BIM技术在绿色建筑设计中的优势

李超刚+李月香

摘 要：有效推动绿色建筑的发展，实现节能减排，是中国建设领域未来发展的重要任务，但绿色建筑设计还存在问题。而BIM技术为绿色建筑的推广提供了平台，本文主要阐述了绿色建筑发展中存在的问题，并提出了BIM技术用于绿色建筑的协同性、一致性、高效性、专业性、节能性优势。

关键词：BIM；绿色建筑设计；建筑行业；评价标准

中图分类号：TU17 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.050

随着工业的发展和城市的扩张，在单一追求经济效益的同时，自然界毫不客气地予以了惩罚，能源匮乏、环境污染、生态破坏等现象不断增多。节能减排和修复生态得到了全世界的支持，新政策层出不穷。建筑业相比于其他行业，对能源、水及原材料等资源的消耗过大，因此，建筑业对整个社会的可持续发展具有重大影响。绿色建筑就是顺应健康低碳生活、节能环保、可持续发展、响应政府号召和改善人民生活的变革。

我国在20世纪90年代引入了绿色建筑概念，而对绿色建筑的研究始于2001年，起步较晚。近年来，绿色建筑发展迅速，住建部倡导的“绿色住区建设导则”列入中国工程建设行业标准，“绿色住区模式”和“可持续发展绿色住区建设标准”将应用于城市化建设。

1 绿色建筑设计的阻碍

1.1 工程建设体制

我国绿色建筑的起步较晚，且在建筑行业中建筑师普遍缺乏话语权，导致整个建筑行业普遍缺乏科学性。目前，我国绿色建筑的试点不少，大多被用来表现个人政绩，而没有真正实现其意义。

1.2 绿色建筑评价体系不成熟

目前，国际上发展比较成熟的绿色建筑评估系统有英国的BREEAM评估体系、美国的LEED绿色建筑评估体系、德国的生态建筑导则LNB、加拿大等多国参与的GBTool、澳大利亚的建筑环境评价体系NABERS、法国的ESCALE、挪威的 Eco-Profile、日本的CASBEE等。通过具体的评估技术可以定量地描述绿色建筑的节能效果、节水率、减少CO2等温室气体对环境的影响、“3R”材料的生态环境性能评价及绿色建筑的经济性能等指标，因此，可以指导设计，为决策者和规划者提供依据和参考标准。我国的《绿色建筑评价标准》（GB/T 50378—2014）于2015-01-01开始实施，相比于旧版标准，新版标准的改动较多，侧重点有所转移，但对地域的差异考虑不足；对管理程度不够重视；有些指标量化不足，导致我国认证的绿色建筑与国际水平还有差距，通过软件节能计算的建筑很难达到理想效果。

1.3 专业协同性不强

设计阶段的设计包括建筑、结构、水暖、空调、机电、装饰等各个专业。对于绿色建筑，还要考虑绿色环保建材的置换问题。在设计过程中，各个专业是独立进行的，虽然有一定的组织和协调，但沟通起来有障碍，会产生一定的疏漏。

1.4 与施工阶段衔接难

工程中比较明显的一个特点是前期的设计和后期的施工存在偏差，主要原因有以下2个：①很多设计人员缺乏施工生产知识，没有现场施工经验，导致设计中频频出现施工中根本无法解决的问题；②我国的施工队伍专业技术水平普遍较低，实际操作的工人几乎没经过专业培训，未能与时俱进，不了解建筑发展的新方向，识图能力较差，对设计人员设计意图的理解不够全面。

1.5 二次绿色不能提前实现

目前，我国绿色建筑的评价是基于2D的CAD辅助设计方案进行的，虽然通过了初次绿色评估指标，但因CAD二维精度的局限性，不能有效量化后期的节能绿化指标，不能实现绿色建筑的二次评估，无法实现真正意义上的绿色建筑。

2 BIM技术在绿色建筑设计中的应用现状

目前，国内外对BIM最为广泛的应用是在设计阶段，同时，这也是技术应用的关键阶段。2002年，Autodesk公司提出了建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），是对建筑设计的创新，仅限于学术研究，无法实践应用。进入21世纪，随着对BIM技术的不断研究，全球三大软件公司都开发了自己的BIM软件，主要软件有Digital Progect、Revit、AECOsim等。随着BIM技术的不断发展，其已在建筑设计、施工、结构设计、运营、设备管理等建筑工程的多个方面有所应用，且在国际上已得到大力推广，比如日本建筑中对BIM 技术的应用已经十分广泛，美国的BIM技术已经应用在了很多的建筑项目中。

在我国，广联达、PKPM等软件都在逐渐完善，并由2D向4D的转换，但要想使BIM 技术在我国建筑业内全面贯彻实施、协调发展，就目前而言还难以实现。然而，我国计算机辅助设计的环境是相对比较宽松的，单一的在某个阶段应用BIM技术还是可行的，即在一些大型设计院的大型项目中采用BIM，比如南水北调工程、上海环球金融中心、北京奥运村空间规划和物资管理系统、世博文化中心、水立方、德国馆和国家电力馆等，都是我国应用BIM技术的典范。

3 绿色建筑设计应用BIM技术的优势

3.1 符合绿色建筑全生命周期的目标

建筑物的能量消耗受到建筑单元形状及特性、建筑使用模式、设备及内部热源、居住密度和外部环境等因素的影响，因此，要求绿色建筑的设计应从选址便开始，直至拆除之后建筑废弃物的处理。BIM对建筑的设计流程重新进行了整合，涉及建筑的整个生命周期，包括选址、场地改造、建筑设计、建造、运行、维护、翻新和拆除，而这些又恰好是绿色建筑设计的关注和影响对象。场地设计阶段应先实地考察，再使用BIM，根據场地大小、已有条件、建筑功能、经济性等分析场地的开发、使用率，从而提高土地使用率；初步设计阶段可以使用BIM进行能量分析，再根据建筑的平面布置、体型、外围结构和材料特点，选择最优的设计方案；设备设计阶段，可以使用BIM的模型，模拟设备的使用状况，计算材料的需求量，估算用水量、用电量等，可以达到节地、节能、节水、节电、环保的目的。在整个设计阶段，可以随时使用BIM进行建筑能耗分析，为绿色建筑满足绿色标识要求提供前期保障。

3.2 设计各专业的协同性强

在传统设计模式中，由于各专业在设计过程中沟通、协作不足，易出现冲突。BIM包括拓扑、物理、几何等信息，拓扑信息反映了组件之间的相关性，物理信息反映了组件的物理性质，几何信息反映了建筑三维空间的特点，把建筑项目整个生命周期的所有信息（维护管理、建造过程、施工进度等过程信息）整合到了一个单独的建筑模型中。使用BIM技术设计时，各专业都是基于同一个模型进行设计活动的，建筑师将成为团队的召集人，而不是决策者；结构工程师、设备工程师在设计初期阶段都将起到更加积极的作用，结构工程师和设备工程师的技术和经验，甚至专家的咨询意见，在设计过程中都将加以考虑。使用BIM创建的模型综合考虑了虚拟建造、功能模拟、性能分析、技术经济计算等应用的信息需求，以实现BIM模型及信息在后续环节中的充分利用。这种以建筑模型为核心的协作模式，其各专业系统方案之间的空间协调性较好，还可以模拟动态的施工过程，及时发现错误，强化了与施工阶段的衔接，缩短了设计时间，满足了绿色建筑不断发展对设计过程以及技术手段的需求。

3.3 节能分析更加及时、全面

BIM技术代表软件可提供详尽、可靠的设计信息和深度的建筑模型细节，所有的信息能直接或经由工业标准格式转换导入软件，进而进行能量分析。BIM的应用可以使建筑师在设计中的任意阶段、任何时间采用快速的设计方案进行建筑物理环境化的评估，这对建筑的生态节能设计有重大意义。

BIM是一个集成流程，可以在实际建筑建造之前通過数字的方式得到建筑物中的主要功能和物理特征。由于所使用的信息是协调一致的，因此，在实际施工之前，建筑师、工程师、承包商及业主都能够查看项目建成后的外形及性能，同时，也能进行各个方面的能源性能分析。比如，建立一个BIM基本模型，建筑能耗软件既能帮助建筑师从整个建筑设计过程来分析节能问题，也能模拟整年每个时刻的建筑和空调系统的能耗和负荷。

4 结束语

随着绿色建筑、被动式建筑等新兴环保可持续发展建筑的提出、推广，要求建筑设计方法应改变。BIM用于绿色建筑的设计中，可使得工作协同性更好，符合全生命周期节能的目标。

参考文献

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[4]王祎，王随林，王清勤.国外绿色建筑评价体系分析[J].建筑节能，2010（02）.

〔编辑：张思楠〕