淺析BIM對綠色建筑的影響

張廣良 胡延服 柳成林 潘豪 李星

摘要：在當下BIM應用建筑的時代中，對于綠色建筑更是起到了至關重要的作用。在達到綠色設計、可持續性設計領域，BIM的優點是很顯著的：BIM方法可用于分析綠色建筑在材料環保性、節能性等建筑性能的各個方面，可分析達到的最少耗能，并借助通風、采光、氣流組織等調節人的視覺以及心理感受，達到節能環保的要求;選用BIM理念，還可在項目方案完成的同時，測算日照、模擬風環境等，為建筑設計的“綠色探索”注入高科技力量。

關鍵詞：BIM技術;綠色建筑;作用

1 選題背景

綠色與高效能建筑的發展源自1970年代的美國，在石油危機后，社會意識到不能依賴單一能源，而建筑能耗在整個社會總能耗的比重超過40%，受其影響的建筑學家開始從建筑角度尋找節能方法，最初的綠色建筑概念由此應運而生。如今，綠色建筑是指通過有效運用再生資源和智能生態系統設計，以減少制造廢物、消耗水資源與能源的建筑。它具有可持續性、高效能、用戶舒適度高，以及室內環境健康等優勢，并為整個建筑生命周期帶來積極影響。我們可以理解為節約資源、污染物排放少、對環境友好的建筑最符合綠色建筑的定義。

據統計，全球有50%的能源用于建筑，同時人類從自然界所獲得的50%以上的物質原料也是用來建造各類建筑及其附屬設施。盡管諸如道路、橋梁、隧道等不能以綠色建筑去衡量，但是居住區，辦公大廈、公寓等對資源的利用是周而復始的。另外，建筑引起的空氣污染、光污染、電磁污染占據了環境總污染的1/3還多，人類活動產生的垃圾，其中40%為建筑垃圾。所以在建筑方面必須做出新的技術革命，保證在使用最少能源和制造最少污染的基礎上達到建筑的基本使用功能和新型技術開發利用。因此綠色建筑越來越受到重視。

1973年，全球爆發了第一次石油危機，西方經濟遭受了很大打擊，由于石油資源的短缺和提價，美國全行業均在考慮節能增效的問題。1975年，”BIM之父”-美國喬治亞理工大學的Chuck Eastman教授提出了”Building Description System”（建筑描述系統），以便于實現建筑工程的可視化和量化分析，提高工程建設效率。（第一次提出BIM理念）而業內較為公認的BIM定義是：“建筑信息模型（BIM）是指在建設工程及設施的規劃、設計、施工以及運營維護階段全壽命周期創建的管理建筑信息的過程，全過程應用三維、實時、動態的模型涵蓋了幾何信息、空間信息、地理信息、各種建筑組件的性質信息及工料信息。”

由此可見，綠色建筑與BIM產生的時代背景是一樣，核心目的都是為了讓建筑建造過程節能增效。

2 BIM對于綠色建筑的意義

BIM為綠色建筑的可持續發展提供分析與管理，二者的完美組合在推動綠色建筑發展與創新中潛力巨大。

2.1 同期性

BIM技術致力于實現全生命周期內不同階段的集成管理;而綠色建筑的開發、管理涵蓋建造、使用、拆除、維修等建筑全生命周期。時間維度對應為兩者的結合提供了便利。在綠色建筑的全周期可以通過BIM先行的方式，為之后的工序奠定基礎。

2.2 互補性

綠色建筑可持續目標的達成需要全面系統地掌握不同材料、設備的完整信息，在項目全生命周期內協同、優化，從而節約能源，降低排放，BIM技術為其提供了整體解決方案。綠色建筑為BIM提供數據，BIM為綠色建筑提供可行的方案，二者相互促進，互補前行。

2.3 開放性

綠色建筑需借助不同軟件來實現建筑物的能耗、采光、通風等分析，并要求與其相關的應用平臺具備開放性。BIM平臺具備開放性的特點，允許導入相關軟件數據進行一系列可視化操作，而且可以直接進行三維立體化的設計，為其在綠色建筑中的應用創造了條件，提供了便利。

3 BIM在綠色建筑中的應用方向

BIM技術在綠色建筑中的應用方向主要體現在以下7個方面。

3.1 工程管理

綠色建筑設計包括大量的定量分析計算，不同工程之間，在計算時互相影響，利用BIM可以很直觀的體現出各個工程之間的相互影響，可以更好的規避風險，通過已有的數據對項目進行管理，甚至將所涉及的工程項目納入到整個區域管理的數據庫，以便提取相關信息。

3.2 規劃設計

該階段對某區域進行規劃，將人均居住用地指標、建筑樓層、高度、外輪廓尺寸、建筑位置等綠色指標作為設計成果表現在設計結果中，規劃的建筑物通過記錄這些參數，可以作為綠色建筑評價和設計階段詳細分析的數據。

3.3 建筑設計

該階段是建筑設計的實施階段，涉及到建筑、結構、水、暖、電多個專業，該階段的BIM技術應用比較直觀，建筑信息模型就是描述建筑及其相關各專業的模型信息，為今后施工圖設計、運營維護提供原設計數據。設計階段側重于建筑單體的各種功能和性能。建筑本身信息模型是其他相關設計軟件分析的基礎，也是BIM技術的核心，所有性能化設計計算都與建筑本身信息模型數據緊密相關，建筑施工圖設計也由此產生，因此建筑本身信息模型設計需要有所突破，傳統的設計理念需要與現在的潮流相結合，真正做到發展，甚至是創新。

3.4 園林綠化

環境綠化日益成為綠色建筑設計的重要組成部分，在綠色建筑評價標準中，對綠地率、室外透水地面有具體要求，因此從信息模型角度，園林設計信息模型除包括用于設計統計的信息外，從綠色建筑設計角度考慮還應隨時生成綠色建筑評價的相關信息。

3.5 綠色評價

在設計階段可以隨時計算查看綠色建筑的單項指標，也可以通過相應的菜單，對整個建筑物進行綠色建筑綜合評價。此階段可以根據規劃目標，確定具體項目定量數據，對項目進行打分評價。此時的信息模型就是評價的具體項目，其具體數據可以從本項目的不同專業設計計算結果數據庫中得到。

3.6 施工過程

在綠色建筑設計中，應盡可能考慮施工過程的材料就近取材，涉及材料種類、材料使用量、可再利用建筑材料使用量，所以此階段的信息模型強調預算工程量，詳細材料使用量，材料統計規則，從長遠角度考慮，這是可以降低工程造價，提升效益，實現綠色發展的重要途徑。

3.7 運營維護

按照目前綠色建筑評價標準，強調的重點在垃圾廢棄物管理、物業管理體系的建設等方面，以定性內容為主，不管從哪個角度去考慮，都需要監測設備去提取數據構建信息模型，而監測系統和計量系統設置，設備維護期、設備運行狀態和設備維護運行都需要費用，這就使得運營變得困難。

4 BIM在綠色建筑的實際應用

綠色建筑為BIM提供了一個發揮其優勢的舞臺，BIM為綠色建筑提供了數據和技術上的支持。一座建筑的全生命周期應當包括建筑原材料的獲取，建筑材料的制造、運輸和安裝，建筑系統的建造、運行、維護以及最后的拆除等全過程。所以，要想使綠色建筑的全生命周期更有活力，就要在以下幾個方面不斷推進整體行業向綠色方向行進。

4.1 節地

合理利用BIM技術，對建筑周圍環境及建筑物空間進行模擬分析，得出最合理的場地規劃、交通物流組織、建筑物及大型設備布局等方案。通過對方案的優化，可以真正實現對土地的節約和室外環境的保護。

4.2 節能

將專業建筑性能分析軟件導入BIM模型，進行能耗、熱工等分析，根據分析結果調整設計參數，達到節能效果。通過BIM模型優化設計建筑的形體、朝向、樓距、墻窗比等，提高能源利用率，減小能耗，達到綠色建筑的標準。

4.3 節水

利用虛擬施工，在室外埋地下管道時，能夠有效避免碰撞或沖突導致的管網漏損;清晰了解用水量以及用水損耗的原因，達到對水資源的充分利用，實現可持續發展 。

4.4 節材

在模型中輸入材料信息，對材料從制作、出庫到使用的全過程進行動態跟蹤，避免浪費。利用數據統計及分析功能，預估材料用量，優化材料分配。借助BIM模型分析并控制材料的性能，使其更接近綠色目標。進行沖突和碰撞檢測，避免因遇到沖突而返工造成材料浪費。

4.5 室內環境質量

在BIM模型中，通過改變門窗的位置、大小、方向等，檢測室內的空氣流通狀況，并判斷是否對空氣質量產生影響;通過噪聲和采光分析，判斷室內隔音效果和光線是否達到要求，

通過調整樓間距或者朝向，改善室內的戶外視野，從而起到調節人的心理和視覺的作用。

4.6 施工管理

通過沖突檢測和模擬施工，能夠達到設計優化，避免返工，加強管理，通過工程量和造價的計算，能夠有效降低成本，提高效益，實現管理的高效性。

4.7 運營管理

BIM模型整合了建筑的所有信息，并在信息傳遞上具有一致性，滿足運營管理階段對信息的需求。通過BIM模型可迅速定位建筑出問題的部位，實現快速維修;再次，利用BIM對建筑相關設備設施的使用情況及性能進行實時跟蹤和監測，做到全方位、無盲區管理;基于BIM進行能耗分析，記錄并控制能耗。

5 思考與結語

BIM軟件存在以下問題：軟件多為國外開發，不一定適用于我國;集成度不高，難以滿足一些特殊專業的需求;操作較復雜，界面友好性難以達到相應水準，部分用戶傾向于使用相對簡單的非BIM版綠色軟件。除此以外，BIM在綠色改造項目以及選材應用上仍然具有優勢，已建項目的綠色改造受國家或區域經濟情況及相關政策影響較小，具有更大市場潛力。將BIM技術與綠色建筑的思想用于運營維護類項目，選用可循環材料，既可節約能源、減少建筑垃圾，從長遠的角度看，還可降低成本，獲得市場競爭優勢。

根據國務院《關于推行終身職業技能培訓制度的意見》文件精神，落實《國務院辦公廳關于轉發發展改革委、住房和城鄉建設部綠色行動方案》，“要加強建筑規劃、設計、施工、評價、運營、檢測等人員的培訓”。因此，要利用BIM推動綠色建筑，需加強軟件本土化、加強開發實用性及可操作性強軟件吸引廣泛用戶、并為不同軟件的數據傳輸建立標準，提高效率。我們作為新一代的工程人更要積極主動地去學習，將BIM與綠色施工更好的結合起來，為實現健康綠色發展貢獻自己的力量。

建筑技術和信息技術相結合，建筑是主體。BIM是信息技術在建筑中的應用，賦予建筑“綠色生命”。應當以綠色為目的、以BIM技術為手段，用綠色的觀念和方式進行建筑的規劃、設計，采用BIM技術在施工和運營階段促進綠色指標的落實，促進整個行業的進一步資源優化整合。我們可以相信傳統制圖方式會被逐漸淘汰，以BIM為開端的協同綠色設計革命已經悄然開始。