綠色建筑設計中的BIM技術應用

　　綠色建筑設計為協(xié)調人類生活與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展而努力。本文從綠色建筑設計角度分析bim技術在綠色建筑設計中的應用。

　　《綠色建筑》旨在宣傳我國化學建材行業(yè)的方針政策，主要報道建筑節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、保護環(huán)境和運營管理中的領先理念、前瞻技術，傳播推廣綠色建筑新技術、新工藝、新材料，介紹國內外綠色建筑工程案例，是綠色建筑行業(yè)重要媒介，是建筑行業(yè)廣大從業(yè)人員溝通、交流的重要平臺，塑料門窗、塑料管道、防水材料、建筑涂料、建筑保溫材料、建筑膠粘劑及混凝土外加劑等方面的最新科研成果。歡迎化學建材研究、生產(chǎn)、應用方面的論著性投稿。

　　當今社會，全球人口的迅速增加，經(jīng)濟規(guī)模的不斷擴大,高碳能源使用總量也急劇增加,自然資源消耗巨大，不可再生能源、淡水、天然材料，耕地等正走向枯竭，溫室氣體的排放量也大幅增加，導致全球性的氣候變暖，全人類的賴以生存生態(tài)環(huán)境受到威脅。建筑活動是人類對自然資源、環(huán)境影響最大的活動之一。據(jù)有關統(tǒng)計數(shù)字表明，建筑活動使用了人類所使用的自然資源總量的40%，能源總量的40%，而造成的建筑垃圾也占人類活動產(chǎn)生的垃圾總量的40%。在中國,城市碳排放的60%來源于建筑,房地產(chǎn)行業(yè)更是傳統(tǒng)能耗大戶。中國擁有世界上最大的建筑市場，全國建筑總面積已經(jīng)超過400億平方米，我國單位面積建筑的能耗相對比較高，而且今后我國每年新增建筑面積將達到16-20億平方米，到2020年將新增建筑面積近200億平方米。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，中國建筑能耗還將持續(xù)增加，并將成為未來20年能源消費的主要增長點。

　　聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會于2007年發(fā)布的第四次評估報告指出，發(fā)展綠色建筑不但可以節(jié)約能源、減少溫室氣體排放，還可以節(jié)省有關能源的投資、提高系統(tǒng)的可靠性和保障能源安全、減少貧困、改善當?shù)睾徒ㄖh(huán)境質量、提高居住者工作效率和健康水平、創(chuàng)造新的商業(yè)機會、帶動就業(yè)等等，因此，推進建筑節(jié)能和綠色建筑發(fā)展不僅是應對氣候變化的要求，而且對于促進經(jīng)濟又好又快發(fā)展具有重要意義。

　　綠色建筑作為一個兼顧環(huán)境關注與舒適健康的研究體系,越來越受到大家的關注,成為當今世界建筑發(fā)展的重要方向.世界上已有26個國家或地區(qū)推出了建筑節(jié)能綠色建筑的概念(國家標準<綠色建筑評價標準>)。中國也于2006年6月1日頒布實施了《綠色建筑評價標準》(GB 50378-2006). “十二五”規(guī)劃《綱要》中把“綠色創(chuàng)新、低碳發(fā)展”作為中國未來五年發(fā)展中一個非常重要的命題，積極應對氣候變化和推進綠色低碳發(fā)展成為重要的政策導向。推進建筑節(jié)能和綠色建筑的發(fā)展，不但對中國2020年實現(xiàn)溫室氣體減排目標具有關鍵性的作用，對全球應對氣候變化工作也有重要的影響。

　　綠色建筑指在建筑的全壽命周期內，最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材)，推廣使用可再生能源，保護環(huán)境和減少污染，為人們提供舒適、健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。實現(xiàn)建筑的“綠色“，要體現(xiàn)在建設的全過程，而不僅僅是中間某個環(huán)節(jié)。一個項目從立項開始，先是規(guī)劃設計、建筑設計，有了設計才開始建造，施工，接下來是使用管理，而當建筑到了一定使用年限，或者某些設備到了一定壽命周期，就要回收利用或再循環(huán)利用。這個過程中設計是精髓。要實現(xiàn)綠色建筑，從根本上實現(xiàn)節(jié)能減排，必須要抓住建筑規(guī)劃設計這個基本環(huán)節(jié)。建筑的綠色可持續(xù)發(fā)展，是在新形勢下，對建筑師和規(guī)劃師提出挑戰(zhàn)。建筑師和規(guī)劃師在設計中要更加全面系統(tǒng)的考慮綠色建筑、可持續(xù)設計的問題。

　　只有建筑師從設計初期就有可持續(xù)的設計觀，才可能真正設計出可持續(xù)性的綠色建筑。但是當今建筑的復雜程度已經(jīng)大大超過了僅憑建筑師主觀判斷或者經(jīng)驗就可以把握的程度。這就需要憑借先進的計算機技術進行復雜的數(shù)據(jù)計算和實時的動態(tài)模擬,來進行建筑物理環(huán)境性能分析,實現(xiàn)綠色建筑設計。此時,整合了大量建筑信息的模型技術-BIM應運而生, 給設計師提供了一個良好的輔助設計工具。通過相應的BIM應用軟件，創(chuàng)建簡單的建筑信息模型，建筑師隨時可以方便地對設計方案進行建筑物理環(huán)境性能分析，得到的分析結果可以幫助建筑師對方案作出合理的調整。憑借在建筑設計領域的出色表現(xiàn)，BIM已被明確寫入建筑發(fā)展“十二五”規(guī)劃，政府、行業(yè)協(xié)會以及各設計企業(yè)都非常支持與響應BIM在行業(yè)內的普及與應用。

　　目前，比較成熟的主流BIM軟件主要有Autodesk建筑設計軟件Revit Architecture、結構設計軟件Revit Structure、水暖電設備設計軟件Revit MEP等Revit系列軟件、土木與基礎設施軟件civil3D、施工項目管理軟件NavisWorks，Graphisoft公司的ArchiCAD、Bentley Microstation TriFoma等等。

　　綠色建筑強調“四節(jié)二環(huán)保”。所謂“四節(jié)”，即節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材;所謂“二環(huán)保”，第一是對外部的生態(tài)環(huán)境保護，對大自然最低的干擾，第二是對室內環(huán)境保護，增進居住人的健康。我國目前所實行的綠色建筑評價標準分為住宅建筑與公共建筑，住宅建筑評價標準內容主要包括以下幾方面：1、節(jié)地與室外環(huán)境。2、節(jié)能與能源利用。3、節(jié)水與水資源利用4、節(jié)材與材料資源利用。5、室內環(huán)境質量。6、運營管理。這六個方面涉及到綠色建筑設計的條文有五條。這幾年條，實際也是實現(xiàn)綠色建筑設計應考慮問題。

　　下邊我按這五個方面，談一談，bim在這方面的應用

　　一、節(jié)地與室外環(huán)境

　　節(jié)地與室外環(huán)境，是綠色建筑基本要素，要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，首先要尊重當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，增加對自然環(huán)境的理解，使人們的行為與自然環(huán)境的發(fā)展協(xié)調統(tǒng)一。充分利用建筑場地周邊的自然條件，盡量保留和合理利用現(xiàn)有適宜的地形、地貌、植被和自然水系;在建筑的選址、朝向、布局、形態(tài)等方面，充分考慮當?shù)貧夂蛱卣骱蜕鷳B(tài)環(huán)境;建筑風格與規(guī)模和周圍環(huán)境保持協(xié)調，保持歷史文化與景觀的連續(xù)性;盡可能減少對自然環(huán)境的負面影響，如減少有害氣體和廢棄物的排放，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。

　　土木與基礎設施行業(yè)bim軟件Autodesk Civil 3D 在這方面給設計師提供一個有效的技術支持，它適用于勘測、場地規(guī)劃、總圖、道路設計、水利工程、地質礦產(chǎn)等多個不同的行業(yè)領域。Civil 3D能將原始地形地貌直觀的生成三維數(shù)字地形模型，給設計師以感性認識，可以根據(jù)可靠的場地現(xiàn)狀模型和設計約束來評估設計方案，推出更具創(chuàng)新性的環(huán)保設計。并且Civil 3D有強大的土方計算能力和所見即所得的數(shù)據(jù)查詢功能，隨時給設計師提供分析的數(shù)據(jù)支持，能夠幫助設計師提高規(guī)劃設計的可持續(xù)性。下圖是用Civil3D,做的原始地形，它的表現(xiàn)形式多樣。

　　對于室外環(huán)境設計，BIM軟件可以幫助設計師對建筑室外環(huán)境進行信息模擬、數(shù)據(jù)計算，一些適用于建筑師在方案階段使用簡單靈活的軟件相繼問世(如Ecotect Anglysis、Apache)，這就意味著設計師在方案最初階段，在各種數(shù)據(jù)尚未確定前(如體形、空間構成、建筑的選址、朝向、布局等)就可以利用簡單體塊對建筑物的多種性能進行大致的預測，對不同方案的結果進行充分比較，以確立最終方案。下圖是目前國內比較認可的軟件phoenics做的某小區(qū)熱環(huán)境分析。

　　2、節(jié)能與能源利用

　　節(jié)約能源，降低建筑能耗是綠色建筑的一個重要方面。建筑的體型、方位及圍護結構形式，在決定建筑能量性能的各種因素中起著決定性作用，建筑物與外環(huán)境的換熱量、自然通風狀況和自然采光水平，這三方面涉及的內容將構成70%以上的建筑采暖通風空調能耗。因此建筑、采暖、通風、空調設計對建筑的能量性能起著主導作用。相同功能的建筑，不同的建筑設計方案，在能耗方面會有巨大的差別。單憑經(jīng)驗或者手工計算，很難正確判斷建筑設計的優(yōu)劣。目前憑借先進的計算機技術進行復雜的數(shù)據(jù)計算和實時的動態(tài)模擬是實現(xiàn)綠色建筑設計的科學性和合理性的重要保障。目前國內傳統(tǒng)分析軟件天正、鴻業(yè)等也能進行一定的計算，而BIM能提供實時的動態(tài)模擬和更為精確的能耗評估，為設計師及業(yè)主在多種不同設計方案，提供優(yōu)選最佳方案。。另外BIM的優(yōu)勢在于通過建筑信息化模型在建筑設計軟件與建筑物理環(huán)境性能化分析軟件間的傳遞，可以節(jié)省大量的重復建模、重復設置的時間，大大提高設計和分析效率。

　　3、節(jié)水與水資源利用

　　水是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要原料，也是人類賴以生存的寶貴自然資源，沒有水就沒有生命，就沒有良好的自然環(huán)境，也就無法實現(xiàn)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。節(jié)水與水資源利用,實際就是一個建筑水環(huán)境統(tǒng)籌規(guī)劃的問題。應用BIM軟件可以模擬各種水系統(tǒng)規(guī)劃方案，進行虛擬的水循環(huán)演示，從中優(yōu)選最佳方案，因地制宜增加水資源循環(huán)利用率，減少市政供水量和污水排放量。雨水回收是節(jié)水的重要措施，AutoCAD Civil 3D及其Autodesk Water Analysis擴展程序已將雨水分析納入設計流程。

　　4、節(jié)材與材料資源利用

　　節(jié)材與材料資源利用包括2方面的內容，一在設計方面減少裝飾性構件，選用可循環(huán)利用綠色環(huán)保建材，結構材料盡量選用高性能材料;二是在施工運營中減少浪費，注意材料的回收利用。BIM技術在這方面效益明顯。如：BIM軟件能幫助工程師更準確地預測建筑材料(如礫石和瀝青)的用量，更好地估計分層填挖量。這樣就能減少由生產(chǎn)和運輸多余材料而產(chǎn)生的浪費和溫室氣體排放。另外應用施工項目管理軟件NavisWorks，三維管線碰撞檢查讓施工工程中避免由設備碰撞引起的拆裝、返工和浪費。

　　5、室內環(huán)境質量

　　室內環(huán)境質量實際就是提供舒適、健康、適用和高效的使用空間問題。這是綠色建筑根本的功能需求。和室外環(huán)境一樣，對于室內環(huán)境設計，BIM軟件同樣可以幫助設計師對建筑室內環(huán)境進行信息模擬，涵蓋了熱環(huán)境、風環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境、日照、經(jīng)濟性及環(huán)境影響與可視度等建筑物理環(huán)境的7個方面。

　　綠色建筑的可持續(xù)性強調的是“建筑的全壽命周期內”，這個過程包括項目規(guī)劃、設計、施工、建筑物的使用和維護等，而BIM技術的核心是將一個建筑項目整個生命周期內的所有信息整合到一個單獨的建筑模型中，而且還包括施工進度、建造過程、維護管理等的過程信息。BIM的未來是建筑的各個環(huán)節(jié)，設計、營銷、成本、施工、管理都融入到BIM模型中。有此看來，BIM應用可以始終貫穿整個綠色建筑的設計進程，為實現(xiàn)建筑的綠色節(jié)能提供了強有力的支撐。在綠色建筑設計中BIM技術的應用，極大地提高了建筑項目的設計、施工、維護管理的效率，綠色建筑物的設計從2D到3D的轉換及各種建筑物理能量分析等的信息，能實現(xiàn)多種綠色技術統(tǒng)合安排、靈活運用。

　　BIM是對工程項目信息的數(shù)字化表達，是數(shù)字技術在建筑業(yè)中的直接應用，

　　它代表了信息技術在我國建筑業(yè)中應用的新方向。BIM涉及整個建筑工程全壽命周期各環(huán)節(jié)的完整實踐過程，但它不局限于整個實踐過程貫穿后才能實現(xiàn)其價值，而是可以由工程設計先行并實現(xiàn)階段性的價值。隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展、BIM技術不斷完善以及業(yè)主對工程項目建設要求的日益提高，BIM必將更得到的廣泛應用，特別是在綠色建筑設計領域，BIM更顯示了其強大的助力設計優(yōu)勢，對進行綠色建筑可行性分析及設計提供了強有力的信息數(shù)字支持。

　　參考文獻

　　1、《綠色建筑評價標準》GB/T 50378-2006

　　2、Autodesk Ecotect Analysis 2011綠色建筑分析應用