基于信息化技术的绿色建筑助推智慧城市发展

文｜本刊记者 万晓曦

将绿色元素融入到传统的建筑中，实际上是一个复杂的技术过程，它是一项系统工程，横跨多学科，涵盖全专业，并且需要全过程控制。

智慧城市的概念很大、含义也很广，涉及到方方面面。但是随着科技的进步，以及我们在智慧城市方面的探索和实践，它的内涵还将继续延伸和扩展。但是无论怎么演变，城市总是离不开建筑的，建筑在整个智慧城市的发展中起到一些关键的作用。智慧城市的未来发展将是走节约、智能、低碳、新型城镇化道路，实际上，智慧城市的发展思路与绿色建筑理念不谋而合。

绿色建筑指的是在建筑的全生命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。

基于BIM的绿色建筑解决方案

随着2013年顶层设计的绿色建筑行动方案发布，我国绿色建筑发展面临着新局面、新成就。对此，北京绿建软件有限公司技术总监闻学坤总结到：“一是国家宏观政策密集发布；二是地方微观政策积极跟进，很多地方都出台了地标、政策，甚至比国家层面更为严格的新建绿色建筑标准、政策；三是获得绿色建筑星级的项目数量大幅提高，相关数据显示，截止2015年1月，累计2538个项目获绿建标识，设计标识2379项，建筑面积为2.72亿平方米；运行标识159项，建筑面积0.2亿平方米。”

将绿色元素融入到传统的建筑中，实际上是一个复杂的技术过程，它是一项系统工程，横跨多学科，涵盖全专业，并且需要全过程控制。尤其是建筑环境的模拟是一个复杂的过程，需要依赖于计算机，因此解决方案必须科学、可靠、高效。当然，在研究解决方案时不得不面对几个难点，一是数据断点问题；二是设计院的存量图纸，这些图纸已经包括全部的工程信息，能否可以利用；三是成本控制问题；四是本地标准。基于上述难点，由此也会提出一些问题，比如说建模与计算分析能否一体化？三维建模需要从头开始吗？能“一模多算”吗？需要改变习惯吗？支持中国的标准规范吗？

对此，北京绿建软件有限公司提出了二维三维一体化技术路线，就是用二维操作习惯，获得包含BIM思想的三维信息模型。基于BIM的绿色建筑解决方案，采用模型共享技术，在不同专业和软件之间实现一模多算；上游接受主流建筑图纸的2D或3D文件，如天正、斯维尔，包括犀牛和3dmax等异形模型，下游输出模拟结果，报告、彩图、表格等；通过GBXML接口输出给其他绿色建筑分析软件，实现广泛的信息模型复用价值。

闻学坤表示：“一个对等的一流模型有单体模型和总图模型组成。热工类分析，例如节能设计、能耗计算、暖通负荷等只需要单体模型不需要考虑周围的结构；热岛分析、室外风场则只需要总图模型；而光环境分析，例如日照、采光分析以及风环境分析，例如室内风场等则需要用完整的模型，即单体模型和总图模型。”

绿色建筑模拟技术与应用

在绿色建筑设计中，建筑的物理环境是重要内容，它包括建筑的室内、室外以及风环境、光环境、热环境、生物环境等等。在新版《绿色建筑评价标准》 GB50378-2014 中，高度重视建筑环境与模拟技术，相关条款包括控制项 6条、评分项 93分、附加项 3分。如果全部采用最高分，大约可拿到20～22分，一个一线的绿色建筑只需要50分，占了40%。所以模拟技术的重要性体现在很多方面，其中包括阶段成本，而模拟技术、模拟项几乎是不需要增加成本。

风环境模拟分析。在风环境中，按照不同的季节有不同的指标，冬季由于风不利，因此要求在现场中风速小于5m/s，并且风速放大系数＜2倍（1.5m标高）；对于建筑物来说，迎背风面压差≤5pa ，这主要是克服冷风渗透。在夏季过渡季由于风有利，所以在人活动区不出现漩涡和无风区（＜0.2m/s无风，＜5%ok）；外窗50%开启部分风压＞0.5pa ，这样有利于自然通风，这一数据可以通过输出的外窗压力表进行直接判断；改善通风占的比重很大，室内自然通风模拟，居建 — 开启面积/地板面积，5～10%，公建 — 主要功能房间平均换气次数≮2次/h的面积比。其中玻璃幕和外窗开启面积比，仅设玻璃幕墙，透明部分可开启面积比例，5～10%；仅设外窗，可开启面积比例达到，30%～35%；玻璃幕墙+外窗，取两项的平均值。

光环境模拟分析主要有两大方面，一是日照分析，二是采光分析。日照分析方面，建筑规划布局要满足日照标准，且不降低周围建筑的日照标准；住区公共绿地要有1/3的面积满足日照的要求；公建户外视野部分，要达到通过外窗看到室外自然景观，无明显视线干扰。采光分析方面，主要功能房间居建窗地比要达到五分之一或者六分之一；公建采光系数达标率要达到60～80%，比例不同，分值不同。主要功能房间有合理的控制眩光措施，内驱采光系数满足要求的面积比要达到60%以上；地下采光平均采光系数要达到5%到20%。

闻学坤具体解释到：“通过单体日照可以计算居住性空间外窗的日照时间，在单体的房间施工图中，各种信息都齐全，所以可以直接进行分析。同时，我们还可以得到住区公共绿地日照率，有效的公共绿地要达到1/3的面积满足日照的要求。”

公建视野分析方面，当人们站在室内，只要能看到室外天空，哪怕看到一点都算有效。视野率指的是在室内参考平面上的一点，可看到的天空半球的面积比例；计算主要功能房间视野率大于 0%的面积比例是否达到70%，作为判断是否具有良好的视野。

日照分析可以用来辅助设计，比如全景日照和表面辐照分析，可以用来辅助太阳能利用的设计，计算出集热器摆放的最佳位置。地面辐照分析还可以辅助总图规划，使人的活动区尽量避开辐照强的地区，而景观以及水井都尽量安排在辐照强的地方。

热环境模拟分析包括节能设计、结露验算、隔热检查、热岛分析。其中节能设计部分，建筑节能标准中强制性条文的规定；围护结构热工性能优于国家现行相关建筑节能设计标准的规定：一是围护结构热工性能比节能标准规定值，提高幅度达到5%、10%或20%；二是供暖空调全年计算负荷降低幅度达到5%或10%或15%。

声环境模拟分析包括场内声环境、噪声级、隔声性能。场内声环境方面，场地内环境噪声符合现行国标《声环境质量标准》GB 3096的有关规定；噪声级方面要求主要功能房间的噪声级达到国标《民用建筑隔声设计规范》GB 50118中的低限值和高限值的平均值，或达高限要求，此外，主要功能房间的隔声性能良好。

总结来说，绿色建筑技术选用原则一是因地制宜，二是被动优先，主动优化，三是技术创新，节能环保、易实施、易维护，最后要经济适用，控制增量成本，静态回收期控制在4～5年。