绿色建筑BIM技术应用浅析

（三江学院建筑学院）

文博

1 引言

绿色建筑与BIM（建筑信息模型）技术是当下建筑业的发展热点。在生态环境日益恶化的今天，需要将绿色发展理念贯彻到建筑中。在智能化生产方式的时代，建筑也需要运用信息技术。两者能够怎样结合？在运用中有哪些挑战？这些问题值得探索讨论。

2 绿色建筑

在20 世纪60 年代，一场“绿色运动”在世界兴起，人们讨论可持续发展并关注建筑领域。美籍意大利建筑师保罗·索勒瑞将生态学和建筑学两个词合并，首先提出了生态建筑的概念。1991年，英国建筑师威尔夫妇的《绿色建筑为可持续发展而设计》一书出版，提出了综合考虑气候、能源、材料以及用户等因素的绿色建筑整体设计方法。之后，美国、英国、加拿大、日本等发达国家相继推出了绿色建筑评价标准，绿色建筑发展逐渐形成成熟系统。我国于2006 年颁布了《绿色建筑评价标准》，中国绿色建筑体系也正式建立[1]。目前，《绿色建筑评价体系》（GB/T50378-2019）2019 年版已经发布执行，其中绿色建筑的定义为“在全寿命期内，节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑”[2]。

3 BIM技术

BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型，这一理念是在20 世纪70年代由美国学者查克·伊斯特曼博士提出。在他的理念中，建筑项目全生命周期里的如几何、功能、施工建造、维护管理等信息都可以被包含在一个信息模型中。2002 年美国Autodesk 公司，首次使用了BIM 一词将此种信息模型进行了定义表述[3]。BIM 技术是一项基于建筑信息模型的3D 数字化技术，它应用于建设项目的全生命周期，使用通用的数据格式创建并收集建设项目的所有信息，建设信息模型用来进行项目决策并共享利用这些信息资源。BIM技术具有操作可视化，信息完备、协调、互用等特点[4]。

4 绿色建筑的BIM应用

4.1 策划应用

中国工程院院士庄惟敏大师于20 世纪90 年代在我国率先创建了建筑策划理论。他在其著作中指出，信息时代建筑师们需要“通过运用计算机等近现代科技手段对研究目标进行客观分析，最终定量地得出实现既定目标所应遵循的方法及程序”[5]。

建筑物是人造环境与自然环境之间的媒介和过渡，绿色建筑最重要的功能是应对和解决环境问题。绿色建筑的营建，是在创建人类适宜的建筑环境的同时，尊重和顺应自然环境，尽量减少对自然的破坏，其策划注重自然环境因素的考量。BIM技术的出现，给绿色建筑策划提供了有利的信息化工具。BIM 技术在绿色建筑前期策划时可以与GIS（Geographic Information System）地理信息系统相融合。GIS 系统中可包含降水量、土壤、植被等丰富的自然环境信息[6]。通过技术的融合应用，能够方便了解建筑所处的自然环境特点。根据项目具体需求，可以更加方便合理地策划绿色建筑星级定位目标等内容[7]。

4.2 设计应用

BIM 技术在绿色建筑设计中的性能分析应用最早，也是最广泛的。由于其可视化特点，可使设计过程易于观察和交互。绿色建筑设计的核心内容涉及建筑物理热工学、光学、声学等相关计算分析，BIM 技术的应用可使建筑性能的模拟计算更加方便和准确。

绿色建筑BIM 应用的设计分析软件以前主要是国外产品，比较常用的有Ecotect、EnergyPlus、IES 等。近年来，国内出现了如绿建斯维尔、PKPM绿色建筑等综合型BIM 应用软件。这些国产自主软件能很好地将我国的自然气候条件、建筑所在地信息、国内标准规范融入设计过程中，利用计算机信息技术将设计的过程简易化，这是绿色建筑BIM 应用的突破（见图1）。

图1 绿色建筑BIM应用

但目前BIM 建模软件与绿色建筑分析软件之间，以及不同分析软件之间的信息互传还不是很通畅，无法交互或在信息传递时丢失信息。虽然目前国际上已经有了BIM 技术工业基础类IFC 数据标准和绿色建筑的gbXML 数据标准，能够将BIM 模型数据与绿色建筑分析软件数据进行交换，但是能够支持gbXML 格式的BIM建模软件还不多，数据交换时还会出现很多重要信息不支持并丢失信息的现象，需要进一步研发和建设[8]。

4.3 施工应用

BIM 技术在绿色建筑实施建造阶段的应用也很有价值。2021年3月，住建部发布了《绿色建造技术导则（试行）》，文中明确给出了BIM 技术应用于绿色建筑施工建造的指导意见。在施工建造阶段可以利用BIM 技术自动、信息、智能的特点推进建筑组件的工厂化生产，还可以运用BIM 技术协调各专业沟通并进行深化设计，对重大方案进行可视交底并进行模拟等[9]。

BIM技术在施工中应用，可以进行场地布置，节约土地；还可以模拟检查管线的碰撞，减少错误；在管理中通过信息模型实现对材料的精准控制，能够统计项目水电用量，节水节能。目前，国内施工阶段的BIM应用软件类型很丰富，常见的有广联达、品茗、鲁班等平台。

4.4 评价应用

对建筑项目进行绿色建筑评价，是判断绿色技术应用程度以及建筑是否达到绿色标准的重要环节。世界范围内对绿色建筑进行评价的体系，主要有美国的LEED、英国的BREEAM、德国的DGNB、日本的CASBEE 等标准。我国于2006 年发布了首版《绿色建筑评价标准》，现在执行的为2019 年版本，其将绿色建筑的评价分为施工图完成后的预评价和竣工后的正式评价两类，评价的体系包含安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居五个方面，设有控制项和评分项、加分项[2]。

因为BIM技术的信息完备性，应用在绿色建筑的评价中，可以将相关信息进行全面量化比对，并通过可视化良好展现，减少了错误的发生。目前，应用在我国绿色建筑评价体系中的工具有绿建斯维尔的GUPA系统。另外，还有很多专项评价工具在开发。例如，包胜等基于BIM模型和Web 技术研发的轻量化绿色建筑评价工具，能够对建筑物场地至公共设施间距等相关评分项进行快速评价[10]。

4.5 运维应用

2019 版《绿色建筑评价标准》中明确指出“将绿色建筑评价定位在建筑物建成后的性能”，“绿色建筑未来必然向注重运行实效方向发展”[2]。因此，BIM 技术在绿色建筑运行维护上的应用愈发重要。BIM 技术应用于绿色建筑，因其信息完备、可视化等特点可以方便技术与管理人员提取重要信息，发现存在的问题，方便提取相关参数进行维修。

5 结语

绿色建筑的BIM 应用贯穿建筑项目全生命周期策划、设计、施工、评价、运维等过程。目前，绿色建筑的BIM应用已经十分丰富，但还存在不少需要解决的问题。绿色建筑是建筑全寿命期内各项指标的综合，因此，在绿色建筑BIM 应用时需要注重提高全生命周期的应用意识，尤其是前期策划的意识需要提高。同时，要认识并重视BIM 技术在绿色建筑运行维护中的应用价值。另外，绿色建筑性能模拟设计软件已经很多，但还缺少真正“一模多算”的BIM平台。在建筑行业全面推进应用BIM技术的今天，绿色建筑的BIM应用是时代赋予工程技术及研究人员的机遇和挑战。