朱瑩

(黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150080)

談 BIM技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用★

朱瑩

(黑龍江大學(xué)建筑工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150080)

在倡導(dǎo)生態(tài)環(huán)保與節(jié)能減排的時(shí)代背景下，分析了BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從室外環(huán)境、室內(nèi)設(shè)計(jì)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)等方面，探討了BIM技術(shù)在建筑中的節(jié)能優(yōu)化作用，旨在為建造節(jié)能、環(huán)保的綠色建筑提供參考。

BIM技術(shù)，綠色建筑，節(jié)能減排，圍護(hù)結(jié)構(gòu)

2015年10月，黨的十八屆五中全會(huì)提出“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享”的理念必須貫穿于社會(huì)發(fā)展的各領(lǐng)域各環(huán)節(jié)。在建筑領(lǐng)域，綠色、節(jié)能已成為響應(yīng)國(guó)家號(hào)召、順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的標(biāo)志性符號(hào)。綠色建筑在節(jié)能的同時(shí)為人們提供健康、舒適的環(huán)境，是國(guó)家大力提倡的可持續(xù)發(fā)展建筑。隨著綠色建筑在設(shè)計(jì)、施工等方面的要求不斷提高，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已無(wú)法滿足信息化、精益化、可視化等多重要求。將BIM技術(shù)應(yīng)用于綠色建筑的設(shè)計(jì)與施工，既可以為綠色建筑的高效設(shè)計(jì)提供一種新思路，也可以為BIM技術(shù)拓寬應(yīng)用范圍。鑒于此，本文分析了BIM技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用，擬為建筑從業(yè)者對(duì)綠色建筑的設(shè)計(jì)與分析提供參考。

1 綠色建筑與BIM技術(shù)

近年來(lái)，隨著全球能源短缺與環(huán)境污染的問(wèn)題日益嚴(yán)重，如何減少資源消耗、提高能源利用效率、降低環(huán)境污染受到了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，綠色建筑在此背景下應(yīng)運(yùn)而生。綠色建筑是指在全壽命期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護(hù)環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑［1］。綠色建筑是節(jié)約資源與保護(hù)環(huán)境的重要途徑，也是生態(tài)文明建設(shè)的重要組成部分和未來(lái)建筑業(yè)的主要發(fā)展方向。

2016年8月，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部在《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》中明確指出“十三五”時(shí)期我國(guó)要全面提高建筑業(yè)信息化水平，著力增強(qiáng)BIM、大數(shù)據(jù)、智能化等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力。BIM(建筑信息模型，Building Information Modeling)是在CAD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種多維模型信息集成技術(shù)，是對(duì)工程項(xiàng)目設(shè)施實(shí)體與功能特性的數(shù)字化表達(dá)，能夠連接建筑項(xiàng)目生命期不同階段的數(shù)據(jù)、過(guò)程和資源，支持建設(shè)項(xiàng)目生命期中動(dòng)態(tài)的工程信息創(chuàng)建、管理和共享，是項(xiàng)目實(shí)時(shí)的共享數(shù)據(jù)平臺(tái)［2］。作為推動(dòng)建筑業(yè)發(fā)展的新動(dòng)力，BIM可以幫助建筑師在設(shè)計(jì)過(guò)程中更直觀、更準(zhǔn)確、更全面地了解建筑的各方面性能，從而有針對(duì)性地進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化，為綠色建筑的設(shè)計(jì)策略提供科學(xué)的依據(jù)，對(duì)綠色建筑的快速發(fā)展具有重要的推動(dòng)作用。

2 BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

BIM具有設(shè)計(jì)、可視化分析、成本估算及施工進(jìn)度模擬等功能。通過(guò)建立模型，BIM可以提供詳盡、可靠、精細(xì)的數(shù)字化設(shè)計(jì)信息，直觀、深入地表現(xiàn)建筑的細(xì)節(jié)，從而對(duì)建筑進(jìn)行各種物理特征和功能特征的分析，為設(shè)計(jì)師提供最直接的優(yōu)化依據(jù)。同時(shí)，BIM平臺(tái)還可以增強(qiáng)不同專(zhuān)業(yè)之間的配合與協(xié)調(diào)，從而減少因調(diào)整方案而產(chǎn)生的不同步問(wèn)題。在建筑的運(yùn)營(yíng)及管理方面，BIM也可提供幫助。通過(guò)不斷更新和完善建筑模型中的數(shù)據(jù)，使模型數(shù)據(jù)獲得更長(zhǎng)的生命周期，BIM可以在建筑運(yùn)營(yíng)中提供更好的空間管理和設(shè)備維護(hù)，保證建筑運(yùn)行狀態(tài)良好，延長(zhǎng)建筑的使用時(shí)間。

3 BIM技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用

BIM是信息技術(shù)在建筑業(yè)的直接應(yīng)用，其貫穿于項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)管理等整個(gè)生命周期，為綠色建筑的節(jié)能計(jì)算及運(yùn)營(yíng)階段的能耗模擬提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐［3］。BIM軟件大體可以分為兩類(lèi):一類(lèi)是BIM的核心軟件系列，即創(chuàng)建BIM模型的軟件，如Autodesk Revit系列、Graphisoft ArchiCAD等;另一類(lèi)是利用BIM模型對(duì)建筑的物理特征和功能特征進(jìn)行分析的軟件，如Autodesk Ecotect Analysis，Autodesk Green Building Studio等。BIM軟件分析的范圍很廣，太陽(yáng)輻射、日照、遮陽(yáng)、采光、照明、通風(fēng)等都可以模擬，涵蓋了熱環(huán)境、風(fēng)環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境、日照、經(jīng)濟(jì)性及環(huán)境影響與可視度等多個(gè)方面［4］。將BIM軟件創(chuàng)建的模型導(dǎo)入到節(jié)能分析軟件中，設(shè)計(jì)師可以實(shí)時(shí)地、動(dòng)態(tài)地對(duì)建筑的環(huán)境與能耗進(jìn)行模擬，其模擬結(jié)果能夠幫助設(shè)計(jì)師合理地調(diào)整方案，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。

3.1 室外環(huán)境分析

室外環(huán)境通常指建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)以外的自然環(huán)境和人工環(huán)境。影響項(xiàng)目基地環(huán)境的因素主要包括氣溫、相對(duì)濕度、太陽(yáng)輻射、風(fēng)向和風(fēng)速、建筑物周?chē)闹脖磺闆r等。這些環(huán)境要素通過(guò)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)以室內(nèi)外熱量交換的方式影響著室內(nèi)的能源消耗。利用BIM技術(shù)可以對(duì)外部環(huán)境的影響因素進(jìn)行可視化模擬分析。通過(guò)BIM應(yīng)用軟件在線的氣象資料庫(kù)或內(nèi)置的資料庫(kù)獲取項(xiàng)目所在位置的逐時(shí)氣象數(shù)據(jù)，如氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速和風(fēng)向等，建筑師可以對(duì)太陽(yáng)輻射、日照、通風(fēng)等外部環(huán)境要素進(jìn)行全面、直觀地分析，其分析結(jié)果為方案設(shè)計(jì)提供科學(xué)的參考依據(jù)。結(jié)合基地的氣候環(huán)境和地理?xiàng)l件建筑師可以充分地利用自然資源，降低能源消耗，優(yōu)化方案設(shè)計(jì)，提高建筑的舒適性，確定最佳的建筑布局、建筑體型、建筑朝向以及建筑間距等。

3.2 室內(nèi)環(huán)境分析

建筑的室內(nèi)環(huán)境主要包括熱環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境以及空氣質(zhì)量等。影響室內(nèi)熱環(huán)境的因素包括氣溫、濕度、太陽(yáng)輻射等外部因素和空調(diào)的使用時(shí)間、燈光的照明強(qiáng)度、各種電器設(shè)備的功率以及人體活動(dòng)等內(nèi)部因素。通過(guò)BIM建立模型、載入氣象數(shù)據(jù)、設(shè)置熱環(huán)境屬性參數(shù)等環(huán)節(jié)，建筑師可以進(jìn)行多方案比較，以達(dá)到降低能源消耗的目的。在室內(nèi)光環(huán)境方面，良好的自然采光設(shè)計(jì)是降低人工照明能耗的有效途徑之一。設(shè)計(jì)師可以在BIM軟件中對(duì)自然采光和人工照明進(jìn)行精確的模擬，根據(jù)模擬結(jié)果選擇合理的室內(nèi)采光與照明方式。此外，BIM軟件還能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)者獲取建筑使用過(guò)程中的通風(fēng)水平與空氣質(zhì)量，從而使設(shè)計(jì)者對(duì)方案中窗戶的數(shù)量、尺寸以及位置等進(jìn)行調(diào)整，以保證建筑具有理想的通風(fēng)條件與空氣質(zhì)量。

3.3 外圍護(hù)結(jié)構(gòu)分析

建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括外墻、外門(mén)窗和屋頂?shù)?。這些構(gòu)件直接影響室內(nèi)熱量的吸收與散失，其合理設(shè)置對(duì)建筑節(jié)能效果至關(guān)重要。外墻作為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主要組成部分，對(duì)建筑室內(nèi)熱量散失的影響程度主要取決于傳熱系數(shù)。利用BIM軟件，設(shè)計(jì)師可以設(shè)置墻體的類(lèi)型、厚度、密度、導(dǎo)熱系數(shù)等屬性參數(shù)，分析不同外墻的性能，選擇最合適的外墻樣式，從而使建筑既能滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求同時(shí)也能達(dá)到很好的節(jié)能效果。作為外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中保溫的薄弱部位，外窗對(duì)建筑室內(nèi)的得失熱情況也有較大影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中通過(guò)窗戶散失的熱量占建筑消耗總能量的1/3左右［5］。通過(guò)BIM應(yīng)用軟件設(shè)置外窗的類(lèi)型、數(shù)量、面積等屬性參數(shù)，建筑師可以分析不同外窗對(duì)建筑能耗的影響，從而選取適宜的外窗樣式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

在建筑領(lǐng)域大力倡導(dǎo)綠色節(jié)能理念的今天，如何采用模擬手段，快速、直觀、精確地對(duì)節(jié)能效果進(jìn)行數(shù)字化分析已成為建筑師關(guān)注的焦點(diǎn)。作為建筑信息化技術(shù)，BIM憑借其優(yōu)勢(shì)已成為建筑業(yè)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)數(shù)字化與管理信息化的重要載體，正在推動(dòng)建筑行業(yè)的改革。充分發(fā)揮BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的節(jié)能優(yōu)化作用，可以提高建筑師設(shè)計(jì)和分析的效率，解決設(shè)計(jì)過(guò)程中各專(zhuān)業(yè)的協(xié)調(diào)問(wèn)題，為綠色建筑設(shè)計(jì)提供新思路、新途徑，對(duì)綠色建筑的迅速發(fā)展具有一定的促進(jìn)作用。

［1］GB/T 50378—2014，綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］劉占省，趙雪鋒.BIM技術(shù)與施工項(xiàng)目管理［M］.北京:中國(guó)電力出版社，2015:1.

［3］張海華.基于BIM技術(shù)的建筑環(huán)境性能分析與評(píng)估［D］.武漢:武漢理工大學(xué)，2014.

［4］蘇龍梅.夏熱冬冷地區(qū)大型商業(yè)建筑中庭空間形態(tài)探討［D］.南京:南京工業(yè)大學(xué)，2014:31.

［5］楊 麗.綠色建筑設(shè)計(jì)——建筑節(jié)能［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2016:4.

Application of the BIM technology in green building★

Zhu Ying
(School of Architecture and Civil Engineering，Heilongjiang University，Harbin 150080，China)

Coherent with the contemporary and hot topics of eco-environmental protection，energy-saving，and emission reduction，this paper introduced the concepts of green building and BIM technology，demonstrated the advantages of BIM technology，and discussed the application of BIM technology in optimization of energy-saving architectural design in terms of outdoor and indoor environment and external structure.This paper will contribute to the development of green building technology.

BIM technology，green building，energy-saving and emission reduction，external structure

TU201.5

:A

1009-6825(2016)36-0198-02

2016-10-18 ★:黑龍江大學(xué)青年科學(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào):QL201306)

朱 瑩(1979-)，女，講師