BIM技术在绿色建筑全生命周期中的应用

罗潇姝

（四川建筑职业技术学院，四川 德阳 618000）

0 引言

在追求能源消耗更低和建筑质量更高的背景下，绿色建筑秉承环境保护、能源节约、使用舒适的核心理念[1]，走上了全面可持续发展的道路。目前，BIM技术因其参数化、可视化、统计自动化、工作协同化等特点，已拓展应用于绿色建筑的全生命周期中。在设计阶段，BIM 技术可以帮助设计师和工程师进行能源模拟和分析，以评估建筑的能源消耗和环境影响；施工阶段，BIM技术可以帮助施工设计、建设和管理各方实现更高效的资源管理；建筑运营和维护阶段，通过BIM模型，可以实时监测和管理建筑的能源消耗和环境性能，及时发现和解决问题。此外，BIM技术还可以帮助建筑物的维护团队进行有效的设备管理和制定科学的维修计划，提高建筑的使用寿命。

1 BIM技术在绿色建筑设计阶段的应用

在设计阶段，BIM 技术可以帮助设计师和工程师进行能源模拟和碳足迹评估，以评估建筑的能源效率和环境影响，还可以提高设计质量和效率。适用于建筑设计阶段的BIM软件较多，见表1所示。

表1 建筑设计阶段应用的BIM软件

1.1 建筑物能源模拟

BIM 技术可以通过对建筑物的能源模拟来确定建筑物的能源消耗量，为建筑师和设计团队提供优化设计的决策依据。例如，在设计过程中可以预测建筑物的能源消耗，优化建筑的朝向、墙体厚度、建筑外观、窗户设计等，以减少能源消耗。

1.2 碳足迹评估

使用BIM 技术可以计算建筑物的碳足迹并量化碳排放，为减少碳排放提供指导。碳足迹评估通常会在设计的早期阶段进行，以便更早地确定如何减少建筑物的碳排放。

1.3 精细化设计

使用BIM 技术，设计团队可以更加精确地进行设计。例如，在模拟建筑物的能源消耗时，可以更加准确地模拟建筑物的细节，包括墙体的厚度和窗户的尺寸等。这些细节可以影响建筑物的能源消耗和碳排放，通过BIM 技术的应用，设计团队可以找到最优化的设计方案。

1.4 协同设计

BIM 技术允许设计团队各个专业进行协同设计，使得整个设计团队可以更加高效地工作。协同设计可以促进设计团队之间更好的沟通和合作，降低错误和重复工作的风险，提高设计效率和减少浪费。

2 BIM技术在绿色建筑施工阶段的应用

目前，市场上有许多BIM 软件，其中一些软件提供了较为完整的施工阶段功能，包括Autodesk Navisworks，Tekla Structures 等，见表2 所示。这些软件可以支持在施工阶段进行进度和资源管理、施工工艺和规划以及现场协调等，从而提高资源和能源的有效利用。

表2 建筑施工阶段应用的BIM软件

2.1 施工工艺规划

BIM 技术可以帮助施工单位进行数字化模拟和规划，确保施工工艺和步骤的合理性和可行性。绿色建筑的施工工艺与传统建筑项目的施工工艺存在差异，特别是绿色建筑中的装配式建筑，其预制构件尺寸和施工工艺的整合要求更高，由此施工单位可以根据BIM 模型进行3D 可视化，更加精确展现施工流程，预先评估施工方案的可行性和安全性，从而减少设计缺陷和施工过程中的问题。

2.2 现场协调

在施工现场，经常需要处理复杂的工程情况，而BIM 技术可以提供3D 建筑模型，帮助管理团队实现全方位的协调和管理。例如，在绿色建筑施工现场进行模型展示，可便于现场工人清楚了解建筑模型中每一个构件的位置和相互关系，涉及多个预制构件的组装的，BIM 技术可以通过三维模型来预先规划和协调构件的位置和尺寸，确保构件之间的空间匹配和连接的准确性，施工团队可使用BIM 模型进行空间碰撞检测，发现并解决构件之间的冲突，避免现场组装过程中的问题和延误。同时施工团队可以使用BIM 模型来规划和协调绿色建筑中各个构件的安装顺序和时间要求，确保施工进度的准确性和合理性。

2.3 质量控制

施工单位可通过建立的BIM 模型获取相关数据，实时监测整个施工进度和质量，并且预测可能出现的问题。绿色建筑装配式建筑的质量控制相对于传统建筑项目的难度更高，对各个构件的尺寸以及连接精度要求更高，需要确保构件的准确安装和连接。通过BIM 模型，施工团队可以对比实际施工情况与设计要求，更加高效及时发现和解决问题。例如，施工团队可以使用BIM 模型来检查构件的尺寸和位置，进行空间碰撞检测，确保施工质量符合设计要求。

2.4 材料的准确配送和使用

绿色建筑中装配式建筑的施工过程中需要准确配送和安装各种构件和材料。BIM 技术可以帮助施工团队进行材料的管理和协调。通过BIM 模型，可以实时了解材料的需求量和供应情况，从而优化材料的采购和使用。此外，BIM 技术还可以帮助施工团队进行材料的追踪和管理，确保材料的准确配送和使用。

3 BIM技术在绿色建筑运营和维护阶段的应用

建筑运营和维护阶段，通过BIM 模型，可以实时监测和管理建筑的能源消耗和环境性能，及时发现和解决问题；还可以帮助建筑物的维护团队进行有效的设备管理和制定科学的维修计划，提高建筑的可持续性和使用寿命。适用于建筑运营管理阶段的BIM 软件见表3所示。

表3 建筑运营管理阶段应用的BIM软件

3.1 建筑设备和系统的维护管理

通过BIM 技术，建筑管理员可以在建筑设备和系统中嵌入传感器、监测设备等，更大限度实现对建筑物能耗、空气质量、水质、电气设备等参数的实时监测，从而实现对建筑设施的精细化管理，节约能源、减少资源浪费，同时延长建筑设备和系统的使用寿命，降低维修和更换成本等多个目标。

3.2 建筑物信息管理

在建筑运营过程中，建筑管理员需要对建筑的各项信息进行管理，包括建筑物平面图、立面图、构造图、安装图、设备图、保养维护信息等。BIM 技术可以将这些信息集成到一个建筑信息模型中，实现信息的高度整合和互动，从而帮助管理员更好地管理建筑信息，实现更加高效的运营，提高工作效率。

3.3 建筑物保养和维护

通过BIM 技术，建筑管理员可以实现对建筑物外观、墙体、屋面、门窗等进行精准的检测和维护，同时可以预测建筑物保养和维护的周期和需求，使得建筑物的保养和维护更加科学、精细，减少不必要的能源和资源消耗。

4 绿色建筑项目全生命周期BIM技术应用案例

4.1 设计阶段BIM技术的应用案例

宜昌市中心区水环境修复项目旨在通过水环境治理和景观建设，提升城市形象和环境质量。在设计阶段，采用了BIM 技术进行建筑模型的设计和优化，同时使用BIM 技术进行材料选择，从而减少了碳排放和提高资源利用率。具体实施措施如下：

（1）建筑模型的设计和优化。使用BIM软件对建筑模型进行设计和优化，模拟建筑物在不同时间段内的能耗情况，对建筑物进行能源模拟和碳足迹评估。通过对建筑模型的优化和建筑结构的调整，降低了建筑物的能耗，减少了碳排放，契合国家双碳目标的要求。

（2）材料选择。BIM 技术可以帮助建筑师选择更加环保和节能的材料，从而减少碳排放。在该项目中，BIM 技术被用于评估不同材料的环保性和节能性，根据评估结果选择了符合项目需求的环保和节能材料。例如使用了太阳能光伏发电和地源热泵等新型节能材料，在符合节能的要求之下，同时考虑成本控制。

4.2 施工阶段BIM技术的应用案例

新加坡滨海湾金沙酒店项目采用了BIM 技术来协助施工。在施工阶段，BIM 技术通过可视化模拟和协同工作来提高施工效率和质量，同时也有助于减少碳排放和优化资源利用率。具体而言，该项目采用了Revit 软件进行BIM 建模，并结合Navisworks 软件进行协同施工管理。在施工过程中，BIM 技术通过模拟建筑物的施工流程和物流运输，将施工过程和供应链进行整合，优化了材料的使用和人员的分配，减少了资源浪费和碳排放。此外，BIM 技术还可以对施工过程中的碳足迹进行评估和监测，帮助施工方实时了解碳排放情况，进一步提高施工的环保性。

4.3 运营阶段BIM技术的应用案例

英国伦敦某高层住宅项目使用BIM 技术在建筑运营阶段进行能源管理，降低碳排放，提高了能源利用率。具体而言，该建筑在竣工后使用BIM软件Autodesk Revit和IES Virtual Environment进行了建筑能源模拟，分析了建筑能耗及碳排放。同时，运营人员使用BIM软件Autodesk Navisworks进行维护和保养管理，通过建筑能源模拟，确定了最优的能源管理方案，采取采光、通风和空调相结合等技术措施，减少了能源消耗，降低了能源成本和碳排放。同时，运营人员使用BIM软件进行设备管理，提高了设施的使用效率和延长了设备寿命，进一步减少了能源消耗和碳排放。

建设项目设计、施工、运营的全生命周期中，通过采用BIM 技术，有效减少了碳排放，并提高能源利用率和项目舒适度，并提高了管理效率。

5 结束语

BIM 技术在绿色建筑中的应用场景将拓宽到建筑碳排放和能耗管理、精细化设计、协同设计、数据管理、装配式建筑等各个方面。未来，BIM 技术将更加智能化，能够实时监测和调整建筑的能源消耗，从而实现更高水平的能源效率优化；同时，BIM 技术将与供应链管理系统相结合，实现材料的追踪和管理，促进材料的循环利用，实现更高水平的可持续材料管理；另外，BIM技术将与物联网和大数据分析相结合，实现建筑设备的智能管理和预测性维护，提高建筑的使用寿命，实现更高水平的智能化运营管理。