綠色建筑BIM技術應用研究與實踐

馬旭新 劉祥宏 王凱 王晨陽 王彥喆

【摘?要】BIM基于三維的協同設計模式，設計成果承載大量信息，將給建筑工程各階段的相關方提供全新的價值體驗，如何在實際工程中進行應用成為亟需研究的課題。本文通過對BIM技術在綠色建筑中的應用與實踐，探索BIM技術在綠色建筑中應用方法，為BIM技術在建設行業的深化應用提供借鑒。

【關鍵詞】綠色建筑;BIM技術;深化審計;高效工作模式;數據交換

1.綠色建筑發展現狀

綠色建筑發展到今天，其內涵不斷拓展，實踐方式也不斷豐富。首先，體現在設計過程中貫穿整合設計理念，它是自然環境、建筑外墻和建筑體系之間的互動達到最佳化的必要條件。負責規劃、設計、施工和運營的團隊需綜合研究項目需求、項目地點、建筑用料、建筑構件和施工過程，并研究各項元素之間的整體應用，以達到最佳的節能效果及降低對環境構成的影響，這種設計理念有別于傳統的規劃和設計過程。另外，值得關注的是如何合理應用技術、有效應用技術的問題。在進行綠色建筑設計的同時，不應追求各種技術的堆砌，而應因地制宜對各技術進行可行性分析后，選用經濟且有效的適用技術體系，將綠色建筑設計與成本有機結合，使綠色理念真正落到實處，結合項目所在的區域特點及建筑功能，分析不同的技術組合方案的實施難度和經濟性特點，確定經濟技術最優化的實施策略。

2、BIM技術在綠色建筑設計過程的應用研究

根據民用建筑的GB/T?50378綠色建筑標準，綠色建筑的評價分為設計評價和運行評價兩大類，其體系包括節地與室外環境、節能與能源利用、節水與水資源利用、節材與材料資源利用、室內環境質量、施工管理和運行管理七類指標。

1）現狀

在AutoCAD占據主導地位的時代，只有通過手工輸入的方式將建筑設計數據輸入專業軟件，才能進行能量分析。而操作和使用這類專業軟件不僅需要有復雜的基本知識，而且還需要專門的程序，必須由訓練有素的工作人員專門操作。在二維傳統的設計模式中，能源效率的計算通常被安排在最后的設計階段，能量分析作為一個象征性的姿態，對綠色建筑設計的影響不大[1]。

2）BIM技術對于綠色建筑設計的意義

BIM技術的最重要意義，在于它重新整合了建筑設計的流程，其所涉及的建筑生命周期管理（BLM即建筑的生命周期是指：選址、場地改造、建筑設計、建造、運行、維護、翻新和拆除），又恰好是綠色建筑設計的關注和影響對象[2]。其將給綠色建筑設計帶來以下幾個變化和便利：

（1）真實的BIM模型數據和豐富的構件信息給各種綠色建筑分析軟件以強大的數據支持，確保了結果的準確性。目前包括Revit在內的絕大多數BIM相關軟件都具備將其模型數據導出為各種分析軟件通用的GBXML、DXF等格式。

（2）BIM模型的某些特性（如參數化、構件庫等）使建筑設計及后續流程針對上述分析的結果，有非常及時和高效的反饋。

（3）綠色建筑設計是一個跨學科，跨階段的綜合性設計過程，而BIM?模型則正好順應此需求，實現了單一數據平臺上各個工種的協調設計和數據集中。同時結合Navisworks等軟件加入4D信息，使跨階段的管理和設計完全參與到信息模型中來。

（4）BIM技術的實施，能將建筑各項物理信息分析從設計后期顯著提前，有助于建筑師在方案、甚至概念設計階段進行綠色建筑相關的決策。

3、BIM技術在綠色建筑設計過程中應用案例

本次研究選擇某研發中心大樓建設工程為案例，從建筑方案設計到完成綠色建筑深化設計，全程采用BIM技術建模，實踐BIM技術在綠色建筑設計過程中的應用。按照以下步驟實施：

1. 利用Revit?Architecture建立三維建筑模型

本次研究過程中，建模工具采用REVIT軟件建立該研發中心大樓的三維模型，通過三維建筑模型實現可視化、信息集成等目標。

1. Revit?Architecture與綠色建筑分析軟件之間的數據交換

REVITArchitecture與綠色建筑分析軟件之間的數據交換主要通過兩種文件格式進行：GBXML格式或者DXF格式文件。

GBXML格式的文件是以空間為基礎的模型，房間的圍護結構包含屋頂、內墻和外墻樓板和板、窗、門及洞口，都是以面的形式簡化表達的，并沒有厚度，而且沒有構建的細部。而非房間圍護結構的部分則是通過以外部平面的形式表達的，這些外部平面模型可能在數據傳遞的過程中丟失一部分。而DXF文件是詳細的3D模型，建筑構建都是有厚度的。同GBXML文件相比，DXF文件因為其建筑構件有厚度，分析的結果顯示效果會更好一些，故本次研究的BIM與建筑環境軟件的應用是通過DXF的數據交換。

1. 室外風環境、室外熱環境、室內自然通風模型的建立與交換

在Revit?Architecture中，建筑模型的一個視圖包含很多對象及大量數據，根據需要導出的一個或多個視圖中可見的對象，可以提高導出過程的性能。本次研究采用Phoenics軟件作為綠色建筑分析軟件，Revit?Architecture可通過DXF格式與Phoenics?的進行數據交換。

1. 室外日照、室內自然采光模型的建立與交換

本次研究光環境采用ECOTECT軟件，與風熱環境模型建立一致，光環境模型同樣可以通過Revit?Architecture將模型導出為DXF格式，與Phoenics?的進行數據交換。

1. 綠色建筑深化設計

在綠色建筑分軟件中，完成建模后，設置相應的參數后，即可進行綠色建筑分析工作。

• 最佳朝向分析
• 日照分析
• 光伏板位置優化分析
• 植物配置分析
• 室內外風熱環境分析
• 室內自然采光分析

1. 新的高效工作模式

在實際應用案例中，基于BIM技術可以建立更為高效的工作模式。綠色建筑分析結果出來后，在三維模型上進行直接修改，可以方便快捷的直接同步到模擬分析軟件中進行確認，可建立快捷的分析、修改、確認的三步工作模式。在具體作業方式上可做以下調整。

• 綠色建筑分析工程師提前介入

采用BIM技術建模后，綠色建筑分析工程師可以在建筑設計整個過程中實時參與設計過程，實時進行綠色建筑分析，第一時間提出修改建議，從而減少返工，提高效率。

• 多專業協同工作

采用BIM技術建模后，綠色建筑分析工程師與各個建筑專業可以基于同一套模型進行快速分析、便捷溝通，實現各個專業之間無縫對接、高效協同工作。

4.總結

通過本次應用案例，綜合利用BIM技術和建筑能耗分析進行可持續性綠色建筑設計，我們研究了BIM應用的成果輸出方式，以及BIM應用過程中各種仿真軟件工具所需的數據交互方式，探索了綠色建筑項目的BIM?技術應用的標準和規范。

本文介紹的BIM技術應用綠色建筑設計的方式和經驗，為其他設計團隊和工程團隊提供了如何在綠色建筑設計過程中使用BIM技術的一種方法，將為進BIM技術在國內建筑行業的應用提供一定的理論指導和操作借鑒。

參考文獻

【1】曾旭東，趙昂.基于BIM技術的建筑節能設計應用研究.重慶大學學報，2006，

28（2）：?33-35

【2】] 2011柏慕培訓.Autodesk?Ecotect?Analysis?2011綠色建筑分析實例.北京：電子工業出版社，2012，4-8