BIM技术在绿色建筑中的应用研究

潘妍蓓 陈佳佳 沈艳玲 林雨晴

Energy conservation and environmental protection 节能环保

BIM技术在绿色建筑中的应用研究

潘妍蓓 陈佳佳 沈艳玲 林雨晴

（福州外语外贸学院，福建 长乐 350200）

在建筑行业的发展中，绿色和可持续发展建筑越来越得到重视，而近年来 BIM 技术的兴起和在界业内的广泛应用，也拓展了将其用在绿色建筑设计中的思路。本文结合 BIM 技术及其特点针对绿色建筑设计中环境适应性、能源与材料节约等方面展开具体应用探究，希望BIM技术可以助力绿色建筑的发展。

BIM技术；绿色建筑；应用研究

0 引言

BIM（Building Information Modeling建筑信息模型）以参数化三维模型为基础，将集成了关于建筑工程项目的各种信息在建设项目的规划、设计、施工及运行维护中进行运用。工程技术人员可以通过BIM技术对各类建筑信息进行分析，不仅大大提高了生产效率，也节省了更多的成本。

1 BIM技术与绿色建筑的发展

1.1 BIM技术的发展情况

BIM技术的最开始是在美国使用，使得美国最早开始进行建筑业信息化研究。现阶段，BIM技术在美国多个的建筑项目中开始应用，能够适用于不同种类的应用点，并制定了相关工程的BIM标准。此外，新加坡先将BIM技术应用于公共营建工程，然后引导民间建筑企业使用该技术，同时在高校设立相关专业，培养更多的技术人才。总的来说，BIM技术在这些国家用的时间比较早，BIM技术带来的价值和成效在建筑业长期的发展实践中得到了体现。

我国接触BIM技术较晚，在2002年，建筑行业也开始使用BIM技术。近几年来，我国建筑行业逐渐意识到BIM的重要性，政府也加快指引我国建筑设计BIM技术的应用，接连出台了相关的政策，我国BIM技术的发展步入了快车道。通过不断的发展，BIM技术在建筑工程中的前期设计、中期施工、后期运维上都发挥了很大的作用，为我国创造了更多的经济收益。虽然与发达国家还有距离，但我国的BIM技术发展是积极向上的。

1.2 绿色建筑的现存问题

目前我国越来越重视可持续发展，在此背景下绿色建筑应运而生。绿色建筑能够更好的保护环境和节省资源，然而在施工方面仍有很多不足之处需要改善。当前，对于绝大多数设计人员来说，针对绿色建筑施工的认识比较片面，缺乏对整个建筑能耗综合分析，也没有对风环境进行针对性模拟。在实际的设计中依旧使用传统的设计技术，无法有效的融入绿色建筑的概念。而且对于绿色建筑来说，并不是简单的将绿色设计技术应用到实际工作中，更是对相关信息与数据的保存与有效共享。

2 工程案例

某中心大厦（如图1所示）为大型绿色建筑，整个建筑面积大小为57.5万平方米左右，地上建筑面积达到41平方米，地下建筑面积达到16.4万平方米。该建筑工程引用了 BIM 技术，起到了提升工程设计效果、提高工程建设质量的作用。主要体现在：

（1）该建筑工程引用了BIM技术中关于碰撞检测功能，提前检测施工各环节可能出现的问题，减少工程施工的材料与能源损耗，避免施工过程中的返工、偏差现象从而提高绿色建筑设计效果。

图1 某中心大厦

（2）该建筑工程可通过BIM技术建立三维模型，以材料、水资源以及能源为模型指标展开分析，分析这些材料是否适用于工程，然后设计人员根据适用新情况存在的不足之处进行优化调整，有助于实现对项目的有效优化从而提高绿色建筑设计的效率。

3 BIM技术在绿色建筑中的应用

3.1 环境适应性分析

在应用BIM技术的过程中，要分析该技术对绿色建筑项目的适用性情况，对建筑结构进行优化调整。比如，在建筑项目规划阶段，需考虑建筑项目施工的气候环境、空气质量、光照情况、通风大小等因素，并将这些要素纳入到建筑工程设计的指标中。传统的建筑技术无法快速有效的解决这些难题，可以利用BIM建模和GIS软件模拟绿色建筑和场地，决定理想的建筑结构，并采用建模计算、规范核校、统计分析等技术手段，将适用的BIM模型交给施工方，既便利又确保了项目能够顺利进行。

在环境问题中BIM的应用可以从风环境的角度出发，根据绿色建筑要求的通风条件和标准，对布局进行优化，以改善整个建筑物的通风条件，最终在建筑物中形成良好的环境，最终结果主要包括风向和风流处，也可以为建筑物的总体布局以及确定不同建筑物之间的间距奠定良好的基础。从现场噪声模拟来看，是分析建筑性能的关键性因素之一，通过对声环境的分析，可以有效地控制整个声源，可以实现环境噪音影响最小化。

3.2 能源的合理利用

低能耗是建设绿色建筑的重要指标和特征，在绿色建筑设计中就得先考虑到能源的节约和利用问题，不断增大能源的利用率。BIM技术可以分析建筑的质量和建筑投入的资金大小，并提供相对可靠的结果。例如，探究建筑物围护结构热性能情况，参考周围环境并从实际测试中导入数据，可以快速计算出在相同环境中设计建筑物的年能耗。当参考建筑物能耗低于设计建筑物的模拟能耗低时，可以对围护结构各个参数进行调整，保证建筑物能够达到绿色标准[2]。BIM技术可以模拟建筑物的不同布局和方向，模拟和分析建筑物在夏季和冬季的自然通风和采暖条件，并提出最有利于自然采暖和通风的布局和方向，从而大大降低了能耗。

为改善建筑节能效果，应综合考虑选址、风向以及太阳照射等条件，并通过施工方提供的图纸和特别报告优化第三方的设计。在能耗的初步设计中，分析制冷、采暖以及照明的能源消耗情况，大幅提高建筑的环保水平。建筑的围护结构是指建筑物的外层结构，比如屋顶、正门以及墙壁等，屋顶的节能设计主要包括屋顶的材料、颜色、坡度、方向、保温层的热工设计等，则炎热的夏季少吸收外界热量，寒冷的冬季避免热量的散失。外墙是避免建筑室内热舒适环境不受外界环境影响的主要构件，节能设计中常用的材料有粘土实心砖、加气混凝土砌块、集热墙等各种复合墙体。基于BIM技术对建筑围护结构进行节能设计时，可以设置相关的墙体、屋顶各层材料的导热系数、比热等，确定最佳的施工方案。

3.3 材料的高效使用

在根据绿色建筑标准要求使用的环保材料时，需要对材料进行严格筛选。基于BIM技术构建分析模型，选择材料作为分析指标，可在进行绿色建筑施工过程中，有超过10%的材料能够循环利用，遵循可持续利用原则，在施工完成后，通过模型计算施工材料的可回收比例，然后根据结果制定材料明细表，再次进行精准化的计算，确保工程消耗的材料中可进行回收的能够全部进行回收。当采用技术设计建筑工程项目时，可以先利用BIM技术对设计进行具体化，可以在设计方案中了解到建筑内部的具体构造情况，比如尺寸大小、材料使用比例等，尽量减少材料的消耗，尽量采用可循环使用的材料，要求耐久性好，能源消耗低，在全部规划后，最后确定设计方案[3]。

在对建筑进行布置的时候，通过对BIM模型的使用，能够让施工建筑材料与机械设备以及临时性建筑它们三者当中存在的几何关系呈现出来，为了对施工现场平面布置起到改善的作用，可采取观察模型的方式，伴随工程的进展情况，对材料所摆放的位置进行改变，从而让现场材料的运输次数减少[4]。在施工过程中，有关管理方面的安排，通过对BIM4D施工仿真技术的使用来对其进行监察，能够对项目的进展情况随时的掌握，让工程的整体过程得到改进，若施工管理是科学的，那么就可以让工人和机械在质量与效率方面得到提升，竭尽所能的节约施工材料与资源，这样就让施工成本得到了一定的节约，从而让项目处于恰当且高效的状态。

3.4 对在运营建筑物进行监管

在建筑施工的过程当中，始终贯穿于设计至完结的BIM技术，可以让设计方法得到改良，从而让施工个与运营过程中的资源消耗降低。而且在运营的过程中，其管理主要是为了完成绿色建筑的覆盖，这一过程当中，需要考察与分析绿色建筑物第一年期的资源耗用情况，以衡量物业是否对于能源的消耗做到的合理的节约管理以及是否满足设计的标准，从而当其正式运营的时候，这一建筑和设备在运转的过程中能够做到正常且高效，从而让运营能耗降低，让成本得到节约。

另外，由于BIM技术本来就具有检测建筑状态的作用，因此通过对建筑当中设定好的力学检测设备的使用，来对受力情况进行试试检测，从而提升了建筑安全性，更加方便监管建筑情况，从而使得绿色建筑效益最大化。在建筑运营过程中，通过对BIM的使用，能够让实操性强的管理模式创立起来，从而做到对绿色建筑进行全面的评估，从而起到再次优化绿色建筑项目的作用。

4 结语

总的来说，BIM技术支持构建多维模型，能够确定多个关于建筑的指标，分析建筑设计、运营以及维护等各类信息，为建筑设计提供足够的信息基础，协调好建筑与环境的发展关系，保障绿色节能技术在建筑工程中的有效使用。两者高度的适配性使得建筑的功能得到充分的展现，该技术在适用环境、节约能源与材料、现场施工监管等方面的成功应用，也可为类似项目提供绿色施工设计参考，有效推动建筑行业的可持续发展。

[1]周哲敏,刘占省,王竞超,王欢欢. BIM技术在国内外的发展及使用情况研究[A]. 天津大学、天津市钢结构学会.第十七届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C].天津大学、天津市钢结构学会:全国现代结构工程学术研讨会学术委员会,2017:7.

[2]朱瑜.试论基于BIM技术的绿色建筑设计[J].中国住宅设施,2020(08):38-39.

[3]高玮.基于BIM的绿色建筑设计应用研究[J].产业创新研究,2019(10):60+62.

[4]李诗,李建霖. 浅谈BIM技术在绿色建筑全生命周期中的能耗研究[A]. 中共沈阳市委、沈阳市人民政府.第十七届沈阳科学学术年会论文集[C].中共沈阳市委、沈阳市人民政府:沈阳市科学技术协会,2020:6.

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