發展是以犧牲自然資源和自然環境為代價的，是不可持續的。因此，建設資源節約、環境友好的新型建筑已經是迫在眉睫;而綠色建筑的評價體系作為評估綠色建筑的功能價值的重要體系，對綠色建筑推動與發展起著強大助推力作用。

國內外對綠色建筑的功能評價已形成了較為成熟的體系，各個國家也已經建立了適合本國國情的綠色建筑功能評價標準。英國的綠色建筑評價體系形成最早，應用范圍最廣，也最為成熟。該體系綜合評估了建筑與環境的適應性和建筑與經濟的適應性，避免為過分追求綠色而忽略了成本的情況。該體系的評價指標較多，采用能源、污染、交通等10個指標進行全方位的評價，對每個指標進行打分，并乘以該指標的權重，最終得到該建筑物的綜合評分，依據該評分將建筑物劃分為6個等級。

美國綠色建筑的功能評價體系也較為完善，并且也被世界上很多國家所采納。該體系是從8個指標來評估建筑的節能環保特性，其中該體系特別將意識與教育列為評估指標之一，不斷強化人們對綠色建筑的認識。此外，美國的綠色建筑功能評價體系的可持續發展列為指標之一，說明該體系不只關注建筑當前的狀態，更關注建筑未來的發展狀態。

隨著我國綠色建筑的發展越來越受到關注，我國也出臺了自己的綠色建筑功能評價體系，并且隨著綠色建筑的發展變化，也在不斷更新和改進。我國的綠色建筑功能評價體系是定性與定量相結合的，同時具備精確性與靈活性，是一個相對完善的評價體系。我國的綠色建筑評價體系包括7個指標，分別為運營管理、施工管理、整體的環境質量、節能與能源利用、節能與水資源利用、節能與材料資源利用、節地與室外環境。每個指標又分為一般項目、控制項目和優選項目，應用分項系數法，計算總得分，最后依據建筑物的得分劃分為3個等級，分別為一星、二星和三星。

各國不同的綠色建筑評估體系體現了各國的國情和設計理念，雖然側重點各有不同，但是評估的體系大體相近，評估的目的均是為了促進綠色建筑向更加節能環保、與環境更適應的方向發展。

3 基于BIM技術的綠色建筑功能評價方法

BIM有3種含義，第一種為“Building Information Model”，其中文解釋為建筑信息模型;第二種為“Building Information Modeling”，其中文解釋為建筑信息建模;第三種為“Building Information Management”，其中文解釋為建筑信息管理。在本篇文章中采用的是第一種含義，即建筑信息模型，應用BIM軟件建立建筑的三維模型，然后在綠色建筑分析軟件中，通過設置不同的條件，評價該建筑的各項功能指標，以檢測該建筑物是否符合國家要求的綠色建筑功能標準。

BIM模型的特點是三維可視化，并且可以儲存該建筑全壽命周期的信息，為參與建筑施工的各方提供一個可交流的公共信息平臺，讓建筑信息在各方之間暢通流動，為各方參與施工建造提供極大的方便，如圖1所示。將BIM技術應用于綠色建筑功能評價中，可分析綠色建筑的采光、通風、噪音、能源效率和可持續性材料等各項建筑性能，還可以模擬綠色建筑與周圍環境的適應性，并針對其中不合理的部分進行優化，讓建筑成為真正的“綠色建筑”。

在進行綠色建筑的功能評價時，可以借助于BIM技術完成綠色建筑全壽命周期內的功能評價。BIM技術采用一種交互式的編輯模式，技術人員通過建立綠色建筑的數字化模型，在制定構件時輸入詳細的數字參數，最終形成一個完整的數據系統。利用建立好的建筑模型作為模擬本體，結合當地的地理位置、自然氣候和實際環境條件，如風向、日照、溫度等，模擬不同工況下建筑物的采光、通風和隔聲等情況，將模擬的條件與國家和地方的規范標準進行對比，找出設計不足的地方，進行優化設計，最終達到提升綠色建筑的功能的目的。此外，BIM技術還可以為綠色建筑的安裝施工、管線碰撞、現場布置等均可以提供模擬，并且進行優化，以此起到節約能源，降低成本的作用。

通過BIM技術可以實現節能、節水、節材，全面提升綠色建筑的質量，使綠色建筑更加生態化、人性化、智能化。BIM技術在綠色建筑全壽命周期的應用，可以將綠色建筑的理念與經濟社會發展的效益結合起來，使二者達到平衡狀態，這對于推動綠色建筑的可持續發展有長遠的意義。

4 綠色建筑功能提升措施

目前，我國已經提出了碳達峰和碳中和的雙碳目標，大力推廣綠色建筑是實現我國“雙碳目標”的重要改革措施之一。采用綠色建筑，能夠在很大程度上降低建筑對各類資源的消耗，提升資源的利用效率，減少二氧化碳的排放，減輕建筑對環境的負面影響。

4.1 提高設計人員的綠色建筑理念

首先，建筑設計人員需要勇于接受最新的建筑設計理念，增強對通風、采光、能源消耗等建筑環境的認識，并將這些理念認識應用于綠色建筑的設計方案中，這樣不僅可以達到節約能源的目的，還會優化建筑結構，充分考慮建筑與周邊環境的融合性，對建筑結構進行合理的布局，既能提高綠色建筑環境的整體質量，又利于綠色建筑的整體施工。

4.2 提升建筑與周圍環境的適應性

在進行建筑設計之前，設計人員需要對建筑所在的環境進行充分的調研了解，在此基礎上，首先考慮盡可能地利用周邊已有的環境，如天然的湖泊、草坪、公園等為新建建筑物服務。在此基礎上，應用BIM技術，對建筑的室內環境和室外環境進行模擬，檢測其適應性是否達到最佳狀態，并不斷改進，使其與建筑周邊環境更好地融合。

4.3 提升建筑外形的合理性

目前，建筑外形的設計趨于兩種形勢，一類是規則的幾何外形，主要是針對普通住宅等建筑物;另一類是追求復雜的建筑外形，過于追求藝術表達，主要是在一些公共建筑中有所體現。綠色建筑的設計要求不僅要滿足節能環保的要求，更重要的是為人類的生活帶來舒適感。因此，可以利用BIM技術建立建筑的模型，從而計算出建筑的相關參數，在此基礎上改善建筑外形，使其達到相對合理的程度。

4.4 提升建筑物的節能設計

建筑的節能設計是提升綠色建筑功能的重要措施之一，在建筑設計階段就要對建筑的節能設計進行優化，特別是建筑的圍護結構。在設計階段，應用BIM技術建立建筑模型，包括其門窗的大小、門窗的位置等，從而準確計算出門窗的面積及其采光參數等，對于不符合要求的，要及時進行修正。此外，建筑的保溫隔熱性能主要是由維護結構來保障的，對維護結構進行設計時，要優先選擇節能環保并且保溫隔熱性能好的材料，驗算這些材料的隔熱性、保溫性等，盡量利用材料的性能來保障建筑室內環境的舒適性和穩定性，避免使用空調來進行調節，達到節約能源的目的。最后還應合理設計合理的污水處理回收系統，實現污水的循環利用，達到節約用水的目的。

4.5 應用綠色建筑施工技術

在建筑的施工過程中，制定綠色施工方案是十分必要的，可以減少施工過程對環境帶來的污染，這就要求施工人員在制定施工方案之前要充分掌握建筑的周圍環境及當地的氣候特點，在此前提下，充分利用當地的有利條件，實施綠色施工。同時，在施工過程中盡量采用能耗小、污染小的施工機械，避免產生不必要的能源消耗。

5 結語

綠色建筑是我國未來建筑的發展方向，這是與我國的可持續發展理念非常契合的，隨著BIM技術的引入，為綠色建筑的發展帶來了新的生機，注入了全新的活力，二者的全新結合可以使綠色建筑的功能得到全方位的改善與提升，使綠色建筑的設計更加方便。BIM技術的應用不止是在功能評價方面，更可以應用于綠色建筑的施工階段、運營維護階段，為綠色建筑提供全方位的服務。今后，BIM技術應用于綠色建筑的領域將更加廣泛，將從建筑的全壽命周期內對綠色建筑的功能進行評價與管理，使綠色建筑更加節能環保并被人們所接受。

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作者簡介：趙曉光（1988—），男，碩士，講師，主要從事土木工程材料的耐久性、BIM工程管理、綠色低碳節能建筑的研究工作。

基金項目：河北環境工程學院科研課題（項目名稱：基于BIM技術的綠色建筑功能評價研究，項目編號：2020RWQN03）;秦皇島市科學技術研究與發展計劃項目（項目名稱：基于BIM技術的綠色建筑新型物業管理模式研究，項目編號：202101A276）;秦皇島市科學技術研究與發展計劃項目（項目名稱：數字化技術在被動式建筑中的應用研究——以僑商大廈為例，項目編號：202101A265）。