BIM技术在绿色建筑评估与优化中的应用研究

摘要：以江苏某建筑作为案例，对BIM技术在绿色建筑评估与优化中的具体应用进行了研究。介绍了BIM技术在绿色建筑评估与优化当中的应用现状，进行结构方面的优化设计和系统评估方面的升级。在建筑设计之初，使用Ecotect"Analysis软件对不同方案进行比对，分析影响建筑能耗的具体因素，并优化建筑设计，搭建运维管理框架，对建筑的绿色水平进行评估，提出优化方案。

关键词：BIM技术；绿色建筑；建筑评估；设计优化

Research"on"the"Application"of"BIM"Technology"in"Green"Building"Evaluation"and"Optimization

ZHOU"Jie

Jiangsu"Jianke"Engineering"Consulting"Co.，"Ltd.，"Nanjing，"Jiangsu"Province，"210000"China

Abstract："Taking"a"building"in"Jiangsu"Province"as"an"example，"the"specific"application"of"BIM"technology"in"green"building"evaluation"and"optimization"is"studied."This"paper"introduces"the"application"status"of"BIM"technology"in"green"building"evaluation"and"optimization，"and"carries"out"structural"optimization"design"and"system"evaluation"upgrade."At"the"beginning"of"architectural"design，"Ecotect"Analysis"software"is"used"to"compare"different"schemes，"analyze"specific"factors"affecting"building"energy"consumption，"optimize"building"design，"set"up"operation"and"maintenance"management"framework，"evaluate"the"green"level"of"buildings"andnbsp;put"forward"optimization"schemes.

Key"Words："BIM"technology;"Green"building;"Building"evaluation;"Design"optimization

中图分类号：TU29

在“碳达峰”“碳中和”政策的指导下，我国大力推广绿色建筑，目前在新建建筑中，绿色建筑占比超过90%，2023年全国新建绿色建筑面积增长至100多亿m2[1]。住房和城乡建设部发布的《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》提出，到2025年，城镇新建建筑全面建成绿色建筑，建筑能源利用效率稳步提升，建筑用能结构逐步优化，建筑能耗和碳排放增长趋势得到有效控制，基本形成绿色、低碳、循环的建设发展方式，为实现2030年前城乡建设领域“碳达峰”奠定了坚实基础，这也奠定我国在全球绿色建筑发展上的引领者角色。建筑信息模型（Building"Information"Modeling，BIM）技术作为现代建筑行业分析的重要工具，其在绿色建筑评估方面起到重要作用，也为建筑的优化提供了指导和建议。

1"BIM技术在绿色建筑评估中的应用

1.1工程概况

光明国际马术中心从规划设计、施工到后期运营维护，都需要符合绿色建筑的标准。既要考虑建筑材料的热工性能，也要考虑照明设备的能耗并进行量化分析，鉴于施工区域狭窄且复杂，超过40%的区域为不规则多边形，项目团队需精心规划材料堆放和垂直运输布局，以确保在100"d的既定工期内竣工。为应对施工挑战，项目部采用BIM技术进行设计优化，提升施工效率与后期运营。BIM团队协同各专业完成绿色建筑目标的建模任务。

1.2"BIM辅助绿色节能设计与评估策略

1.2.1规划阶段

工程项目组运用BIM分析周边场地平整程度，以及施工地点附近气候、获得太阳辐射、日照、焓湿图等相关数据。基于焓湿图策略分析，得到不同被动设计之后建筑的最佳舒适区变化情况。经计算，在本工程的施工中，空调房间的冷负荷为Q1=3.314"kW，湿负荷为0.264"g/s。全年的送风标准：温度tN为（22±1）℃，相对湿度φ为（55±5）%。当地的大气压力为101"325"Pa。

1.2.2设计阶段应用

在设计阶段，BIM技术依据绿色建筑标准对多种设计方案进行评估，以挑选出在生态性能方面表现最佳的方案。Ecotect"Analysis工具能够模拟建筑材料替换对建筑能耗的影响，并提供成本估算，帮助实现建筑能耗和成本的平衡[2]。通过合理利用建筑遮阳构件，可以显著降低能源消耗。BIM技术能够在保证建筑质量的同时，提高能效，Ecotect"Analysis软件能够自动生成并分析不同材料的遮阳构件，以评估其效果。

（1）在本工程案例中，运用Revit软件执行三维模型的构建，并借助Navisworks工具来生成动态模拟。这两种技术相结合实现了建筑模型的分层构建和数据的无缝整合。为了对设计方案进行评估和优化，在Ecotect中建立初步的模型框架，并利用CAD图将DXF格式文件导入Revit，从而对复杂的建筑模型进行高效的分析。

（2）在完成的BIM模型上，标注必要的结构信息，并设置建筑构件，确保墙体的封闭性和构件的正确放置。之后，对Revit模型进行简化，移除不必要的构件，并创建房间模型。检查房间的属性，并导出为gbXML格式。

（3）将gbXML文件导入Ecotect进行绿色建筑标准评估。通过“区域体积”命令分析房间是否满足绿色建筑要求，并输入项目的地理位置信息。在“模块设置”对话框中输入城市坐标和焓湿图数据，进行日照分析[3]。

根据国家住宅建筑日照标准，选定1月20日作为分析日期，确保日照时间超过2"h。

1.3项目初步方案

1.3.1朝向方案

在建筑朝向的确定上，要考虑通风环境太阳辐射结果。案例所在地区，夏季主要吹拂的风向为东南风，而到了冬季，则主要受到东北风的影响。基于这样的气候特征，为了实现最佳的建筑设计效果，建筑的最佳朝向应介于35°～55°和150°～195°的方位角之间。基于BIM平台的菜单栏Best"Orienation（最佳朝向）可以得出此地的最佳太阳辐射方向，案例地区的最佳太阳辐射朝向为173.5°，这个朝向能让建筑在冬天接受较多的太阳辐射，夏天太阳接受辐射量最小[4]。位置处于东偏北82.5°，冬天接受的太阳辐射小、夏天接受的太阳辐射大，这个朝向最差的位置是82.5°。基于BIM技术对建筑物朝向进行分析，可设计好朝向位置。经过对进出流量、主要入口与周边交通状况的综合考量，建筑物的主要朝向被选定为面向南，偏东10°，与院内的主要交通干线保持一致。

1.3.2节能分析

在节能分析方面，本方案主要基于BIM平台的“天气工具”提供的焓湿图分析功能，计算案例地区的温度、湿度、大气压力、水蒸气这4种参数与建筑物的关系，确定空气状态。基于模拟动态分析可以看出，将案例地区的被动式太阳能采暖与自然通风策略运行得当，就可以进一步改善整体的通风结构。采用动态通风，利用其高热容量的保护结构、夜间的通风和自然通风组合，在夏季能够起到有效的通风效果，提升建筑的舒适程度[5]。

1.3.2窗墙比及围护结构方案

建筑的“体型系数”每提升0.01，耗能量会增加2.5%左右，从本次工程案例的数据来看，工程的体型系数为0.11，小于0.4，符合二级绿色建筑的节能标准，具体的窗墙比和初步维护方案如下：

以南向为例，窗面积为1"908"m2，墙面积为452㎡，窗墙比为0.42，这一比例和60"mm聚苯颗粒保温浆料+10"mm混合砂浆+190"mm混合土单排空气砖的维护结构方案，能够在传热系数方面取得较好的效果，从而减少能耗。

2基于BIM技术的能耗模拟分析与方案优化

将现有的墙体材质、环境条件和空调系统添加到BIM平台当中，完成设置后计算U值（其主要被用于衡量建筑材料或装配材料热学性能，数值越高，材料的阻热和隔热性能越高）、准入系数物理参数。利用Ecotect软件分析得出的详细参数，能够为特定区域设定热环境标准，涵盖了多个关键因素，如空调设定的温度、人员密度、照明功率密度、设备功率等。

如表2所示，以楼梯间、走到为例，该室内对应的照度值为200，空调温度则应设置在20～26"℃。人员密度处于10人/m2的状态之下，照明功率达到9"W/㎡，电气设备的功率设置为15"W/㎡。基于BIM软件对空调参数、自然通风、混合供暖进行计算，了解舒适温度区设置的上限和下限[6]。基于软件分析结果，对总能耗进行计算。

依据表3屋面及外墙等能耗对比结果，应将冬季的外窗传热系数进行调整，选择外窗传热系数最低的一个方案，这样夏季炎热也不会通过外窗影响到室内，冬季该结构更有利于在室内留足暖气。

经优化评估之后，采用Ecotect软件分析当中的日照阴影分析和太阳轨迹分析，在设置整体建筑高度不变的情况之下，建筑距离调整为9"m，将“60"mm聚苯颗粒保温浆料+10"mm混合砂浆+190"mm混合土单排空气砖”的维护结构方案（方案1）升级为“50"mm挤塑聚苯板+240"m加气混凝土多孔砖+10"mm粉刷石膏砂浆”（方案2）或“60"mm岩棉+10"mm粉刷石膏砂浆+200"mm加气混凝土砌砖”[7]。在这3个方案中，保温材料从60"mm聚苯板颗粒，升级为50"mm聚苯板，传热系数从0.8下降为0.52、0.57。相比较于方案1，优化之后的2个方案能耗降低20%～25%，聚苯板造价为124元/m2，而岩棉造价为71～80元/m2。因此，经过多重对比之后，选择方案3作为优化后的绿色建筑方案。

3"结语

综上所述，将BIM技术应用于绿色建筑评估与优化，能够改善建筑的传热系数，经过多重数据比对优选建筑方案降低总能耗和总施工成本，提升建筑规划设计的质量，对后期的施工具有一定的指导意义。

参考文献

[1]左雨菲."BIM技术在建筑工程施工中的应用研究[J].产业创新研究，2024（22）：112-114.

[2]罗涛，汤惠玲，黄锦龙.基于POE理论和BIM技术的绿色建筑室内环境后评估系统开发研究[J].价值工程，2022，41（20）：146-148.

[3]潘毅群，魏晋杰，梁育民，等.绿色建筑节能技术在典型公共建筑运行中碳减排潜力评估[J]."暖通空调，2022，52（4）：83-89，131.

[4]史维军.BIM技术在装饰装修工程中的应用分析[J].居舍，2024（21）：82-85，104.

[5]林忠东.BIM技术在管综碰撞检测中的应用[J].福建建设科技，2024（4）：93-95，127.

[6]潘美娟.BIM技术在装配式建筑设计中的应用[J].智能建筑与智慧城市，2024（7）：95-97.

[7]宋谨标.BIM技术在节能设计与绿色建筑评价中的应用研究[D].郑州：华北水利水电大学，"2022.