孫薇莉

（大連市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧大連 116021）

0 引言

綠色建筑倡導(dǎo)從建造到拆除全壽命周期內(nèi)建筑各項(xiàng)性能更加優(yōu)良更加環(huán)保，其可持續(xù)發(fā)展在建筑業(yè)中的踐行，是建筑業(yè)發(fā)展追求的方向。目前綠色建筑在發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、瑞典、日本等國(guó)家已取得了很大的進(jìn)展，我國(guó)也非常重視綠色建筑的發(fā)展，其發(fā)展勢(shì)頭越來(lái)越強(qiáng)勁。建筑信息模型BIM作為一種技術(shù)理念，自2002年被引入工程建設(shè)行業(yè)以來(lái)已有十余年發(fā)展歷程，引爆了第二次建筑設(shè)計(jì)革命，它共享知識(shí)資源分享建筑各方面信息，為建筑從概念到拆除全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)。怎樣將綠色建筑的發(fā)展需求和BIM這一技術(shù)手段相結(jié)合，讓它們相互促進(jìn)共同發(fā)展是值得思考的問(wèn)題。

1 綠色建筑簡(jiǎn)述

人類發(fā)展至今，能源和資源供應(yīng)緊缺，環(huán)境惡化的壓力日益凸顯，人類下一步如何發(fā)展？可持續(xù)發(fā)展為人類指明了方向。綠色建筑是可持續(xù)發(fā)展觀念在建筑業(yè)中的體現(xiàn)，綠色建筑通俗地理解就是“四節(jié)一環(huán)?！奔础肮?jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)境保護(hù)”，《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50738-2006將綠色建筑的定義為： “在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、舒適和高效的適用空間，與自然和諧共生的建筑。”從綠色建筑的定義可以明顯地感覺到人們對(duì)建筑全壽命周期性能的重視程度，要求建筑全壽命周期性能更節(jié)省資源、能源和更環(huán)保。

由于綠色建筑在節(jié)能上的巨大優(yōu)勢(shì)，很多國(guó)家已開始對(duì)其進(jìn)行大力推廣，并取得經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能耗持續(xù)下降的突出成就。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，綠色建筑已經(jīng)有幾十年的成功發(fā)展史。英國(guó)對(duì)綠色建筑的研究和工程實(shí)踐一直都處于世界的前列，并已在可持續(xù)建筑領(lǐng)域取得了較大的進(jìn)展。德國(guó)的綠色生態(tài)建筑發(fā)展也十分迅速，其研發(fā)的新型節(jié)能材料及技術(shù)近來(lái)在國(guó)外專業(yè)媒體和博覽會(huì)上頻頻露面，引起了廣泛關(guān)注。美國(guó)的綠色建筑起步早且發(fā)展快，美國(guó)綠色建筑協(xié)會(huì)頒布的綠色建筑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)成為世界上綠色建筑評(píng)定的標(biāo)尺。加拿大的“綠色建筑挑戰(zhàn)”(Green Building Challenge)行動(dòng)，采用新技術(shù)、新材料、新工藝，實(shí)行綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，使建筑在滿足使用需要的基礎(chǔ)上所消耗的資源、能源最少[1]。綠色建筑在法國(guó)、瑞典、日本也取得了很大的進(jìn)展。

相對(duì)于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)綠色建筑起步較晚，但我國(guó)對(duì)發(fā)展綠色建筑非常重視。綠色建筑在我國(guó)的發(fā)展將迎來(lái)春天，《十二五綠色建筑和綠色生態(tài)城區(qū)發(fā)展規(guī)劃》要求：“‘十二五’期間要完成綠色建筑10億m2，到2015年要有20%城市新建建筑達(dá)到綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)。選擇100個(gè)城市新建區(qū)域(規(guī)劃新區(qū)、經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)、生態(tài)工業(yè)示范園區(qū)等)按照綠色生態(tài)城區(qū)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行。”

2 BIM簡(jiǎn)述

建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)是以建筑工程項(xiàng)目各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)進(jìn)行建筑模型的建立，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)性能。美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)(NBIMS)對(duì)BIM的定義有三大部分：BIM是一個(gè)設(shè)施(建設(shè)項(xiàng)目)物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)；BIM是一個(gè)共享的知識(shí)資源，是一個(gè)分享有關(guān)這個(gè)設(shè)施的信息，為該設(shè)施從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過(guò)程；在項(xiàng)目的不同階段，不同利益相關(guān)方通過(guò)在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)。

BIM具有五大特性：可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性，正是這五大特性使得BIM自從 2002年被引入工程建設(shè)行業(yè)以來(lái)的十余年里，逐漸在全球范圍內(nèi)得到業(yè)界的廣泛認(rèn)可，被譽(yù)為建筑業(yè)變革的革命性力量。近年來(lái)BIM在美國(guó)、歐洲、日本、韓國(guó)、新加坡的發(fā)展和應(yīng)用已達(dá)到一定的水平。BIM在國(guó)內(nèi)建筑業(yè)形成了一股熱潮，除了前期軟件廠商的大聲呼吁外，政府相關(guān)單位、各行業(yè)協(xié)會(huì)與專家、設(shè)計(jì)單位、施工企業(yè)、科研院校等也開始重視推廣BIM，成立了BIM工作室、BIM團(tuán)隊(duì)來(lái)逐步推進(jìn)BIM應(yīng)用。

3 BIM在綠色建筑中的應(yīng)用

3.1 室外環(huán)境分析

室外環(huán)境主要包括風(fēng)環(huán)境、日照、熱環(huán)境、聲環(huán)境，這四方面的內(nèi)容對(duì)建筑的性能有著非常重要的影響，《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)這四方面的內(nèi)容均作了相應(yīng)的要求。

高層建筑和超高層建筑的出現(xiàn)使得再生風(fēng)和環(huán)境二次風(fēng)環(huán)境問(wèn)題逐漸凸顯出來(lái)，不僅如此，室內(nèi)空氣質(zhì)量的好壞以及室內(nèi)自然通風(fēng)效果的優(yōu)劣，也與室外風(fēng)環(huán)境密切相關(guān)，因此改善室外風(fēng)環(huán)境，降低其空氣齡，合理控制室外風(fēng)速、風(fēng)壓的意義十分重要。日照與人類生存有著密切的關(guān)系，特別是在嚴(yán)寒的冬季，人們希望獲得更多的日照，《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》明確要求建筑總平面設(shè)計(jì)有利于冬季日照，《民用建筑綠色設(shè)計(jì)規(guī)范》更是明確要求使用日照模擬軟件進(jìn)行日照分析計(jì)算。隨著生活水平的日益提高，人們對(duì)住宅小區(qū)品質(zhì)的要求也越來(lái)越高，創(chuàng)造良好的熱環(huán)境是提升住宅小區(qū)整體質(zhì)量、提高人們生活舒適性的一個(gè)重要方面，而且小區(qū)熱環(huán)境對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的能耗也有著重要影響，這樣營(yíng)造良好的小區(qū)熱環(huán)境也顯得非常重要，《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》要求住區(qū)室外日平均熱島強(qiáng)度不高于1.5℃。室外聲環(huán)境是綠建的評(píng)價(jià)重點(diǎn)之一，綠建評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)場(chǎng)地周邊的噪聲進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)規(guī)劃實(shí)施后的環(huán)境噪聲進(jìn)行預(yù)測(cè)。如圖1-圖4案例所示，利用BIM技術(shù)建立的三維可視化模型，將其導(dǎo)入相應(yīng)的分析軟件中，可以完成上述4大內(nèi)容的分析。當(dāng)前，REVIT創(chuàng)建的三維模型可以導(dǎo)出多種格式，如CAD、DWF、gbxml等格式，這些格式在一定程度上能被各性能分析軟件（如PHOENICS、Ecotect Analysis、CadnaA等）所兼容，這避免了再次在分析軟件中進(jìn)行重復(fù)建模的繁瑣，提高了分析效率和建模的準(zhǔn)確性，隨著各軟件的進(jìn)一步，相互間的兼容性更強(qiáng)，這種優(yōu)勢(shì)也將更明顯。

BIM是一種技術(shù)理念，倡導(dǎo)共享知識(shí)資源分享建筑各方面信息，為建筑從概念到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過(guò)程。綠色建筑和BIM均注重建筑的全壽命周期，一個(gè)強(qiáng)調(diào)壽命周期的建筑各項(xiàng)性能，另一個(gè)盡力為建筑性能優(yōu)劣的判斷提供可靠數(shù)據(jù)信息支持，二者不謀而合?？梢哉J(rèn)為，綠色建筑為BIM提供了寬闊的展示舞臺(tái)，而BIM則為綠色建筑的實(shí)現(xiàn)提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。當(dāng)前，可以從以下幾方面來(lái)探索BIM對(duì)綠色建筑的技術(shù)支持。

圖1 某小區(qū)室外風(fēng)場(chǎng)分析

圖2 某小區(qū)大寒日日照分析

圖3 某小區(qū)室外熱環(huán)境分析

圖4 某小區(qū)室外噪聲分析

3.2 節(jié)能與能源利用分析

節(jié)能與能源利用是綠建評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的重要內(nèi)容，將BIM技術(shù)所建立的建筑三維可視化模型導(dǎo)入能耗分析軟件或者轉(zhuǎn)為相應(yīng)格式導(dǎo)入能耗分析軟件，根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合項(xiàng)目所在地的氣象數(shù)據(jù)，完成建筑能耗分析模型的完善工作、分析數(shù)據(jù)生成、建筑能耗分析結(jié)果數(shù)據(jù)的處理與直觀可視化模擬，根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果調(diào)整優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案以及相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)期控制。利用BIM模型進(jìn)行室外太陽(yáng)輻射分析，分析太陽(yáng)輻射強(qiáng)度及其分布，用于各太陽(yáng)能設(shè)備的方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)可再生能源的最大化合理利用，同時(shí)還可以優(yōu)化室外植被的配置比如合理確定喜陽(yáng)植物、喜陰植物、中性植物的種植位置。此外還可進(jìn)行室內(nèi)自然采光分析，充分利用自然采光，降低人工照明能耗。

3.3 節(jié)水與水資源利用分析

根據(jù)BIM所建三維信息模型，結(jié)合各地的暴雨強(qiáng)度系數(shù)以及當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度計(jì)算公式，建立一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，作為雨水采集計(jì)算的重要依據(jù)，然后根據(jù)各種雨水采集方式中不同地貌和不同材質(zhì)對(duì)確定徑流系數(shù)的影響關(guān)系以及建筑,道路以及綠地等面積來(lái)計(jì)算集雨量，并進(jìn)行適時(shí)調(diào)整優(yōu)化設(shè)計(jì)方案[2]。

3.4 節(jié)材與材料資源利用分析

綠建評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所使用的建筑材料及其使用百分比作了詳細(xì)的要求，比如要求：施工現(xiàn)場(chǎng)500km以內(nèi)生產(chǎn)的建筑材料重量占建筑材料總重量的60%；在保證安全和不污染環(huán)境的情況下，可再循環(huán)材料使用重量占所用建筑材料總重量的10%。面對(duì)這些要求，顯然傳統(tǒng)的技術(shù)手段難以進(jìn)行快速準(zhǔn)確的計(jì)算，尤其是復(fù)雜項(xiàng)目。利用BIM技術(shù)來(lái)解決這類問(wèn)題，則顯得相對(duì)容易，BIM具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息和強(qiáng)有力的材料統(tǒng)計(jì)功能，可以很快計(jì)算出各類材料的用量，指導(dǎo)工程的材料配置，使其滿足評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的要求。不僅如此，BIM技術(shù)可以綜合建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電、動(dòng)等各專業(yè)的設(shè)計(jì)內(nèi)容于一體，并具備碰撞檢查功能，將各專業(yè)的沖突解決于設(shè)計(jì)階段，從而避免了在施工階段才發(fā)現(xiàn)沖突所造成的材料浪費(fèi)，這也對(duì)節(jié)省材料有所貢獻(xiàn)。

3.5 室內(nèi)環(huán)境分析

室內(nèi)環(huán)境主要由風(fēng)環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境構(gòu)成，這三方面內(nèi)容的準(zhǔn)確分析，也是要基于準(zhǔn)確的三維模型才能很好地完成。進(jìn)行室內(nèi)自然通風(fēng)分析，明確室內(nèi)空氣齡、污染物分布狀況，調(diào)整開窗數(shù)量、大小、位置，從而改善室內(nèi)通風(fēng)質(zhì)量。進(jìn)行光環(huán)境分析，判斷建筑室內(nèi)照度、統(tǒng)一眩光值、一般顯色指數(shù)等指標(biāo)是否滿足相關(guān)要求。進(jìn)行室內(nèi)噪聲分析，預(yù)測(cè)室噪聲值，判斷其是否到達(dá)相應(yīng)的噪音標(biāo)準(zhǔn)。和室外環(huán)境一樣，利用BIM技術(shù)建立的三維可視化模型，將其導(dǎo)入相應(yīng)的分析軟件中，可以完成這些內(nèi)容的分析。

3.6 運(yùn)營(yíng)管理

BIM是以參數(shù)化三維模型為核心，整合了所有相關(guān)專業(yè)的基本信息，對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性進(jìn)行數(shù)字化、參數(shù)化、可視化表達(dá)，同時(shí)使建設(shè)全過(guò)程的信息保持一致，可以持續(xù)即時(shí)地提供有關(guān)項(xiàng)目的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)信息完整可靠并且完全實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)，這可以很好地滿足綠色建筑在運(yùn)營(yíng)管理階段對(duì)項(xiàng)目信息的需求。比如項(xiàng)目運(yùn)行一段時(shí)間后需對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行清洗，這時(shí)候就需要知道整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的規(guī)模，空調(diào)管路的分布位置，空調(diào)系統(tǒng)周邊空間其它專業(yè)的設(shè)備管線的布置情況，只有了解了這些信息后才能作出要投入多大的人力、物力、需要準(zhǔn)備哪些工具的決策，而BIM模型可以高質(zhì)量滿足這些信息需求。再比如某個(gè)燈具壞了需要更換，通過(guò)BIM模型就可以快速查閱該燈具的安裝高度、有多大的功率、接線情況怎樣。

4 結(jié)語(yǔ)

綠色建筑是建筑業(yè)的發(fā)展追求和發(fā)展理念，建筑信息模型BIM是一種技術(shù)理念，綠色建筑和BIM均著眼于建筑的全壽命周期，一個(gè)強(qiáng)調(diào)建筑全壽命周期的各項(xiàng)性能，另一個(gè)盡力為建筑性能優(yōu)劣的判斷提供可靠數(shù)據(jù)信息支持，二者不謀而合。綜合前面的所有分析，可以發(fā)現(xiàn)綠色建筑為BIM提供了寬闊的展示舞臺(tái)，而BIM則為綠色建筑的實(shí)現(xiàn)提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐，目前，國(guó)內(nèi)已出現(xiàn)多個(gè)BIM支持綠色建筑建設(shè)的工程實(shí)例如上海中心大廈、上海世博會(huì)、南寧市城市規(guī)劃展示館等，隨著BIM技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展以及人們對(duì)BIM技術(shù)、綠色建筑理解水平的提高，用BIM技術(shù)支撐綠色建筑建設(shè)的工程案例將會(huì)大量涌現(xiàn)。

[1]張敏，張丁丁，王元豐.國(guó)內(nèi)外綠色建筑的發(fā)展及其評(píng)價(jià)體系的研究[A].既有建筑綜合改造關(guān)鍵技術(shù)研究與示范項(xiàng)目交流會(huì)，2009（11）:87-90.

[2]張雷,姜立葉,敏青,等.基于BIM 技術(shù)的綠色建筑預(yù)評(píng)估系統(tǒng)研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2011（1）:31-36.