黃賞龍 關(guān)浩博

綠色建筑作為一種既高效又節(jié)能環(huán)保的建筑方式，實(shí)現(xiàn)了建筑與環(huán)境的和諧共生，減少了能源消耗和環(huán)境污染。然而在綠色建筑的實(shí)踐中，如何有效優(yōu)化建筑性能，提高建筑的能效和環(huán)保性能，仍然是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題。在這樣的背景下，BIM 技術(shù)的出現(xiàn)為綠色建筑性能優(yōu)化提供了新的解決方案。BIM 技術(shù)通過構(gòu)建建筑信息模型，將建筑的全生命周期信息集成在一個(gè)平臺上，實(shí)現(xiàn)了信息的共享和協(xié)同。這使得設(shè)計(jì)師、工程師、施工人員和運(yùn)維人員能夠更好地溝通和協(xié)作，從而提高建筑的設(shè)計(jì)質(zhì)量、施工效率和運(yùn)維水平。

1 BIM 技術(shù)概述

1.1 BIM技術(shù)的基本概念

BIM 是一種利用數(shù)字技術(shù)表達(dá)建筑物理和功能特性的方法，其基礎(chǔ)是建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)。這些信息數(shù)據(jù)不僅包括建筑物的三維幾何形狀，還涵蓋建筑構(gòu)件的材料、重量、價(jià)格、進(jìn)度等非幾何形狀信息。通過數(shù)字信息仿真模擬，BIM 技術(shù)能夠構(gòu)建一個(gè)真實(shí)、準(zhǔn)確、全面的建筑信息模型，為建筑的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)維提供有力支持。

1.2 BIM技術(shù)的核心特點(diǎn)與優(yōu)勢

BIM 技術(shù)的核心特點(diǎn)與優(yōu)勢在于，其可以將建筑項(xiàng)目的全生命周期從規(guī)劃設(shè)計(jì)到施工建造再到運(yùn)營維護(hù)，整合在同一個(gè)高度集成的數(shù)字化平臺之上。這一特點(diǎn)使得BIM 技術(shù)成為現(xiàn)代建筑行業(yè)不可或缺的重要工具。BIM 擁有可視化的特點(diǎn)，這極大地提升了項(xiàng)目各方的溝通效率和理解深度。通過三維模型，BIM 技術(shù)能夠?qū)⒔ㄖ锏目臻g布局、結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)、設(shè)備管線等復(fù)雜信息以直觀、生動(dòng)的形式展現(xiàn)出來，設(shè)計(jì)師、工程師、施工人員等能夠更清晰地理解設(shè)計(jì)意圖和施工要求，從而提高了項(xiàng)目的執(zhí)行效率。而且BIM 技術(shù)具有協(xié)調(diào)性的優(yōu)勢，使得建筑項(xiàng)目中的各個(gè)參與方能夠在一個(gè)統(tǒng)一的平臺上進(jìn)行協(xié)同工作。通過信息的共享和交互，BIM 技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)更新和調(diào)整項(xiàng)目數(shù)據(jù)，確保各方之間的信息一致性和準(zhǔn)確性。這也極大地減少了因信息不一致而導(dǎo)致的沖突和誤差，提高了項(xiàng)目的整體質(zhì)量。

1.3 BIM技術(shù)在綠色建筑領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

在當(dāng)前建筑行業(yè)不斷發(fā)展的背景下，BIM 技術(shù)的應(yīng)用也逐漸廣泛且深入，成為推動(dòng)綠色建筑發(fā)展的關(guān)鍵力量。在設(shè)計(jì)階段，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式往往只能依靠設(shè)計(jì)師的經(jīng)驗(yàn)和直覺，BIM 技術(shù)則能夠通過模擬和分析提供信息支持和優(yōu)化手段，為設(shè)計(jì)師提供更為精確和全面的數(shù)據(jù)支持。例如，利用BIM 技術(shù)的能耗模擬功能，設(shè)計(jì)師可以在設(shè)計(jì)初期就預(yù)測建筑物的能耗情況，從而有針對性地優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，提高建筑的能效。同時(shí)BIM 技術(shù)還可以模擬建筑物的自然采光、通風(fēng)等性能，提高建筑的綠色性能。施工單位在施工階段，可通過BIM 技術(shù)模擬施工過程，提前發(fā)現(xiàn)潛在的問題和沖突，從而避免施工過程中的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

2 工程案例

柳州市觀山福邸東苑住宅小區(qū)建筑工程項(xiàng)目（簡稱觀山福邸東苑）位于柳州市城中區(qū)樓梯山西北側(cè)地塊，距離城中區(qū)約5 km，地理位置優(yōu)越，周圍居住環(huán)境及生活配套日漸成熟。觀山福邸東苑位于鹿園路2號，學(xué)院路延長線東側(cè)，緊鄰馬鹿山森林公園，周邊配套設(shè)施包括馬鹿山中學(xué)、公園路小學(xué)總部、萬達(dá)廣場、柳州市人民醫(yī)院等?！坝^山福邸東苑”占地71755.12 m2，總建筑面積220814.00 m2，其中計(jì)容積率建筑面積為143510 m2，住宅面積139835 m2，商業(yè)面積1950 m2，配套服務(wù)設(shè)施面積1725 m2，住宅總戶數(shù)1382 戶。綠地率高達(dá)30.00%，并根據(jù)地形布置幼兒園、商業(yè)設(shè)施、社區(qū)工作及公共服務(wù)用房、老年活動(dòng)中心、青少年活動(dòng)中心、居家服務(wù)用房等配套設(shè)施，充分展現(xiàn)了宜居宜業(yè)的生態(tài)新城風(fēng)貌。

3 基于BIM 技術(shù)的綠色建筑性能優(yōu)化措施

3.1 設(shè)計(jì)階段的優(yōu)化措施

形體與空間優(yōu)化。傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師往往依賴于二維圖紙和手繪草圖來構(gòu)思建筑形體與空間布局。然而，這種方式存在一定的局限性，難以直觀地展現(xiàn)建筑的整體效果和空間感受。觀山福邸東苑項(xiàng)目利用BIM 技術(shù)，通過三維建模的方式將建筑形體與空間以更加真實(shí)、直觀的形式呈現(xiàn)出來。設(shè)計(jì)師可在BIM 平臺上對建筑模型進(jìn)行多角度、全方位的觀察和調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)對建筑形體與空間的優(yōu)化。具體而言，BIM 技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)師在建筑形體上實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)和合理的布局。通過模擬不同形態(tài)的建筑體，設(shè)計(jì)師可以分析出各種形態(tài)對建筑整體性能的影響，如采光、通風(fēng)、熱工性能等[1]。

基于BIM 的節(jié)能設(shè)計(jì)。觀山福邸東苑項(xiàng)目在綠色節(jié)能方面通過BIM 技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和模擬，為節(jié)能提供了有力的支持。利用BIM 技術(shù)，設(shè)計(jì)師可以在設(shè)計(jì)階段對建筑能耗進(jìn)行預(yù)測和分析。通過BIM 平臺的能耗模擬功能，設(shè)計(jì)師可以模擬建筑在不同氣候條件下的能耗情況，從而制訂出相應(yīng)的節(jié)能策略。例如，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)模擬結(jié)果調(diào)整建筑的保溫隔熱材料、優(yōu)化建筑外窗的開啟方式、改進(jìn)建筑的通風(fēng)系統(tǒng)等，以降低建筑的能耗水平[2]。比如，觀山福邸東苑項(xiàng)目中通風(fēng)系統(tǒng)以及防排煙系統(tǒng)的設(shè)置充分利用了自然通風(fēng)和自然排煙的條件，降低了能源的消耗。

BIM 在可再生能源利用中的應(yīng)用。項(xiàng)目通過BIM 技術(shù)與可再生能源技術(shù)相結(jié)合，共同推動(dòng)建筑的可持續(xù)發(fā)展。例如，在太陽能利用方面，BIM 技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)師精確地計(jì)算建筑屋面的太陽輻射量，從而確定最佳的太陽能板安裝位置和角度。同時(shí)，通過BIM 技術(shù)的模擬分析，設(shè)計(jì)師還可以預(yù)測太陽能系統(tǒng)的發(fā)電量和運(yùn)行效率，為系統(tǒng)的優(yōu)化提供依據(jù)。在風(fēng)能利用方面，BIM 技術(shù)可以模擬建筑周圍的風(fēng)環(huán)境，分析風(fēng)對建筑的影響。設(shè)計(jì)師可以根據(jù)模擬結(jié)果調(diào)整建筑的形體和布局，以改善建筑的通風(fēng)性能，提高室內(nèi)環(huán)境的舒適度。例如，本項(xiàng)目通過勘查和收集資料獲取地表水資源情況、地下水資源情況、土壤熱能資源情況、污水資源情況、太陽能資源情況，個(gè)別數(shù)據(jù)如表1、表2 所示。

表1 柳州市歷年水資源總量表

表2 柳州市各干渠基本情況

3.2 施工階段的優(yōu)化措施

利用BIM 模擬與優(yōu)化施工方案。觀山福邸東苑項(xiàng)目中BIM 技術(shù)為施工方案的可視化模擬提供了有力支持。通過BIM 模型，施工團(tuán)隊(duì)可以在施工前對施工方案進(jìn)行三維模擬，直觀地展現(xiàn)施工過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，對施工進(jìn)度進(jìn)行精確控制。通過BIM 模型，可清晰地了解每個(gè)施工階段的進(jìn)度情況，包括已完成的工程量、未完成的工程量以及預(yù)計(jì)完成時(shí)間等，有助于施工團(tuán)隊(duì)及時(shí)調(diào)整施工計(jì)劃，確保項(xiàng)目按期完成。而且BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了施工過程中的協(xié)同管理，不同專業(yè)的施工團(tuán)隊(duì)可以共享BIM 模型，實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)傳遞和共享。這有助于加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)之間的溝通和協(xié)作，減少因信息不暢導(dǎo)致的施工錯(cuò)誤和延誤。更重要的是，基于BIM 技術(shù)的模擬分析可及時(shí)對施工方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，通過對施工過程中的力學(xué)分析、碰撞檢測等，可發(fā)現(xiàn)并解決潛在的施工問題。同時(shí)，還可對施工方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析，選擇成本更低、效益更高的施工方案[3]。

基于BIM 的建筑材料與資源優(yōu)化管理。觀山福邸東苑項(xiàng)目在建筑材料的選購管理等方面也可通過BIM 技術(shù)獲得收益。通過BIM 模型，可精確計(jì)算項(xiàng)目所需的各類建筑材料數(shù)量，有助于減少材料浪費(fèi)，降低施工成本。同時(shí)，還可根據(jù)施工進(jìn)度及時(shí)調(diào)整材料采購計(jì)劃，確保材料供應(yīng)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。而且通過BIM 平臺可實(shí)現(xiàn)材料采購智能化管理，實(shí)時(shí)掌握材料的庫存情況、使用情況以及采購需求等信息。這有助于制訂合理的采購計(jì)劃，避免材料短缺或過剩的情況發(fā)生。同時(shí)，還可對供應(yīng)商進(jìn)行智能篩選，選擇質(zhì)量可靠、價(jià)格合理的供應(yīng)商?，F(xiàn)場施工通過BIM 技術(shù)可準(zhǔn)確清晰地了解各類材料的存放位置、使用狀態(tài)等信息。這不僅有助于施工團(tuán)隊(duì)快速找到所需材料提高施工效率，還可對材料進(jìn)行了分類管理，確保材料的安全和有序。

基于BIM 技術(shù)的資源管理還可實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。通過BIM 模型，可分析項(xiàng)目中各類資源的使用情況，包括人力資源、機(jī)械設(shè)備等。根據(jù)分析結(jié)果合理調(diào)配資源，確保資源的充分利用和高效運(yùn)轉(zhuǎn)，降低項(xiàng)目成本，提高項(xiàng)目效益[4]。

3.3 運(yùn)維階段的優(yōu)化措施

基于BIM 的建筑性能監(jiān)測與分析。觀山福邸東苑項(xiàng)目通過BIM 技術(shù)能夠集成建筑內(nèi)各類系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括能源使用、環(huán)境參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等，從而實(shí)現(xiàn)對建筑性能的實(shí)時(shí)監(jiān)測。通過BIM 模型，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)可直觀地了解建筑的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。同時(shí)可以幫助運(yùn)維團(tuán)隊(duì)深入了解建筑的性能特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)性能瓶頸和優(yōu)化潛力。通過對歷史數(shù)據(jù)的挖掘和分析，預(yù)測建筑未來的性能趨勢，為運(yùn)維決策提供有力支持。此外，還可根據(jù)分析結(jié)果對建筑系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以提高建筑的整體性能。還能通過BIM 模型精確計(jì)算建筑的能耗情況，并找出能耗高的區(qū)域和設(shè)備[5]。運(yùn)維團(tuán)隊(duì)可根據(jù)這些信息制訂節(jié)能措施，如調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、優(yōu)化照明系統(tǒng)等，從而降低建筑的能耗成本。

利用BIM 進(jìn)行運(yùn)維管理的優(yōu)化。BIM 技術(shù)可以提供詳細(xì)的空間信息，包括房間大小、布局、使用功能等。運(yùn)維團(tuán)隊(duì)可以利用這些信息對建筑空間進(jìn)行合理規(guī)劃和管理，提高空間的利用率。例如，通過對閑置空間的識別和分析，可將其改造為其他功能區(qū)域，從而提高建筑的整體效益。還可記錄建筑內(nèi)各類設(shè)施的位置、規(guī)格、生產(chǎn)廠家等信息，為本項(xiàng)目日后設(shè)施的維護(hù)和管理提供便利。運(yùn)維團(tuán)隊(duì)可通過BIM 模型快速定位故障設(shè)備，了解其詳細(xì)信息和維護(hù)歷史，從而快速制訂維修方案。

此外，還可利用BIM 技術(shù)對設(shè)施進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，延長設(shè)備的使用壽命。同時(shí)，BIM 技術(shù)還能進(jìn)行安全管理，通過BIM 模型模擬火災(zāi)、地震等緊急情況下的疏散路線和逃生方案，為制訂應(yīng)急響應(yīng)方案提供有力支持[6]。基于以上情況，還可利用BIM 技術(shù)對建筑的安全隱患進(jìn)行排查和整改，提高建筑的安全性。因此BIM 技術(shù)的運(yùn)維決策支持系統(tǒng)可幫助運(yùn)維團(tuán)隊(duì)制訂科學(xué)、合理的運(yùn)維策略。通過對建筑性能數(shù)據(jù)的分析，可預(yù)測未來的運(yùn)維需求和成本，為預(yù)算制訂提供依據(jù)[7]。

4 結(jié)語

BIM 技術(shù)以其強(qiáng)大的信息集成與可視化能力，為綠色建筑的設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)維提供了全新的解決方案。不僅是建筑行業(yè)技術(shù)革新的重要方向，也是推動(dòng)綠色建筑發(fā)展的重要力量。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場景的拓展，BIM 技術(shù)將在綠色建筑領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，為構(gòu)建綠色、低碳以及可持續(xù)的建筑環(huán)境貢獻(xiàn)更多力量。