田立臣

(黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學院，黑龍江 哈爾濱 150025)

綠色建筑理念指的就是在建筑項目建設(shè)的全過程中,必須通過合理手段節(jié)約能源和資源,促進可再生能源技術(shù)的使用，來減少空氣污染物的排放,保護建筑周邊環(huán)境,為人們提供健康舒適的生活空間。為了合理發(fā)展綠色建筑,就需要把環(huán)境節(jié)約的設(shè)計理念落實于整個建筑規(guī)劃的全過程,尤其是在建筑規(guī)劃設(shè)計的過程中。因此設(shè)計者必須了解可持續(xù)發(fā)展對于建筑設(shè)計的重要性,并將之付諸設(shè)計實踐。但近年來,由于建筑物構(gòu)造日趨復雜,功能特點也日益多樣,僅憑借個人經(jīng)驗主義很難正確掌握綠色建筑設(shè)計的內(nèi)涵，而BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的實際運用不但能夠?qū)碗s的數(shù)據(jù)進行演算,還能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計動態(tài)仿真,從而全方位解析建筑的物理性能與環(huán)境特點,進而更有效提升綠色建筑設(shè)計的水平。

1 當下我國綠色建筑設(shè)計的發(fā)展狀況分析

1.1 缺少健全合理的綠色建筑體制和規(guī)范

目前,綠色建筑技術(shù)在我國取得了快速的進展和廣泛應用,不少地區(qū)都有了綠色建筑的試點,但這種建設(shè)主要是政府政績的要求,卻不能有效體現(xiàn)綠色建筑的實用價值。由于中國綠色建筑行業(yè)起步較晚,雖然中國建筑業(yè)正在高速發(fā)展,但是對綠色建筑技術(shù)的關(guān)注還比較缺乏,所以迫切需要完善綠色建筑體制和規(guī)范。

1.2 對于綠色建筑沒有科學的評估系統(tǒng)

雖然我國2015年頒布的《綠色建筑評價規(guī)范》在一定程度上對綠色建筑評估進行了完善和創(chuàng)新，確定了評價因素,但仍面臨不少問題。在綠色建筑評估領(lǐng)域,仍然缺乏科學合理的指標體系,有關(guān)指標的測量也缺乏科學合理的依據(jù)，我國綠色建筑評價體系還有待進一步完善。同時，相比發(fā)達國家,中國對于綠色建筑的評判準則仍具有很大差距,這導致了在具體的工程中往往無法研發(fā)出符合綠色建筑規(guī)范的理想建筑。

1.3 綠色建筑缺乏跨專業(yè)協(xié)同與配合

建筑在設(shè)計過程中需要許多學科的密切配合,比如，建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)、水電等學科中,在城市綠色建筑工程的各個環(huán)節(jié)中會出現(xiàn)協(xié)調(diào)與配合上的問題,但也就是因為這些方面沒有系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合,所以在出現(xiàn)交叉問題時,就很難加以協(xié)調(diào)配合,從而造成了在城市綠色建筑設(shè)計和施工中出現(xiàn)可能的問題。

1.4 綠色建筑設(shè)計理念未能貫徹于實際施工全過程

在建筑施工環(huán)節(jié)中,很可能對綠色建筑設(shè)計理念認識上存在一定的偏差,而導致這種問題的主要因素也有不少,大致包括以下因素:一是不少設(shè)計人員對現(xiàn)實的施工情況都知之甚少,又或者缺乏在實際施工工地的工作經(jīng)驗,所以當做出綠色建筑工程方案設(shè)計時,就很容易與實際施工出現(xiàn)“兩張皮”現(xiàn)象；二是因為施工人員的綜合能力參差不齊,許多工作人員并未進行過專業(yè)系統(tǒng)的訓練,對建筑物的設(shè)計理念缺乏基本的概念,又或者沒有看設(shè)計圖紙的能力,從而無法全面正確地掌握綠色建筑設(shè)計者的實際要求。

2 BIM技術(shù)概述

2.1 BIM技術(shù)的定義

BIM技術(shù)是數(shù)據(jù)化的對建筑進行設(shè)計、建造、管理的世界領(lǐng)先的信息技術(shù)工具。它主要運用基于三維圖像的建筑計算機輔助設(shè)計,對建筑物的具體朝向和建筑的基本功能等進行建模的工具。BIM的科學內(nèi)涵表述為:是一個可以數(shù)字化表達工程施工過程的物理特征、功能參數(shù)、包括設(shè)備等數(shù)量信息,可以為工程施工的決策流程奠定可信性的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),而借助BIM技術(shù),工程不同階段均可在函數(shù)模式中導入,以獲取、完善與調(diào)控的數(shù)量依據(jù),從而有效配合工程建設(shè)工作[1]。

2.2 BIM信息技術(shù)的形成大背景

任何一種新型技術(shù)的誕生,都與其更廣闊的市場需要有關(guān)，而BIM技術(shù)正是在如此的重要前提下應運而生的。一方面,針對傳統(tǒng)的中國國內(nèi)綠色建筑設(shè)計與管理工作,因為一般的建設(shè)管理方法都是分階段性的管理,從工程的整個角度來看,這些不連貫的和不完善的建筑管理方式極易產(chǎn)生管理漏洞,從而導致綠色建筑出現(xiàn)工程問題。另一方面，隨著多數(shù)綠色建筑工程項目的高額投入、設(shè)計方式特殊,對大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要求相對較高的設(shè)計標準。

3 BIM建筑設(shè)計和傳統(tǒng)建筑設(shè)計的差異及特點

3.1 BIM建筑設(shè)計和傳統(tǒng)建筑設(shè)計的差異

由于以往的建筑方法大多基于平面設(shè)計，雖然可以實現(xiàn)項目的整體設(shè)計，但只是在數(shù)據(jù)準確性方面存在較大的問題，建筑的工作效率也很低。隨著建筑科技的發(fā)展,先進的計算機技術(shù)在建筑過程中的運用也日益普遍,尤其是BIM技術(shù)在建筑中的運用是十分重要的,能夠有效提升建筑的品質(zhì),目前BIM技術(shù)在建筑中的使用已經(jīng)形成了完整的管理模型,通過BIM技術(shù)能夠全面展示建筑實際施工中的各種數(shù)據(jù),使施工管理人員有了更多的機會全方位、直觀的掌握建筑施工的現(xiàn)實情況,以便有效糾正建筑中可能會出現(xiàn)的問題[2]。此外,BIM技術(shù)還能夠在不同的設(shè)計領(lǐng)域間建立良性的聯(lián)系,從而及時發(fā)現(xiàn)建筑過程中的一些問題，對設(shè)計的不斷改進,不僅降低了在實際施工中錯誤的可能性,還減少了建設(shè)企業(yè)的生產(chǎn)成本,從而提升了綠色建筑的經(jīng)濟效益。

3.2 BIM技術(shù)的特點

3.2.1 協(xié)調(diào)性與可視化

BIM技術(shù)有較好的可視性,施工者可以利用BIM技術(shù)建立較為完整的綠色施工流程,從而使得施工空間結(jié)構(gòu)更為合理?？茖W合理地使用BIM技術(shù)可以幫助工程設(shè)計師更全面地了解施工結(jié)構(gòu)特征,從而豐富建筑設(shè)計者的視覺感受,進而實現(xiàn)現(xiàn)代施工方法的良好實施效果。與傳統(tǒng)的施工方式比較,在建筑設(shè)計過程中，由于建筑設(shè)計師之間沒有充分的信息交流，建筑方案設(shè)計的實施效率將受到嚴重影響，BIM技術(shù)有著很大的協(xié)調(diào)性，通過BIM技術(shù)的應用，能夠增強施工單位、業(yè)主、施工設(shè)計師之間的密切協(xié)作,并針對施工過程中出現(xiàn)的問題提出適當?shù)奶幚泶胧?/p>

3.2.2 參考性和信息完備性

BIM技術(shù),能夠為工程設(shè)計技術(shù)人員提供更加精確的工程設(shè)計參考,具有信息完備的參考性功能,進而有效提升了建筑的設(shè)計實現(xiàn)效率。BIM技術(shù)的信息完整性,主要表現(xiàn)在對施工信息的更精確體現(xiàn)上,有效提高了綠色建筑設(shè)計方案的實施效果，保證了施工項目中信息更加準確。

4 BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的運用

4.1 BIM在綠色建筑物形態(tài)設(shè)計中的運用

隨著建設(shè)審美觀念的提升，BIM技術(shù)的參數(shù)化和可視化建筑設(shè)計功能很快就可以解決人們對概念建筑的建模要求，使得建筑設(shè)計在必須保證外形的合理性和室內(nèi)空間的實用性同時,還必須符合現(xiàn)代建筑節(jié)能的特點。由于參數(shù)化建筑設(shè)計能夠迅速地對整個建筑物外觀信息進行掃描并實現(xiàn)模型,所以即使由于建筑數(shù)據(jù)調(diào)整參數(shù)時,BIM軟件也還能夠自動保持原來不變的參數(shù),從而使得整個建筑信息看起來比較協(xié)調(diào),進而得到整體建筑效應。而可視化的建筑設(shè)計功能還可以使得設(shè)計師更好的把握建筑的整體效果，為建筑設(shè)計管理工作提供了很大的方便。

4.2 BIM在綠色建筑室外環(huán)境設(shè)計中的應用

綠色建筑要根據(jù)環(huán)境等因素來決定建筑的方向，同時，要做好建筑規(guī)劃和景觀布局。在具體工程設(shè)計中，在全面掌握建筑環(huán)境信息的基礎(chǔ)上，還需要系統(tǒng)分析研究建筑周圍風的分布和混凝土的風蝕狀況，在建筑室外環(huán)境建模設(shè)計階段，應采用計算機建模技術(shù)分析空氣流體，根據(jù)相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)信息進行整合和利用，優(yōu)化設(shè)計方案，建造出更適合實際環(huán)境需要的綠色建筑。

4.3 BIM在日照、采光環(huán)境設(shè)計中的應用

玻璃幕墻在建筑物中的主要功能是有效阻擋日光。目前,綠色建筑設(shè)計的主要目標是通過穩(wěn)步減少建筑物能耗,進一步降低室內(nèi)溫室氣體排放量,改善建筑物主體的保溫效果,以實現(xiàn)所預期的優(yōu)化調(diào)整及運行目標。采用BIM技術(shù)進行模擬分析設(shè)計時,能夠通過建筑內(nèi)部三維數(shù)字模型的建立,分析建筑物表面的日光照射狀況,從而更加精確到每一時期,而通過BIM技術(shù)所得到的信息可以作為對特定建設(shè)方向規(guī)劃的基礎(chǔ)。而建筑物采光方式主要包括自然光和人工光兩種方式,充分利用建筑的天然光源、增強建筑物利用自然光源的效果是綠色建筑的節(jié)能建筑設(shè)計基本理念和體現(xiàn)建筑節(jié)能的特性。在建筑物室內(nèi)設(shè)計的過程中,通過BIM技術(shù)分析建筑物的采光特性,進而制定出合理的建筑物照明設(shè)計,以達到資源的合理使用[4]。此外，建筑工程設(shè)計和技術(shù)人員要在適當?shù)膮^(qū)域設(shè)置遮蔽設(shè)備，如在房間內(nèi)設(shè)置遮陽窗簾，可以避免陽光直接照射的問題；在室外種植花卉時，形成蔭涼，也具有一定的綠化效益。

4.4 BIM技術(shù)在綠色建筑熱設(shè)計中的應用

在綠色建筑熱工程設(shè)計中,外墻結(jié)構(gòu)的性能一直是關(guān)鍵問題。因此在綠色建設(shè)中,根據(jù)當?shù)氐臍夂蛱卣?有必要改善外墻保溫性能和建筑物保溫特性。因此,一是采用輕質(zhì)建材如聚苯板、聚苯顆粒保溫水泥等,可以有效降低填充建筑材料的用量,從而降低了建筑的熱荷載,同時提高了外墻保溫性能；二是采用雙層中空玻璃可以有效減少玻璃的導熱系數(shù)，可選擇性能良好的雙面中空玻璃；三是按照要求對建筑物的樓頂設(shè)計合理的保溫系統(tǒng),并結(jié)合建筑綠色工程減少樓頂?shù)膶嵯禂?shù),使建筑物在夏季酷暑的氣候里依然可以保持相對低的室內(nèi)外高溫；四是可以通過設(shè)置遮陽板例如全擋板、水平+垂直一體化的遮陽板的方式,提高隔熱效果；五是可在建筑施工立面下大量采用攀附性綠色植物,并利用綠色植被本身的遮蔽效應和熱蒸騰作用,實現(xiàn)對氣溫的合理調(diào)控。例如,運用BIM技術(shù)中的REVIT工具能夠?qū)κ┕^(qū)域內(nèi)的各種地質(zhì)因素以及植物分布情況進行仿真,可以模擬風、雨、雪等惡劣天氣，并作為基準，在綠色建筑設(shè)計中加入施工地的特點，利用BIM技術(shù)為熱工設(shè)計提供一定的參考，從而提高熱工設(shè)計的合理性和有效性。

4.5 BIM技術(shù)在建筑環(huán)境中的合理運用

總的來說,綠色建筑設(shè)計能夠通過科學合理的使用環(huán)境資源,進而達到人與自然的和諧相處,進而實現(xiàn)人類經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的目的,這也是綠色建筑設(shè)計中最明顯的技術(shù)優(yōu)點。BIM技術(shù)可以對建筑節(jié)能、綠色照明控制系統(tǒng),以及建筑的可持續(xù)發(fā)展等方面都進行數(shù)據(jù)分析。在進行綠色建筑設(shè)計的時候,對建筑物能耗和實際使用中建筑能耗的成本等進行數(shù)據(jù)分析,同時為建筑設(shè)計人員在實際建筑過程中,對建筑材料耗能以及利用建筑物能源的成本等也進行了統(tǒng)計分析,為設(shè)計人員在實際建筑設(shè)計過程中,提供一定的建議和信息借鑒。在綠色建筑設(shè)計中,可以利用BIM技術(shù),將建筑結(jié)構(gòu)的環(huán)境特性有機地融合,以合理的數(shù)據(jù)構(gòu)建建筑環(huán)境,同時有機結(jié)合全國各地的自然氣候特點進行綠化施工過程模擬，進而對建筑工程設(shè)計提供切實的指導建議。利用BIM技術(shù)能夠根據(jù)建筑物的地域采光性做出判斷,通過模擬建筑當?shù)氐臏囟茸兓?，在建筑中對外墻的光強度做出重新設(shè)定,通過利用或綜合BIM技術(shù)分析之后所得出的結(jié)果,就可以進行對綠色建筑設(shè)計各個方面更加科學以及合理的調(diào)節(jié),從而達到環(huán)保的目的。

5 結(jié) 語

建設(shè)綠色建筑既是經(jīng)濟社會發(fā)展中對建筑行業(yè)的需要,同時也是每一位設(shè)計者的社會責任。對如何建設(shè)綠色建筑以及如何判斷一個建筑是不是屬于綠色建筑,目前主要由有關(guān)的綠色建筑評價機制來決定?？傊?在綠色建筑設(shè)計過程中最關(guān)鍵的問題是在將BIM技術(shù)實踐運用到各個階段的綠色建筑設(shè)計中,發(fā)揮各種BIM技術(shù)的優(yōu)點,通過運用BIM技術(shù)針對綠色建筑模擬性的特征,通過提高對建筑的風速、光照、氣溫、噪聲等建筑環(huán)境模擬,合理調(diào)節(jié)建筑物的內(nèi)部空間布局與周圍環(huán)境,不但便于建筑設(shè)計者客觀全面、正確合理的開展高質(zhì)量綠色建筑設(shè)計,而且也為我國促進綠色建設(shè)健康迅速發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持與基礎(chǔ)保證。