基于BIM技術(shù)的既有農(nóng)房綠色改造

曹若楠 韋奕妃 楊舒涵

（大連民族大學(xué)土木工程學(xué)院，遼寧 大連 116650）

1 研究背景

城市城鎮(zhèn)化的發(fā)展增速，很多企業(yè)以污染環(huán)境為代價(jià)來換取經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。粗放式和低能效和低效能，高能耗、高污染、高排放的三高和兩低企業(yè)逐漸增多，導(dǎo)致環(huán)境污染加劇和能源資源的緊缺。[1]黨的十九大中也明確提出了要加快生態(tài)文明的體制改革，建設(shè)美麗中國，推進(jìn)綠色發(fā)展。中央城市工作會(huì)議提出了要加強(qiáng)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，治理三高兩低行業(yè)，淘汰落后產(chǎn)能，加快新舊動(dòng)能的轉(zhuǎn)化，培育新興產(chǎn)業(yè)，改善環(huán)境質(zhì)量。2018年國務(wù)院提出了打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，也是加快京津冀周邊、長三角地區(qū)為了改善環(huán)境而做出的政策，提出創(chuàng)新協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享發(fā)展理念，也是希望我國在發(fā)展過程中秉承綠色可持續(xù)的發(fā)展中長期路徑。

十三五時(shí)期重點(diǎn)提升了三條綠色建筑發(fā)展方向，首先是綠色建筑的倍增計(jì)劃。什么叫倍增？綠色建筑發(fā)展達(dá)到10億平米是我國截止到十二五時(shí)期需要達(dá)到的目標(biāo)；到十二五期末，10億平米圓滿完成目標(biāo)；十三五期間要完成20億平米的目標(biāo)，新建建筑超過20億平米，同時(shí)要單到城區(qū)到園區(qū)，從單體到片區(qū)的推廣，這便是綠色建筑的倍增計(jì)劃，同時(shí)要提出質(zhì)量提升的行動(dòng)，加強(qiáng)全產(chǎn)業(yè)鏈和全過程的管理，這也是十三五時(shí)期我國綠色建筑的發(fā)展的重點(diǎn)方向和目標(biāo)。

2 農(nóng)村房屋研究現(xiàn)狀

2.1 國外研究背景

在20世紀(jì)前期，國外的一些國家對綠色建筑的研究有了基本的雛形，并處于不斷完善的過程。甚至外國很多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)擁有相對成熟的體系與先進(jìn)的技術(shù)。

2.2 國內(nèi)研究背景

以我國北方部分地區(qū)為例，北方的農(nóng)村住宅大多建于上世紀(jì)，結(jié)構(gòu)脆弱，居住條件差。且多年來受限的翻建、改建、新建政策使得農(nóng)村居住水平長期難以改善，甚至催生了不少社會(huì)矛盾。另一方面，零散布局的農(nóng)宅使田地破碎化，難以滿足現(xiàn)代化、機(jī)械化耕作的需要。這樣破舊的房屋和凌亂的農(nóng)田自然無法體現(xiàn)人們心中詩意田園的景觀畫卷，也因而限制了鄉(xiāng)村地區(qū)文化旅游等第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此綠色農(nóng)房的改造具有現(xiàn)實(shí)意義。

2.2.1 國內(nèi)農(nóng)房使用需求及存在問題

（1）農(nóng)村自建房面積不大，樓層也較低，農(nóng)房本身系統(tǒng)繁雜，農(nóng)戶們大多不懂設(shè)計(jì)，農(nóng)房多為農(nóng)民根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)總結(jié)進(jìn)行自建或是將建房所需的工程承包給施工團(tuán)隊(duì)。農(nóng)房地質(zhì)條件復(fù)雜，例如：池塘回填地、水田自留地、半山腰等等各種各樣種類繁多的用地情況都不是一套沒有任何實(shí)際依據(jù)的圖紙就可以解決的。這也導(dǎo)致農(nóng)村的自建房在下雨天經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于雨水浸濕使墻面的抹灰層發(fā)霉結(jié)塊、大面積脫落等問題。在建造過程中就會(huì)導(dǎo)致返工，增加了建房成本和建房周期。鄉(xiāng)村環(huán)境破壞嚴(yán)重、無排水系統(tǒng)、對于外界信息不敏感等等。

（2）房子的建設(shè)還需考慮自然萬物對房屋的影響，對于房子的結(jié)構(gòu)安全性要考慮抗震、荷載等，不同地方的情況也自然千差萬別。

（3）在實(shí)現(xiàn)全年建成小康社會(huì)的奮斗目標(biāo)中，生活家電已廣泛使用家中，例如我國夏季酷暑的南方地區(qū)每家每戶都會(huì)安裝空調(diào)系統(tǒng)，嚴(yán)寒的北方地區(qū)屋內(nèi)都會(huì)安裝供暖設(shè)備﹐人們對生活物質(zhì)水平有更高的要求，農(nóng)村地區(qū)大部分農(nóng)戶家中都裝上了空調(diào)。但是在墻體圍護(hù)結(jié)構(gòu)不隔熱保溫的情況下，采暖﹑制冷的損耗不斷增加，導(dǎo)致大部分能源被浪費(fèi)。

3 綠色改造的主要措施

3.1 綠色農(nóng)房的概念

綠色農(nóng)房是我國積極倡導(dǎo)的、用以替代傳統(tǒng)農(nóng)房的新型環(huán)保建筑。其含義是指在村鎮(zhèn)建設(shè)中，要依據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件、歷史、經(jīng)濟(jì)狀況、氣候特點(diǎn)等因素，善于利用當(dāng)?shù)刭Y源，就地取材，物盡其用，建設(shè)出具有當(dāng)?shù)靥厣木G色建筑。正確處理環(huán)境（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)保）和建筑功能之間的關(guān)系，同時(shí)避免使用那些易破壞環(huán)境、產(chǎn)生廢物的建筑材料，實(shí)現(xiàn)與自然和諧共生的建筑。農(nóng)村房屋應(yīng)根據(jù)具體的情況變化靈活地變化，運(yùn)用現(xiàn)有的技術(shù)將具有當(dāng)?shù)靥厣慕ㄔ煸匾约爱?dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)的建造技術(shù)相融合。

3.2 外墻存在問題及改造

以前的農(nóng)村在建造房屋過程中，都會(huì)選擇用“紅磚”這種傳統(tǒng)建材。根據(jù)農(nóng)村蓋房的傳統(tǒng)習(xí)慣，這種一磚一瓦砌成的房屋，不僅符合傳統(tǒng)觀念，而且還更有安全保障。但因?yàn)榧t磚是用黏土制成的，而黏土是農(nóng)耕種莊稼最需要的土壤物質(zhì)。由于其本身是不可再生資源，一旦開采過度，甚至?xí)Ω卦斐刹豢赡娴钠茐模t磚在燒制過程中還會(huì)對空氣造成嚴(yán)重污染等諸多弊端，國家已明令禁用生產(chǎn)紅磚。從節(jié)能環(huán)保的角度出發(fā)，新農(nóng)村綠色住宅結(jié)構(gòu)體系應(yīng)該控制實(shí)心黏土磚的使用，可以通過使用混凝土空心砌磚。其施工工藝徹底改變了傳統(tǒng)的砌筑工藝，具有獨(dú)特的外形和構(gòu)造，在節(jié)約成本的同時(shí)，在整體上大幅度提高了墻體剛度。另外由于其物理力學(xué)性能良好，有利于提高墻體的抗震抗裂性能。

3.3 圍護(hù)構(gòu)建存在問題及改造

建筑物的外門窗直接與室外空氣相接觸﹐是圍護(hù)結(jié)構(gòu)中保溫隔熱最薄弱的部位。門窗的玻璃面積最多能占門窗總面積的75%，甚至更高，因此玻璃的作用對整窗保溫隔熱性能的影響越來越大。當(dāng)出現(xiàn)涼風(fēng)入內(nèi)的情況時(shí)，將會(huì)對采暖能耗產(chǎn)生很大的影響。

在經(jīng)濟(jì)落后、環(huán)保意識(shí)缺乏、并且技術(shù)較為落后的年代，農(nóng)村的農(nóng)房都采用的玻璃保溫隔熱性能差，冷空氣滲透嚴(yán)重，隔音效果差，與我國提出的建筑節(jié)能和居住舒適性的要求相差甚遠(yuǎn)。[2]現(xiàn)如今，門窗玻璃已經(jīng)由采光、擋風(fēng)、遮雨等傳統(tǒng)性能慢慢發(fā)展為隔熱、保溫、安全、防噪音、裝飾等復(fù)合性能。

能使原本沒有隔熱保溫功能的窗戶具有隔熱防曬保溫的功效，在隔絕90%紅外線與紫外線的同時(shí)，不影響房子采光度。如果每家每戶都為窗戶進(jìn)行隔熱升級(jí)改造，每戶家庭可以每年節(jié)省1000～2000元的制冷或供暖費(fèi)用，因此既有農(nóng)房中門窗存在的問題不容小覷。

3.4 保溫系統(tǒng)存在問題及改造

農(nóng)村居家生活使用能耗情況主要分為三個(gè)方面，即室內(nèi)外照明、冬夏季的溫度調(diào)控、熱水的供應(yīng)。農(nóng)村住宅分布分散，獨(dú)門獨(dú)院，具備太陽能應(yīng)用的得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。目前，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，光伏發(fā)電技術(shù)在國內(nèi)已開始推廣普及，伴隨著扶持政策的進(jìn)一步出臺(tái)，光伏發(fā)電住宅前期投入正逐年下降，配套光伏發(fā)電的新型農(nóng)村住宅，產(chǎn)生的電能，既可以解決日常照明、冬季取暖、夏季降溫、熱水供應(yīng)等需求，清潔、便利，可有效減少北方農(nóng)村灶柴及煤炭的使用量，同時(shí)，多余的電力，可以反向輸入國家電網(wǎng)，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

3.5 生活用水存在問題及改造

如何處理生活用水是村莊家庭住房綠色改造最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

（1）生活給水系統(tǒng)：水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)滿足生活飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)

（2）廢水的二次利用和雨水的存儲(chǔ)：每戶將家庭用水進(jìn)行加工處理用于沖洗衛(wèi)生間等；每戶安裝雨水管收集雨水。

4 BIM技術(shù)的應(yīng)用

4.1 BIM技術(shù)在建造初期應(yīng)用于

以綠色理念為背景下，BIM技術(shù)在既有農(nóng)房改造前期的規(guī)劃階段中發(fā)揮著巨大的優(yōu)勢。在前期規(guī)劃設(shè)計(jì)中，既有農(nóng)房改造項(xiàng)目的施工范圍以及相應(yīng)施工區(qū)域的選定是十分關(guān)鍵的步驟，需要將工程成本問題、對周邊環(huán)境影響等問題考慮其中，確保不對周圍環(huán)境造成無法挽回的影響。不僅如此，BIM技術(shù)可以模擬展示建筑建成之后的效果，通過此項(xiàng)技術(shù)工作人員可以了解到建筑的成效圖，將建筑項(xiàng)目的建設(shè)對周圍環(huán)境的影響和自身能源消耗情況進(jìn)行一個(gè)綜合的反映。通過這些數(shù)據(jù)的顯示，設(shè)計(jì)人員則可以對建筑實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的綠色改造，對之前的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析。并且通過此項(xiàng)技術(shù)可以合理規(guī)劃建造前期的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，在之后的建設(shè)過程中加以重視。

4.2 管道線路的優(yōu)化

對于復(fù)雜的管線區(qū)域，我們采用與Revit具有實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)性的軟件進(jìn)行協(xié)同調(diào)整，利用VR設(shè)備，此方式有利于技術(shù)人員更快速且更清晰地了解到空間結(jié)構(gòu)，管線高度，管線之間的是否存在碰撞、重合等問題，得到最優(yōu)的調(diào)整方案，進(jìn)而加快建筑工程的施工進(jìn)度。除此之外，在管線優(yōu)化的過程中，BIM技術(shù)會(huì)生成問題報(bào)告。

4.3 BIM技術(shù)的質(zhì)量控制

在項(xiàng)目施工階段通過BIM技術(shù)建立虛擬樣板間，降低成本，為綠色施工帶來助力。將虛擬樣板通過手機(jī)二維碼掃描的方式，傳達(dá)給每位施工人員手中，當(dāng)施工人員對某道工序不清楚時(shí)，可通過手機(jī)掃描查看施工工藝方法，減少學(xué)習(xí)的成本。建立如此有效的施工標(biāo)準(zhǔn)，有助于提高施工質(zhì)量，為現(xiàn)場規(guī)范施工提供證據(jù)

4.4 BIM技術(shù)的成本控制

BIM技術(shù)應(yīng)用于圖紙審查，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)圖紙中存在的問題，例如標(biāo)記出錯(cuò)、圖紙不一致等問題，尤其是對于施工繁瑣部位；整理后進(jìn)行圖紙會(huì)審工作，提前發(fā)現(xiàn)并解決圖紙問題，減少因?yàn)閳D紙問題造成的返工、窩工。

5 結(jié)語

近年來，隨著市場經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，房地產(chǎn)行業(yè)不斷升溫，但人們的關(guān)注點(diǎn)大多側(cè)重于城市建筑和新興建筑這兩個(gè)方面，卻忽略了，既有農(nóng)房的改造。

長年居住在年久失修農(nóng)房的農(nóng)民，并且大多都是社會(huì)的弱勢群體，農(nóng)民的收入低，缺乏金融資本，教育程度偏低，缺乏知識(shí)資本，戶均占有耕地少，缺乏土地資本，致使貧富差距不斷擴(kuò)大，城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡問題不斷加劇，農(nóng)村建筑物破損沒有更有效的方式進(jìn)行修補(bǔ)。

改善農(nóng)村人居環(huán)境的道路還很漫長，硬件、軟件等多方面都需要同步提升，就目前實(shí)際情況來看，要充分利用農(nóng)村綠色生態(tài)的優(yōu)勢，發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)。綠色本身就是人居環(huán)境的一種，農(nóng)村豐富的自然生態(tài)資源可以給人清新的空氣，愉悅的心情，是人們幸福生活的根本保障。而這些生態(tài)資源也是打造綠色產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。