基于BIM技術的綠色建筑協同設計

柴海華

（甘肅林業職業技術學院，甘肅·天水 741020）

1 引言

隨著經濟的快速發展，傳統建筑能源消耗量與日俱增，對環境的污染，對人體健康的影響以及拆除后建筑垃圾的處理都增加了對環境和人的負擔，人們開始關注建筑所帶來的能源問題和環境問題[1]。因此，努力推廣綠色建材，實現綠色建筑的快速發展和普及，從根本上改變中國傳統建筑高投入、高污染、低效率的長期格局，推動綠色建筑產業蓬勃興起，已成為建筑業的一個重要發展方向。

“十三五”期間，綠色建筑得到進一步發展，但目前建筑節能的推進還遠未達到發展的要求。大多數建筑物都基于現有的生態建筑設計的案例和技術手法，而沒有對檢驗設計效果是否節能、是否經濟，是否綠色的方案和計算分析方法[2]。建筑設計是綠色建筑設計的第一階段，其中以BIM 技術為核心的各種建筑3DCAD 軟件日益完善和成熟，為綠色建筑設計中能量分析的自動化、智能化提供了基礎和平臺[3-4]。本文將以綠色建筑的協同設計為主線展開討論和研究，在當前綠色建筑的設計過程中，如何實現BIM 技術和網絡技術的協同設計，以及各參與者的協同工作，就存在的主要問題提出相應的解決方法。

2 綠色建筑與BIM 技術

據有關統計，美國50%以上的綠色建筑使用BIM 技術。通過使用BIM 技術，用戶可以對建筑物的能耗進行準確、系統和全面的分析，有利于綠色建筑的推廣和使用。

2.1 綠色建筑的內涵

中國《綠色建筑評價標準》將綠色建筑定義為：“為了在建筑的整個生命周期內最大限度地節約資源（節約能源、節約土地、節約用水、節約材料）、保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和有效的空間利用，實現建筑與自然的和諧相處。”今天的綠色建筑不再是一般意義的三維綠化和屋頂花園，而是代表一個概念或象征，在不破壞環境基本生態平衡的條件下，能夠充分利用環境自然資源來塑造整體建筑文化的環保生態哲學[5]。

國際上對綠色建筑沒有統一的定義，不同的國家根據自身的情況有著不同的定義，但從本質上來說，其基本觀點是一致的：綠色建筑必須符合可持續發展理念，與自然和諧相處。在建筑整個生命周期中（選址、規劃、設計、施工、運營維護及拆除），最大限度地節約資源，保護環境，為人類生存提供健康舒適的工作和學習環境。將綠色建筑設計融入生態環境，實現建筑與自然的和諧，追求人類社會的可持續發展。

2.2 BIM 技術

計算機技術誕生以來，在建筑設計的各個領域得到了廣泛的應用。由簡單到復雜、由平面圖到三維建筑模型的出現，涵蓋了建筑設計外部空間、立面，造型等。但不能夠實現設計完成之后的各個工作上的再應用，BIM 技術的出現彌補了這一空白，保證了數字化模型設計過程中的信息順暢，明確了各工作階段按順序進行。

中國《建筑對象數字化定義》把建筑信息模型（BIM）定義為：協助建筑信息數據的完整組織，計算機應用程序可以對其進行添加、修改或訪問。美國《National Building Information Standard，version 1-part 1：Overview.Principles，Methodologies》對建筑模型（BIM）所給的定義是：BIM 是建筑物或設施的物理和功能特征的數字表示，它是有關建筑物或設施信息的共享知識庫。

根據建筑模型的定義可知，BIM 涵蓋了建筑生命周期的整個過程。是一種用于管理、建造、設計的數字化方法，它能夠減少建筑工程在整個進程中的風險，也能大幅度提高整個進程的效率[6]。

BIM 技術有以下主要特點：

2.3 BIM 技術在綠色建筑設計中的應用

BIM 技術可以管理建筑物的整個生命周期。BIM 技術包含了三個方面的信息：拓撲、幾何、物理。

圖1 BIM 的主要特點

表1 BIM 技術所包含的信息

BIM 技術對整個建筑設計過程的影響本身就體現了綠色建筑，包括能源消耗分析，增加了建筑物的環境性能。BIM 技術的應用，通過數據轉換以及BIM 模型中的虛擬建筑與能耗軟件分析相結合為建筑師帶來了諸多益處，它可以及時準確地反應建筑能耗信息，并分析建筑物整個生命周期內的能源消耗情況，為綠色建筑設計提供了一個很好的平臺。

3 BIM 技術與網絡技術的協同設計

隨著計算機輔助技術的快速發展，各種能耗分析軟件層出不窮，為綠色建筑的設計提供了一個新的舞臺。只需將軟件工具與基于BIM 技術的虛擬建筑模型相結合即可實現綠色建筑設計。大部分的建筑能耗分析軟件由四個主要模塊組成：負荷（Loads）、系統（Systems）、設備（Plants）、經濟（Economics），這四個模塊也可簡寫為LSPE，它們互相聯系，構成了一個建筑系統模型[7]。常見的能量分析軟件見表2。

4 各參與人員在綠色建筑設計中的協同

在建筑物施工前，應進行建筑物的設計。事先準備一個全面的計劃，制定解決這些問題的方案、計劃，使用圖紙和文件來表達。由于建筑設計過程中有許多方面，尤其是在綠色建筑設計過程中，設計師與非設計師之間必須有交流。開發者的、建設者和消費者之間也必須有交流，他們都需要協作工作。

表2 BIM 技術與常用能量分析軟件

4.1 設計人員與非設計人員交流

在設計師對建筑物主要內容的布置有一個粗略的想法之后，即進入了初步設計方案階段。在使用建筑模型進行能耗分析的同時，設計人員應當及時同使用者和規劃部門充分交換意見，各項設計工作都應當在各技術工種共同商議之下進行的，并得到相應的認可。在進行綠色建筑設計時，應當充分利用當今電子計算機帶來的新技術，用模擬建筑模型和網絡技術結合的設計手段，解決建筑設計中遇到的復雜矛盾和問題，研究其邏輯關系和程序關系。建立模型，實現建筑的綠色設計。

4.2 施工者與開發商的交流

開發商作為某個項目的第一承擔人，應當是一個有思想、有責任、有誠信的開發商，應當對社會公眾做出自己的價值判斷和行動回應，開發商承擔某個項目之后，授權施工者施工。在綠色建筑設計過程中，施工單位和開發商應及時交流相關意見。但是在進行建筑設計時，缺少了這種溝通，導致一些本可以規避的問題出現，給綠色建筑帶來了一定的阻礙。

4.3 開發商與消費者之間的交流

作為綠色建筑的擁有者，開發商參與到綠色建筑設計的整個進程中，如何做到有良心、全面利用BIM 技術進行綠色設計，主動權在開發商手里。而綠色建筑消費者作為綠色建筑產品的最后使用者，有權對開發商的行為進行監督，通過這種相互制約，才能實現建筑全生命周期的綠色設計。

4.4 施工者與消費者之間的交流

一個建筑進行了BIM 技術與網絡技術協同的綠色設計之后，就需要進行施工建造。可是一旦在施工中出現偷工減料、不使用綠色建材產品，之前的設計就會功虧一簣。造成最大損失的應該是廣大消費者，對此，要求施工方有業界良心的同時，廣大消費者也應積極參與到綠色施工中，才能保證綠色設計持續發展。

5 結論與建議

1）建筑領域的能源消耗是節能減排的重要領域，尤其是綠色建筑設計的實施。從建筑整個生命周期的角度進行研究和設計，借助BIM 技術和網絡技術，分析建筑材料生產階段和運行階段的能源消耗情況，有利于綠色建筑設計的大量應用和全面推廣。

2）綠色建筑設計沒有特定的標準，但在追求可持續發展共同理念的指導下，最大限度地追求建筑與自然的和諧發展、和諧統一。政府和有關部門要大力鼓勵和支持推廣綠色建材，普及環保節能知識，聯合開發商建立綠色建筑示范項目。BIM 技術在建筑整個生命周期中的設計得到充分展現，營造出強調綠色建筑和綠色設計的氛圍。

3）運用BIM 技術進行綠色建筑設計時，重點是涉及到建筑整個生命周期，綠色建筑設計是一個極為復雜龐大的系統。各參與人員應當及時溝通，相互信任，在任何一個“設計環”中一旦出現問題，應當多方協商，及時解決問題，而這種問題只有在建筑模型在綠色建筑設計時，才會得到解決和完善。要實現建筑與自然的和諧發展、BIM技術在建筑全生命周期中的綠色設計，應當最大限度地實現在綠色建筑設計中人與人的相互信任、和諧統一。

4）中國的綠色建筑設計才剛剛開始。何況市場經濟混雜、各種不良競爭頻繁出現，出臺相應的技術標準和法規來避免這種不良風氣，有利于綠色建筑和綠色設計的可持續發展。