(吉首大學(xué)張家界學(xué)院 湖南 張家界 427000)

一、前言

(一)綠色建筑概述

由于我國人口基數(shù)大，建筑消耗面積占世界前列，綠色建筑成為近年來建筑界研究的新方向。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)約能源、節(jié)約土地、節(jié)約水資源、節(jié)約材料)，保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。[1]需要在建造及使用過程中，減少對環(huán)境的污染，利用可再生的環(huán)保資源，避免過度使用資源，以及對環(huán)境的破壞。使人們的生活環(huán)境兼顧健康與環(huán)保兩方面。

(二)BIM技術(shù)概述

建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)是近幾年建筑界熱捧的新名詞，是以建筑工程項目的各項相關(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，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息[2]。BIM以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，在設(shè)計階段，對建筑結(jié)構(gòu)及內(nèi)部各構(gòu)建進(jìn)行優(yōu)化。而使用階段，通過數(shù)字化技術(shù)的支持，提供與真實建筑相似度極高的信息庫，對整個項目進(jìn)行了數(shù)字化表達(dá)。

二、BIM技術(shù)對綠色建筑設(shè)計的影響

BIM技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的建筑設(shè)計模式、工程造價模式和施工模式。它的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)提供完整的與實際情況一致的工程信息庫。BIM應(yīng)用于項目全壽命周期的不同領(lǐng)域，可以稱其為建筑領(lǐng)域的一次革命[3]。美國國家建筑科學(xué)研究院下屬的美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)項目委員會(the National Building Information Model Standard Project Committee-United States，NBIMS-US)也在2007年12月發(fā)布了美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)的第一部分，主要包括信息交換和開發(fā)過程等方面的內(nèi)容，明確了BIM過程和工具的各方定義、相互之間數(shù)據(jù)交換的編碼，使不同部門可以開發(fā)充分協(xié)商一致，更好地實現(xiàn)協(xié)同[4]。綠色建筑的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地。

三、BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用

(一)前期規(guī)劃階段

1.選址。利用BIM軟件結(jié)合GIS技術(shù)，模擬真實環(huán)境中的街道，綠化，日照信息，能精準(zhǔn)選擇優(yōu)良的居住環(huán)境。減少了在城市規(guī)劃，經(jīng)濟(jì)因素等方面的前期調(diào)研成本。

2.環(huán)境影響。模擬出建筑造型，通過數(shù)據(jù)分析得出大概的能源消耗，環(huán)境影響等信息，得出綠色建筑整體性的量化分析。及時在場地的選擇、建筑的朝向、對環(huán)境的影響等方面進(jìn)行優(yōu)化。

(二)方案設(shè)計階段

BIM技術(shù)將建筑模型以三維模式立體展示出來，使各專業(yè)間能進(jìn)行更為直接明了的交流，各方意圖更直觀地表達(dá)出來。建筑師通過BIM來對建筑的布局造型、通風(fēng)采光、熱傳導(dǎo)、人體工學(xué)、聲學(xué)、色彩等內(nèi)容進(jìn)行修改。工程師可以通過BIM技術(shù)對地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件和外立面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，達(dá)到節(jié)材效果。由于能夠?qū)⒐芫€數(shù)據(jù)集成至BIM軟件中，該技術(shù)有效在設(shè)計階段解決許多大型項目中出現(xiàn)的管線問題。

(三)施工建造階段

在BIM技術(shù)全周期中，使用頻率最高的階段即是施工建造階段。BIM技術(shù)主要應(yīng)用于該階段的模型檢查、施工可視化、碰撞檢查和工程量技術(shù)等方面。設(shè)計師可通過BIM技術(shù)，實時對建筑的效果、質(zhì)量、預(yù)期功能進(jìn)行完整性檢驗。并且實時對綠色建筑的能耗，對周邊環(huán)境的影響，進(jìn)行分析。

BIM還可以提供一個綠色建筑評估體系，通過將BIM與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，將傳感器與終端控制器連接起來，對建筑物進(jìn)行健康監(jiān)測，利用云計算平臺，將每層建筑能耗計量與節(jié)能管理系統(tǒng)組合起來，形成一個總的管理系統(tǒng)，方便住戶及物業(yè)人員進(jìn)行操作管理。

(四)運營維護(hù)階段

BIM技術(shù)通過整合項目基本訊息，可在后期運營維護(hù)階段對綠色建筑的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行不間斷的分析，提供各類相關(guān)的訊息與數(shù)據(jù)。滿足了后期運營階段的信息需求。建筑能耗分析直接關(guān)系到綠色建筑的實際效果，國內(nèi)目前常用的分析軟件有DOE.2、Energy Plus、DeST和PKPM等，其中以中國建筑科學(xué)研究院的PKPM軟件最為常用由于建設(shè)項目所處的現(xiàn)實環(huán)境復(fù)雜多變，每個項目的功能各不相同，而這些軟件在形式、功能、操作、系統(tǒng)模型假設(shè)和適用對象上均不盡相同，使用單位在軟件的選取上存在一定困難；其次，這些軟件存在一定的缺點，比如分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與現(xiàn)實數(shù)據(jù)相差較大，即使對同等條件下的同一棟建筑采用不同的分析軟件，其分別得到的結(jié)果也存在很大差異；第三，幾乎所有的軟件都存在一定的局限性，例如大部分軟件沒有嵌入節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，即使嵌入節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的PKPM軟件也存在一定的局限性，如果建筑外形是曲面的，PKPM也只能通過直線連接的方式來得到，分析模型不夠精確[5-7]。

而目前絕大多數(shù)BIM軟件都有將其模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出為統(tǒng)一格式，并將數(shù)據(jù)共享給各種分析軟件使用的功能。為之后的分析計算，減少了大量中間步驟。給各類分析軟件的使用提供了捷徑，減少資源浪費。[8]

四、結(jié)語

BIM技術(shù)已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢，它為綠色建筑設(shè)計過程中的建筑材料、建筑能耗、建筑環(huán)境等的計算和評估提供了分析依據(jù)，有效實現(xiàn)合理利用土地、材料，降低能源消耗，降低噪聲、光能、風(fēng)能等對環(huán)境的污染程度，同時還可以通過對生態(tài)環(huán)境指標(biāo)的分析與評估，提出一套完整的降低能耗與合理有效利用自然能源的方案，為實現(xiàn)“節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地”，環(huán)保，實用性這三項綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。隨著BIM研究和應(yīng)用的不斷深入，其對綠色建筑的發(fā)展和完善也必將產(chǎn)生更為深遠(yuǎn)的影響，對我國生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,同樣也有著重大而深遠(yuǎn)的意義。