相光祖（浙江江南工程管理股份有限公司， 浙江 杭州310013）

1 背 景

1.1 綠色建筑的定義

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內，最大限度地節(jié)約資源，包括節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等，保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、舒適和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑物。綠色建筑技術注重低耗、高效、經(jīng)濟、環(huán)保、集成與優(yōu)化，是人與自然、現(xiàn)在與未來之間的利益共享，是可持續(xù)發(fā)展的建設手段。

1.2 基于 BIM 技術的綠色建筑設計的優(yōu)勢

BIM 技術作為綠色建筑設計的工具，具有如下優(yōu)勢。

（1）BIM 的一些特性（如參數(shù)化、構件庫等）能為建筑設計的結果提供及時和高效的反饋。

（2）實際的構件信息為綠色建筑分析軟件提供了強大的數(shù)據(jù)支持，同時確保了結果的準確性。

（3）綠色建筑設計是一個跨越多個學科的綜合性設計，BIM 模型正好能夠順應此需求，不僅實現(xiàn)了單一數(shù)據(jù)平臺上各工種間的協(xié)調設計和數(shù)據(jù)集中，而且還可結合Navisworks 等軟件加入四維信息，使跨階段的管理和設計完全參與到信息模型中來。

（4）BIM 的實施能將建筑各項物理信息分析從設計后期顯著提前，有助于建筑師在方案甚至概念設計階段進行綠色建筑相關的決策。

2 BIM 在綠色建筑中的應用

以深圳廣電集團科技大廈項目為例，分析 BIM 在綠色建筑中的應用。

2.1 采光模擬-日照分析

針對設計階段的要求，本工程設計配合 Ecotect 軟件和 Revit 軟件進行日照分析。利用其強大的分析功能，對投影遮擋分析、日軌圖分析、遮陽優(yōu)化設計和太陽輻射強度分析進行可視化處理。

在 Ecotect 軟件和 Revit 軟件中，通過設置項目的地理位置、日期和時間，可以指定地點、投影方向和遮擋。相比于 Revit 軟件，Ecotect 軟件的數(shù)據(jù)集成度高，但可視化略微遜色，因此采用兩種軟件交叉完成日照分析。實施采光模擬-日照分析的目的主要體現(xiàn)在以下3個方面：

（1）動靜觀察建筑的日照時間，并判斷是否滿足日照標準，幫助輔助設計建筑日照；

（2）觀察光照強時的遮陽效果；

（3）觀察室外廣場地面在冬季和夏季的遮擋情況，輔助設計室外熱環(huán)境。

利用建好的模型文件，設置好深圳的地理位置（北緯23.30°，東經(jīng)113.83°）。在 Revit 軟件中打開日照分析，通過移動太陽的軌跡來改變時間狀態(tài)，相應的光影也會出現(xiàn)變化。

2.2 光環(huán)境分析

光環(huán)境是建筑環(huán)境分析的重要組成部分，它涉及室內視覺舒適度、遮陽形式、照明能耗、空調能耗等多種影響因素。深圳廣電集團科技大廈項目多采用幕墻，因此光環(huán)境分析顯得格外重要，在分析過程中需要綜合考慮各種因素的影響。

在 Ecotect 中，室外照度采用的是設計天空照度，為全年從9點到17點的日照時數(shù)中有85% 的時間能達到或者超過的照度。根據(jù)國家相關文件規(guī)定，深圳的照度設置為5000lx。本項目中的案例采用立體網(wǎng)格，即三維空間實體網(wǎng)格。深圳廣電集團科技大廈周邊環(huán)境較為空曠，建筑間距較大，因此只對廣電大廈的地上幾層做采光分析。顏色越亮，代表光照越強。由軟件分析得知，深圳廣電集團科技大廈裙樓的照度范圍在68%～75% 之間，可以滿足人們生產辦公的舒適要求。再對整體裙樓做光照分析，在線框模式下觀察到日照能量的分布。深圳廣電集團科技大廈裙樓的照度范圍在68%～96% 之間，也能滿足建筑生產辦公的舒適要求。在實體模式中觀察到的光照照度與線框模式下基本相同，實體模式下的光照分布更加直觀，照度范圍在68%～96% 之間，可以滿足建筑生產辦公的舒適要求。

利用 Ecotect 軟件還可分析其他與光照有關的數(shù)據(jù)計算，如所有可見熱量區(qū)域、建筑溫度分布。根據(jù)軟件分析，深圳廣電集團科技大廈裙樓1d 的日照強度在12點～17點最大，在1000lx～1300lx 之間（規(guī)范要求辦公場所的照度應滿足500lx～1000lx），可以滿足人們的辦公生活需求。

2.3 噪聲模擬分析

室內聲環(huán)境是室內建筑物理的基本組成部分。通常人們在音響為50dB 以下的環(huán)境中能夠保證較高的工作效率；超過這一程度則會影響人們的情緒，造成疲勞。安靜睡眠則需要控制聲音在40dB 以下。對于會議室等特殊場所，需要按照建筑面積及需求對其進行音質設計，以便達到最佳聽覺效果。

在計算選項卡中，假設深圳廣電集團科技大廈裙樓中，某樓層每10m2有1人辦公，則一共約有210人辦公，再輸入該樓層的體積，得到混響時間曲線。深圳廣電集團科技大廈裙樓中語音頻率為0.5kHz～4kHz 范圍內的計算值，遠高于語音用途的建議混響時間1.2s～1.4s，是建議值的2倍。將部分吊頂材料改用水泥膨脹珍珠巖板，通過材質的吸聲系數(shù)曲線對它們進行比較，查看材質在倍頻程中心頻率上的吸聲系數(shù)及其曲線。通過對比，發(fā)現(xiàn)兩種材質差別主要集中在中高頻范圍：混凝土板對于中高頻的吸聲作用較弱，大部分中高頻聲被反射回室內空間；而水泥膨脹珍珠巖板的中高頻吸聲作用相對于前者要強一些。深圳廣電集團科技大廈在換了屋面吸聲材質之后，語音所在的中頻范圍內的混響時間明顯有所下降，并且基本控制在0.7s ～0.8s 左右；但低頻的混響時間還是偏高。對于需要講話的房間來說，其頻率特性曲線應較為平直，同時低頻混響時間不宜高于中頻混響時間，因此在設計中應再次修改墻體的材料以保證吸聲系數(shù)。

2.4 風環(huán)境分析

建筑風環(huán)境包括室內風環(huán)境和室外風環(huán)境兩個部分。室內風環(huán)境針對空調通風和自然通風系統(tǒng)進行模擬分析，以防止室內設計完成后出現(xiàn)室內風場不均、風場盲區(qū)、自然通風不良等影響室內舒適的問題。室外風環(huán)境針對單體建筑或者群落建筑進行風場模擬，以免因建筑規(guī)劃不合理而導致的風場安全問題。另外，在一般情況下，要求規(guī)劃區(qū)建筑物周圍人行區(qū)域距地面1.5m 高度處的風速小于5m/s，以達到滿足不影響人們正常室外活動的基本要求。利用 PHOENICS軟件可對深圳廣電集團科技大廈風環(huán)境進行評價分析。

本項目研究以夏季主導風向西南偏西風，主導風速2m/s；冬季主導風向為東北偏北風，主導風速1.6m/s。本項目主要就深圳廣電集團科技大廈室外自然通風狀況進行模擬分析。本研究中，在原有二維圖紙的基礎上建立三維 BIM 模型，利用 PHOENICE 軟件對模型進行風環(huán)境模擬。

在 PHOENICS 軟件中，模型外場的尺寸選擇主要以不影響建筑群邊界氣流流動為準。根據(jù)相關工程經(jīng)驗并進行模擬試算后，確定放置外場計算尺寸為1200m×1000m×300m（長×寬×高），模型中沿 Y 軸方向設置為北向。

在進行室外風環(huán)境模擬時，確定合理的邊界條件，是保證模擬計算結果正確與否的一個重要環(huán)節(jié)。為了讓區(qū)域的模擬比較接近真實情況，對建筑所處地理位置的風速和風向進行分析；利用風玫瑰圖，給出頻率最高的風速、風向情況，確定為當?shù)仄骄L速，作為模擬區(qū)域的輸入條件。深圳廣電集團科技大廈在室外1.5m 高、西南偏西風場下，計算得到平均風速為1.67m/s；最高風速出現(xiàn)在西北墻角處，約2.2m/s。

分析圖形模擬結果，得出以下結論。

（1）在2.0m/s 的西南偏南風場下，建筑室外絕大部分區(qū)域在人行高度1.5m 處的風速環(huán)境，沒有超過節(jié)能評估評價標準所規(guī)定的5.0m/s；風速放大系數(shù)不大于2。因此，我們認為，在2.0m/s 的西南偏南風場下，建筑的室外風環(huán)境在舒適度要求的范圍之內。

（2）在2.0m/s 的西南偏南風場下，建筑室內絕大部分區(qū)域在高度1.5m 處的風速環(huán)境，沒有超過節(jié)能評估評價標準所規(guī)定的5.0m/s；風速放大系數(shù)不大于2。因此，我們認為，在2.0m/s 的西南偏南風場下，建筑的室內風環(huán)境在舒適度要求的范圍之內。

（3）在2.0m/s 的西南偏南風場下，辦公室絕大部分區(qū)域在高度1.5m 處的風速環(huán)境，沒有超過節(jié)能評估評價標準所規(guī)定的5.0m/s；風速放大系數(shù)不大于2。因此，我們認為，在2.0m/s 的西南偏南風場下，辦公室風環(huán)境在舒適度要求的范圍之內。

2.5 建筑能耗模擬計算

深圳廣電集團科技大廈的建筑能耗計算，主要以空調能耗為主要研究對象。其建筑的空間體量較大，設備較為密集，建筑能耗的計算變得越來越困難，但對計算精度的要求在不斷提高。隨著計算機計算能力的不斷提高，再結合復雜的能耗計算方法，有望能夠取得滿足室內環(huán)境要求的逐時建筑能耗。下面以深圳廣電金融中心為例，對該建筑大樓的建筑能耗進行模擬計算（見表1、表2、表3、表4和 表5）。

表1 深圳廣電金融中心的建筑能耗基本情況

表2 維護結構材質

表3 體形系數(shù)

表4 窗墻比

表5 能耗計算結果

3 結 語

本文通過對 BIM 技術和綠色建筑相關理論的研究，結合 BIM 技術分析出基于 BIM 的綠色建筑工作流程。以此解決傳統(tǒng)綠色建筑的瓶頸問題。本課題的思路是以深圳廣電集團科技大廈為案例，以 BIM 技術在綠色建筑實踐的應用為導向，以綠色建筑設計時間順序為主線，在設計階段進行 BIM 技術應用研究，得出以下應用方法。

（1）應用 BIM 技術參數(shù)化、可視化的特點可快速進行概念建模，利用日照、通風等模擬工具對建筑的體型及總平面布局進行深化設計；然后以簡單 BIM 模型為基礎，進行初步性能分析，對比選出最優(yōu)方案。

（2）在綠色建筑設計階段，應用 BIM 技術參數(shù)化、協(xié)同設計的特點，協(xié)同建筑、結構和機電等專業(yè)，對已選出的最優(yōu)方案在 BIM 平臺上進行具體深化設計；結合風、光、熱、聲、能耗等性能模擬，進行建筑的設計優(yōu)化，以達到綠色建筑評價標準中的要求。