基于BIM技術(shù)的綠色建筑功能評(píng)價(jià)研究

趙曉光 孫盛楠 王麗蕓 徐曉曄

摘要：綠色建筑是我國(guó)未來(lái)建筑的發(fā)展方向，是符合我國(guó)環(huán)境保護(hù)策略的，在我國(guó)雙碳目標(biāo)的政策指引下，發(fā)展綠色建筑是勢(shì)在必行的。本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外綠色建筑的發(fā)展歷史，其次重點(diǎn)闡述了我國(guó)綠色建筑的評(píng)價(jià)體系和評(píng)價(jià)指標(biāo)，然后說(shuō)明了傳統(tǒng)評(píng)價(jià)綠色建筑功能的方法，重點(diǎn)解釋了BIM技術(shù)應(yīng)用于綠色建筑功能評(píng)價(jià)的方法和優(yōu)勢(shì)，最后詳細(xì)敘述了綠色建筑功能提升的措施，說(shuō)明了BIM技術(shù)與綠色建筑的結(jié)合是未來(lái)建筑發(fā)展的方向，具有無(wú)限的潛力和巨大的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù) ?綠色建筑 ?功能評(píng)價(jià) ?功能提升

科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步為我國(guó)的建造業(yè)帶來(lái)了巨大的進(jìn)步，由此帶來(lái)了大量的能源消耗。有統(tǒng)計(jì)表明：我國(guó)建筑行業(yè)的能源消耗占社會(huì)總能源的消耗比例已經(jīng)由20世紀(jì)的10%上升至現(xiàn)在的33%，在能源消耗不斷增加的同時(shí)，其利用率低的問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。建筑業(yè)作為我國(guó)的支柱行業(yè)，其發(fā)展建設(shè)應(yīng)符合我國(guó)生態(tài)文明理念和“健康中國(guó)”的國(guó)家戰(zhàn)略。同時(shí)，綠色建筑的發(fā)展對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)、最大限度地節(jié)約能源都能起到巨大的助力作用。為了使建筑業(yè)向更加環(huán)保型方向轉(zhuǎn)型，發(fā)展綠色建筑是最好的選擇。

1綠色建筑的發(fā)展

1969年，美國(guó)建筑設(shè)計(jì)師鮑羅·索勒首次提出了“生態(tài)建筑”概念，由此打開了人們對(duì)建筑探索的新世界。隨后在20世紀(jì)70年代爆發(fā)的能源危機(jī)使得人們對(duì)資源利用的高效性越來(lái)越重視，而建筑業(yè)所帶來(lái)的能源高消耗和能源利用率低的問(wèn)題就逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。從20世紀(jì)80年代開始，各國(guó)開始思考并制定與本國(guó)國(guó)情相符的法律法規(guī)及相關(guān)的政策體系，促使本國(guó)的建筑設(shè)計(jì)更加綠色環(huán)保。英國(guó)在1990年率先發(fā)布了世界首個(gè)建筑評(píng)估法則——“建筑研究所環(huán)境評(píng)估法”，隨后世界各國(guó)也開始陸續(xù)出臺(tái)法律法規(guī)發(fā)展環(huán)保型建筑。1992年綠色建筑在“聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)”首次問(wèn)世，并快速被國(guó)際社會(huì)廣泛接受。進(jìn)入21世紀(jì)后，綠色建筑的發(fā)展迎來(lái)了快速發(fā)展的新階段。

我國(guó)在1992年第一次引用綠色建筑的概念，并進(jìn)行了大力推廣。由住建部在2004年第一次組織的“全國(guó)綠色建筑創(chuàng)新獎(jiǎng)”評(píng)獎(jiǎng)活動(dòng)為我國(guó)的綠色建筑打開了新的發(fā)展世界。隨后，我國(guó)不斷出臺(tái)關(guān)于綠色建筑的政策，指導(dǎo)綠色建筑的發(fā)展。隨著《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》《綠色建筑評(píng)價(jià)技術(shù)細(xì)則》和《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)管理辦法》的相繼出臺(tái)，我國(guó)的綠色建筑發(fā)展走向了更加規(guī)范化的道路，極大地促進(jìn)了綠色建筑施工技術(shù)的實(shí)施。此后，國(guó)家各部門持續(xù)出臺(tái)各項(xiàng)政策措施激勵(lì)綠色建筑的發(fā)展，同時(shí)也加大了綠色建筑的宣傳力度，使普通民眾也意識(shí)到了綠色建筑的優(yōu)勢(shì)，對(duì)綠色建筑的接受程度更快提升。近幾年，我國(guó)的建筑施工技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，特別是BIM技術(shù)的問(wèn)世，為建筑業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了新的活力，應(yīng)用BIM技術(shù)對(duì)綠色建筑進(jìn)行全方位的管理和提升，促使綠色建筑更加綠色環(huán)保。

2017年，習(xí)近平主席提出了“健康中國(guó)”的理念，而綠色建筑的內(nèi)涵是與“健康中國(guó)”的理念不謀而合的。綠色建筑的出現(xiàn)既滿足了節(jié)約能源的需求，同時(shí)也為人類帶來(lái)舒適生活的同時(shí)，減少了建筑對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面作用。隨著我國(guó)對(duì)節(jié)能環(huán)保的重視程度越來(lái)越大，傳統(tǒng)建筑及建造方式已經(jīng)不再適應(yīng)現(xiàn)在社會(huì)的發(fā)展，綠色建筑的誕生，體現(xiàn)了建筑與自然、環(huán)境、生態(tài)和諧發(fā)展的理念，具有無(wú)限的潛力。

2 國(guó)內(nèi)外綠色建筑的功能評(píng)價(jià)體系

目前，傳統(tǒng)建造業(yè)的快速發(fā)展是以犧牲自然資源和自然環(huán)境為代價(jià)的，是不可持續(xù)的。因此，建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好的新型建筑已經(jīng)是迫在眉睫;而綠色建筑的評(píng)價(jià)體系作為評(píng)估綠色建筑的功能價(jià)值的重要體系，對(duì)綠色建筑推動(dòng)與發(fā)展起著強(qiáng)大助推力作用。

國(guó)內(nèi)外對(duì)綠色建筑的功能評(píng)價(jià)已形成了較為成熟的體系，各個(gè)國(guó)家也已經(jīng)建立了適合本國(guó)國(guó)情的綠色建筑功能評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。英國(guó)的綠色建筑評(píng)價(jià)體系形成最早，應(yīng)用范圍最廣，也最為成熟。該體系綜合評(píng)估了建筑與環(huán)境的適應(yīng)性和建筑與經(jīng)濟(jì)的適應(yīng)性，避免為過(guò)分追求綠色而忽略了成本的情況。該體系的評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，采用能源、污染、交通等10個(gè)指標(biāo)進(jìn)行全方位的評(píng)價(jià)，對(duì)每個(gè)指標(biāo)進(jìn)行打分，并乘以該指標(biāo)的權(quán)重，最終得到該建筑物的綜合評(píng)分，依據(jù)該評(píng)分將建筑物劃分為6個(gè)等級(jí)。

美國(guó)綠色建筑的功能評(píng)價(jià)體系也較為完善，并且也被世界上很多國(guó)家所采納。該體系是從8個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)估建筑的節(jié)能環(huán)保特性，其中該體系特別將意識(shí)與教育列為評(píng)估指標(biāo)之一，不斷強(qiáng)化人們對(duì)綠色建筑的認(rèn)識(shí)。此外，美國(guó)的綠色建筑功能評(píng)價(jià)體系的可持續(xù)發(fā)展列為指標(biāo)之一，說(shuō)明該體系不只關(guān)注建筑當(dāng)前的狀態(tài)，更關(guān)注建筑未來(lái)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

隨著我國(guó)綠色建筑的發(fā)展越來(lái)越受到關(guān)注，我國(guó)也出臺(tái)了自己的綠色建筑功能評(píng)價(jià)體系，并且隨著綠色建筑的發(fā)展變化，也在不斷更新和改進(jìn)。我國(guó)的綠色建筑功能評(píng)價(jià)體系是定性與定量相結(jié)合的，同時(shí)具備精確性與靈活性，是一個(gè)相對(duì)完善的評(píng)價(jià)體系。我國(guó)的綠色建筑評(píng)價(jià)體系包括7個(gè)指標(biāo)，分別為運(yùn)營(yíng)管理、施工管理、整體的環(huán)境質(zhì)量、節(jié)能與能源利用、節(jié)能與水資源利用、節(jié)能與材料資源利用、節(jié)地與室外環(huán)境。每個(gè)指標(biāo)又分為一般項(xiàng)目、控制項(xiàng)目和優(yōu)選項(xiàng)目，應(yīng)用分項(xiàng)系數(shù)法，計(jì)算總得分，最后依據(jù)建筑物的得分劃分為3個(gè)等級(jí)，分別為一星、二星和三星。

各國(guó)不同的綠色建筑評(píng)估體系體現(xiàn)了各國(guó)的國(guó)情和設(shè)計(jì)理念，雖然側(cè)重點(diǎn)各有不同，但是評(píng)估的體系大體相近，評(píng)估的目的均是為了促進(jìn)綠色建筑向更加節(jié)能環(huán)保、與環(huán)境更適應(yīng)的方向發(fā)展。

3 基于BIM技術(shù)的綠色建筑功能評(píng)價(jià)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(yīng)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(guò)設(shè)置不同的條件，評(píng)價(jià)該建筑的各項(xiàng)功能指標(biāo)，以檢測(cè)該建筑物是否符合國(guó)家要求的綠色建筑功能標(biāo)準(zhǔn)。

BIM模型的特點(diǎn)是三維可視化，并且可以儲(chǔ)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(gè)可交流的公共信息平臺(tái)，讓建筑信息在各方之間暢通流動(dòng)，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(shù)應(yīng)用于綠色建筑功能評(píng)價(jià)中，可分析綠色建筑的采光、通風(fēng)、噪音、能源效率和可持續(xù)性材料等各項(xiàng)建筑性能，還可以模擬綠色建筑與周圍環(huán)境的適應(yīng)性，并針對(duì)其中不合理的部分進(jìn)行優(yōu)化，讓建筑成為真正的“綠色建筑”。

在進(jìn)行綠色建筑的功能評(píng)價(jià)時(shí)，可以借助于BIM技術(shù)完成綠色建筑全壽命周期內(nèi)的功能評(píng)價(jià)。BIM技術(shù)采用一種交互式的編輯模式，技術(shù)人員通過(guò)建立綠色建筑的數(shù)字化模型，在制定構(gòu)件時(shí)輸入詳細(xì)的數(shù)字參數(shù)，最終形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。利用建立好的建筑模型作為模擬本體，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢?、自然氣候和?shí)際環(huán)境條件，如風(fēng)向、日照、溫度等，模擬不同工況下建筑物的采光、通風(fēng)和隔聲等情況，將模擬的條件與國(guó)家和地方的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，找出設(shè)計(jì)不足的地方，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終達(dá)到提升綠色建筑的功能的目的。此外，BIM技術(shù)還可以為綠色建筑的安裝施工、管線碰撞、現(xiàn)場(chǎng)布置等均可以提供模擬，并且進(jìn)行優(yōu)化，以此起到節(jié)約能源，降低成本的作用。

通過(guò)BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材，全面提升綠色建筑的質(zhì)量，使綠色建筑更加生態(tài)化、人性化、智能化。BIM技術(shù)在綠色建筑全壽命周期的應(yīng)用，可以將綠色建筑的理念與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的效益結(jié)合起來(lái)，使二者達(dá)到平衡狀態(tài)，這對(duì)于推動(dòng)綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展有長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。

4 綠色建筑功能提升措施

目前，我國(guó)已經(jīng)提出了碳達(dá)峰和碳中和的雙碳目標(biāo)，大力推廣綠色建筑是實(shí)現(xiàn)我國(guó)“雙碳目標(biāo)”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(duì)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(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。

4.1 提高設(shè)計(jì)人員的綠色建筑理念

首先，建筑設(shè)計(jì)人員需要勇于接受最新的建筑設(shè)計(jì)理念，增強(qiáng)對(duì)通風(fēng)、采光、能源消耗等建筑環(huán)境的認(rèn)識(shí)，并將這些理念認(rèn)識(shí)應(yīng)用于綠色建筑的設(shè)計(jì)方案中，這樣不僅可以達(dá)到節(jié)約能源的目的，還會(huì)優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，充分考慮建筑與周邊環(huán)境的融合性，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的布局，既能提高綠色建筑環(huán)境的整體質(zhì)量，又利于綠色建筑的整體施工。

4.2 提升建筑與周圍環(huán)境的適應(yīng)性

在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)之前，設(shè)計(jì)人員需要對(duì)建筑所在的環(huán)境進(jìn)行充分的調(diào)研了解，在此基礎(chǔ)上，首先考慮盡可能地利用周邊已有的環(huán)境，如天然的湖泊、草坪、公園等為新建建筑物服務(wù)。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用BIM技術(shù)，對(duì)建筑的室內(nèi)環(huán)境和室外環(huán)境進(jìn)行模擬，檢測(cè)其適應(yīng)性是否達(dá)到最佳狀態(tài)，并不斷改進(jìn)，使其與建筑周邊環(huán)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(shè)計(jì)趨于兩種形勢(shì)，一類是規(guī)則的幾何外形，主要是針對(duì)普通住宅等建筑物;另一類是追求復(fù)雜的建筑外形，過(guò)于追求藝術(shù)表達(dá)，主要是在一些公共建筑中有所體現(xiàn)。綠色建筑的設(shè)計(jì)要求不僅要滿足節(jié)能環(huán)保的要求，更重要的是為人類的生活帶來(lái)舒適感。因此，可以利用BIM技術(shù)建立建筑的模型，從而計(jì)算出建筑的相關(guān)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上改善建筑外形，使其達(dá)到相對(duì)合理的程度。

4.4 提升建筑物的節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)是提升綠色建筑功能的重要措施之一，在建筑設(shè)計(jì)階段就要對(duì)建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，特別是建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)用BIM技術(shù)建立建筑模型，包括其門窗的大小、門窗的位置等，從而準(zhǔn)確計(jì)算出門窗的面積及其采光參數(shù)等，對(duì)于不符合要求的，要及時(shí)進(jìn)行修正。此外，建筑的保溫隔熱性能主要是由維護(hù)結(jié)構(gòu)來(lái)保障的，對(duì)維護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要優(yōu)先選擇節(jié)能環(huán)保并且保溫隔熱性能好的材料，驗(yàn)算這些材料的隔熱性、保溫性等，盡量利用材料的性能來(lái)保障建筑室內(nèi)環(huán)境的舒適性和穩(wěn)定性，避免使用空調(diào)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)約能源的目的。最后還應(yīng)合理設(shè)計(jì)合理的污水處理回收系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)污水的循環(huán)利用，達(dá)到節(jié)約用水的目的。

4.5 應(yīng)用綠色建筑施工技術(shù)

在建筑的施工過(guò)程中，制定綠色施工方案是十分必要的，可以減少施工過(guò)程對(duì)環(huán)境帶來(lái)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(huán)境及當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)，在此前提下，充分利用當(dāng)?shù)氐挠欣麠l件，實(shí)施綠色施工。同時(shí)，在施工過(guò)程中盡量采用能耗小、污染小的施工機(jī)械，避免產(chǎn)生不必要的能源消耗。

5 結(jié)語(yǔ)

綠色建筑是我國(guó)未來(lái)建筑的發(fā)展方向，這是與我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展理念非常契合的，隨著BIM技術(shù)的引入，為綠色建筑的發(fā)展帶來(lái)了新的生機(jī)，注入了全新的活力，二者的全新結(jié)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(shè)計(jì)更加方便。BIM技術(shù)的應(yīng)用不止是在功能評(píng)價(jià)方面，更可以應(yīng)用于綠色建筑的施工階段、運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段，為綠色建筑提供全方位的服務(wù)。今后，BIM技術(shù)應(yīng)用于綠色建筑的領(lǐng)域?qū)⒏訌V泛，將從建筑的全壽命周期內(nèi)對(duì)綠色建筑的功能進(jìn)行評(píng)價(jià)與管理，使綠色建筑更加節(jié)能環(huán)保并被人們所接受。

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作者簡(jiǎn)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(jié)能建筑的研究工作。

基金項(xiàng)目：河北環(huán)境工程學(xué)院科研課題（項(xiàng)目名稱：基于BIM技術(shù)的綠色建筑功能評(píng)價(jià)研究，項(xiàng)目編號(hào)：2020RWQN03）;秦皇島市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目名稱：基于BIM技術(shù)的綠色建筑新型物業(yè)管理模式研究，項(xiàng)目編號(hào)：202101A276）;秦皇島市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目名稱：數(shù)字化技術(shù)在被動(dòng)式建筑中的應(yīng)用研究——以僑商大廈為例，項(xiàng)目編號(hào)：202101A265）。