绿色建筑设计中的信息模型建构★

王丙强 韦 亮

(华北理工大学建筑工程学院，河北 唐山 063009)

绿色建筑设计中的信息模型建构★

王丙强 韦 亮

(华北理工大学建筑工程学院，河北 唐山 063009)

对绿色建筑与建筑信息模型理念进行了阐释，从方案构思、数据分析和跨学科协作三个方面讨论了信息模型建构与绿色建筑设计的结合策略，并进一步探索了两者的结合对建筑行业进步的推动作用，为建设资源节约型、环境友好型社会提供条件。

绿色建筑，信息模型，建构，整合设计

0 引言

随着经济迅速崛起，我国社会面临着传统能源紧缺和生态环境恶化的双重压力。为建设资源节约型、环境友好型社会，建设主管部门通过推广绿色建筑，力图实现到2020年使全社会建筑总能耗减少65%[1]。本文结合实际工程，在绿色建筑设计中融合信息模型建构，运用“工程实践+理论研究”的手段，实体模型与数据分析并行，使普适性建筑与生态技术一体化设计，让适宜的节能技术在绿色建筑设计中有的放矢。

1 理念阐释

1.1 绿色建筑

绿色建筑提倡与大自然和谐共生，在减少不可再生能源消耗的同时提高使用者的生活质量，为人类提供健康、适用和高效的活动空间。绿色建筑涉及面宽广，是一门多学科、多工种交叉的系统工程，以建筑人本论来理解，绿色建筑在实现自身价值的同时，适应能力强，是一个身心健康、不浪费有限资源的建筑。

1.2 建筑信息模型

建筑信息模型的建构是在于建筑使用过程中的一切物质运动和能量运动在虚拟建筑中都被信息运动所替代，建筑师可直观预计建筑的使用能耗，选取可操作性强的节能技术。建筑信息模型的建立过程是创建并利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理的过程，即利用计算机三维软件工具，创建包含建筑工程项目中完整数字模型，并在该模型中包含详细工程信息，能够将这些模型和信息应用于建筑工程的设计过程、施工管理，以及物业和运营管理等建筑全生命周期管理过程[2]。

1.3 建构

建构具有技术和文化双重的含义，要求建筑师既了解建筑建造的过程同时又清楚如何把握建筑设计的美观,是客观地表达建筑空间、材料、结构与建造的方法。建筑的根本在于建造，在于建筑师应用材料并筑成整体的建筑物的创造过程和方法。绿色建筑的模型建构是指从建筑设计到建成过程中，既符合结构特征，又遵循生态理念，同时也符合从艺术审美角度去审视其自身所应具有的美学法则，并且在建造实施过程中保持其以上特征的过程[3]。

2 绿色建筑与信息模型建构相得益彰

2.1 对既有建筑进行改进

首先对既有建筑进行信息模型建构来分析绿色建筑设计的得失，研究的对象是华北理工大学第二教学楼工程。该项工程于2012年竣工，建筑面积达16 818.35 m2，为二类高层公共建筑，虽然木已成舟，不能再对该建筑进行大刀阔斧的改建，但对其设施可以进行优化，减少建筑的使用能耗。

利用建构软件eQUEST对这栋教学楼建立模型，采用本地气象参数进行能耗模拟。在建筑模型中选取Single Clr/Tint,Single Low-E,Double Low-E 三种类型的玻璃进行模拟，由于不同的玻璃类型对建筑采暖和空调的能耗影响不同，三种不同类型的玻璃全年累计耗电量如图1所示。比较可以发现采用Double Low-E玻璃节能效果最好，原因在于其传热系数的降低使得该玻璃的保温性能更好，在炎热的夏季减少了室内冷量的散失，即降低了空调的冷负荷，同时其较低的遮挡系数使得室内能有充足的阳光，减少照明灯具的使用时间，也降低了室内的灯光热扰，从而在一定程度上减少了空调的能耗。

2.2 模型建构始于方案设计

在构思方案、勾勒草图、研究美观的过程中，建筑师就应处理好生态技术与造型艺术的关系。在绿色建筑设计中运用信息模型建构的软件，如Autodesk公司出品的REVIT设计平台，借助其先进的辅助功能，建筑师就像站在了巨人的肩膀上。在设计之初考虑生态技术因素，将对整个项目实现绿色目标起到指导作用。由于建筑模型中已经包含了大量设计信息，通过相应的分析软件，帮助建筑师在设计伊始就通过信息模型建构来统一生态技术和造型艺术，让建筑形态的推敲和生态技术的应用有机结合。

目前建筑师在做方案设计时，多是基于CAD平台，使用平、立、剖三视图的方式来表达，或采用Sketch Up软件三维建模后渲染的方式来展现设计成果。这些传统的设计方法是通过线面组合以形成几何形体，再在几何体表面赋予材质，依靠人的空间想象力来实现设计者与观察者之间沟通。这一过程不可避免的忽视了建筑结构、材料和构造应有的明晰属性，尤其体现不出与实现绿色目标相关的建筑材料属性，省略了各组成部分的真实的组合方式。绘制建筑的过程毕竟不能全面反映实际建造的过程，甚至会产生虚假的后果。

随计算机模拟技术的成熟与跨学科应用，信息模型的建构技术应运而生，为建筑师提供了一条解决上述弊端的途径。信息模型建构建筑所见即所得的过程让建筑师使用三维的思考方式来完成建筑设计，使其更专注于设计而不是画图。

2.3 借模型信息助绿色数据分析

初期建构好的粗线条模型可以方便的导出建筑平、立、剖各个方面的图纸，基本满足方案表达的要求。而信息量进一步丰富的建筑信息模型后可以通过数据子集与其他软件对接，进行建筑采光与日照、建筑及其材料热工、建筑能耗等绿色设计分析。

在笔者参与设计的北京市昌平区某小学方案构思中体现了基于绿色设计的模型建构，通过建构信息模型与Ecotect设计软件平台相结合，模拟在实际场地环境，包括建筑朝向、与太阳辐射相关的日照与遮阳、全年风场等影响，得出较直观的数字化分析图，保证从方案阶段开始就将绿色建筑的理念贯穿设计全过程。根据小学所处的居民区环境，首先进行室外采光分析，室内全年日照百分比分析，以及遮阳设计。针对该项目首要满足周围高层建筑对本案无阴影遮挡，其次减少新建建筑自身的阴影遮挡。遮阳策略要考虑两方面，一是夏季周边住宅最好把阳光挡出去，冬季让阳光尽可能多的照进来，二是遮阳会使自然采光受到影响，会增加室内人工照明。

通过太阳轨迹显示出一天内阴影的变化情况，一方面平衡室内自然采光，另一方面调节全年能耗，两方面结合起来形成最优的方案。最终基于两者策略平衡下采用的垂直交错组合的方案，总平面布局合理，建筑体型设计采光良好。

初期的方案是没有庭院的，对室外风场进行分析发现:冬季1.5 m高度场地内风速过高，考虑到是小学，又是北方，冬天小学生游玩时会冷，方案调整布局造成半围合布局，活动场地减少了寒风的侵袭。

3 殊途同归的绿色设计

根据我国能源科技发展路线图，建筑节能技术要从现阶段墙体、屋面和门窗节能技术、采暖和空调节能技术、采光和通风节能技术向建筑节能环保一体化技术发展。绿色建筑要求设计师跨学科综合性全过程设计，将设计信息在不同的领域中分享和延续，建筑信息模型的建构顺应了这个要求。

现阶段的绿色设计在不同专业设计中处于各自为政的状态。条件图共享之前，各专业绿色设计在局限于不同的图纸上，就像跑在不同车道上的车，不小心会撞车。施工图节能设计审查阶段是个关键的节点，绿色设计得到全面重视，这时如果某项节能检验不过关，必须对作品针对性的修改。这种头痛医头、脚痛医脚的修改多为应付审查，不能有效实现绿色目标，还可能造成各专业因前期设计不合理产生碰撞，耽误设计进程。

信息模型的建构将各专业集成在一个三维模型中，是一个整合所有设计的过程。信息的创建本是一个动态的过程，信息模型的建构是一个高效动态增加、处理信息的平台，碰撞、修改、调整一目了然，比传统方式高效且直观。比如：在设计后期一个楼层层高要增加500 mm，按传统方法，若将改变了的工程量数据结合各专业重新整理出来，可能要一个月时间，而在一个完善的信息模型里，只要调整一个层高参数，重新计算，通常是几分钟时间就调整好，一套新的数据就出来了[4]。建筑信息模型的建构基于实现全过程的与现行设计标准、信息标准无缝化结合，使其易用性、整合性空前强大，将从根本上改变工程项目投资、设计和施工三方的沟通方式。

4 结语

信息模型建构是一副“解毒剂”，让建筑师摆脱了喧嚣尘上的技术重负和审美意识的不确定性，使建筑设计回归本源，是绿色建筑发展的必由之路。

总体上看，绿色设计与信息模型建构结合的价值体现还不理想，因为好多的建筑师不愿摒弃传统的设计方式，为学一个处于探索阶段的新东西费时费力。目前结合工作还需完善，实现常用的绿色建筑设计标准和规范在信息模型虚拟建构的软件中得到全面支持，让建筑师有的放矢。只有建筑师体会到了新技术的方便、快捷与准确，自动就舍弃了简单过时的设计方式，信息模型建构才会登堂入室，成为绿色建筑推广的强劲动力。

[1] 李洪欣.我国绿色工业建筑评价体系发展浅析[J].工业建筑,2014(1):54-56.

[2] 廖小烽,王君峰.Revit 2013/2014建筑设计火星课堂[M].北京:人民邮电出版社,2013:32-42.

[3] 周 洁.建构:作为一种选择[J].建筑学报,2003(10):47-49.

[4] 刘 芳.关于BIM技术对绿色建筑产生的积极意义的探讨[J].中外建筑,2013(6):60-61.

The tectonics of green building modeling★

Wang Bingqiang Wei Liang

(NorthChinaUniversityofScienceandTechnology,CollegeofBuildingEngineering,Tangshan063009,China)

The paper interprets the information model theory for the green buildings and architecture, discusses the combination of the information model structure and green architectural design from the schemes, data analysis and interdisciplinary coordination, and explores the promotion of the combination in architectural industry, so as to provide some conditions to construct the resource-saving and environmental-friendly society.

green building, information model, construction, integration design

2015-08-26★：2014年国家级大学生创新创业训练计划项目(项目编号：201410081011)

王丙强(1992- )，男，在读本科生； 韦 亮(1979- )，男，讲师

1009-6825(2015)31-0166-03

TU201.5

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