绿色建筑设计中的BIM技术应用

　　绿色建筑设计为协调人类生活与生态环境的和谐发展而努力。本文从绿色建筑设计角度分析bim技术在绿色建筑设计中的应用。

　　《绿色建筑》旨在宣传我国化学建材行业的方针政策，主要报道建筑节能、节地、节水、节材、保护环境和运营管理中的领先理念、前瞻技术，传播推广绿色建筑新技术、新工艺、新材料，介绍国内外绿色建筑工程案例，是绿色建筑行业重要媒介，是建筑行业广大从业人员沟通、交流的重要平台，塑料门窗、塑料管道、防水材料、建筑涂料、建筑保温材料、建筑胶粘剂及混凝土外加剂等方面的最新科研成果。欢迎化学建材研究、生产、应用方面的论著性投稿。

　　当今社会，全球人口的迅速增加，经济规模的不断扩大,高碳能源使用总量也急剧增加,自然资源消耗巨大，不可再生能源、淡水、天然材料，耕地等正走向枯竭，温室气体的排放量也大幅增加，导致全球性的气候变暖，全人类的赖以生存生态环境受到威胁。建筑活动是人类对自然资源、环境影响最大的活动之一。据有关统计数字表明，建筑活动使用了人类所使用的自然资源总量的40%，能源总量的40%，而造成的建筑垃圾也占人类活动产生的垃圾总量的40%。在中国,城市碳排放的60%来源于建筑,房地产行业更是传统能耗大户。中国拥有世界上最大的建筑市场，全国建筑总面积已经超过400亿平方米，我国单位面积建筑的能耗相对比较高，而且今后我国每年新增建筑面积将达到16-20亿平方米，到2020年将新增建筑面积近200亿平方米。随着经济的快速发展和人民生活水平的日益提高，中国建筑能耗还将持续增加，并将成为未来20年能源消费的主要增长点。

　　联合国政府间气候变化专门委员会于2007年发布的第四次评估报告指出，发展绿色建筑不但可以节约能源、减少温室气体排放，还可以节省有关能源的投资、提高系统的可靠性和保障能源安全、减少贫困、改善当地和建筑环境质量、提高居住者工作效率和健康水平、创造新的商业机会、带动就业等等，因此，推进建筑节能和绿色建筑发展不仅是应对气候变化的要求，而且对于促进经济又好又快发展具有重要意义。

　　绿色建筑作为一个兼顾环境关注与舒适健康的研究体系,越来越受到大家的关注,成为当今世界建筑发展的重要方向.世界上已有26个国家或地区推出了建筑节能绿色建筑的概念(国家标准<绿色建筑评价标准>)。中国也于2006年6月1日颁布实施了《绿色建筑评价标准》(GB 50378-2006). “十二五”规划《纲要》中把“绿色创新、低碳发展”作为中国未来五年发展中一个非常重要的命题，积极应对气候变化和推进绿色低碳发展成为重要的政策导向。推进建筑节能和绿色建筑的发展，不但对中国2020年实现温室气体减排目标具有关键性的作用，对全球应对气候变化工作也有重要的影响。

　　绿色建筑指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节能、节水、节地、节材)，推广使用可再生能源，保护环境和减少污染，为人们提供舒适、健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。实现建筑的“绿色“，要体现在建设的全过程，而不仅仅是中间某个环节。一个项目从立项开始，先是规划设计、建筑设计，有了设计才开始建造，施工，接下来是使用管理，而当建筑到了一定使用年限，或者某些设备到了一定寿命周期，就要回收利用或再循环利用。这个过程中设计是精髓。要实现绿色建筑，从根本上实现节能减排，必须要抓住建筑规划设计这个基本环节。建筑的绿色可持续发展，是在新形势下，对建筑师和规划师提出挑战。建筑师和规划师在设计中要更加全面系统的考虑绿色建筑、可持续设计的问题。

　　只有建筑师从设计初期就有可持续的设计观，才可能真正设计出可持续性的绿色建筑。但是当今建筑的复杂程度已经大大超过了仅凭建筑师主观判断或者经验就可以把握的程度。这就需要凭借先进的计算机技术进行复杂的数据计算和实时的动态模拟,来进行建筑物理环境性能分析,实现绿色建筑设计。此时,整合了大量建筑信息的模型技术-BIM应运而生, 给设计师提供了一个良好的辅助设计工具。通过相应的BIM应用软件，创建简单的建筑信息模型，建筑师随时可以方便地对设计方案进行建筑物理环境性能分析，得到的分析结果可以帮助建筑师对方案作出合理的调整。凭借在建筑设计领域的出色表现，BIM已被明确写入建筑发展“十二五”规划，政府、行业协会以及各设计企业都非常支持与响应BIM在行业内的普及与应用。

　　目前，比较成熟的主流BIM软件主要有Autodesk建筑设计软件Revit Architecture、结构设计软件Revit Structure、水暖电设备设计软件Revit MEP等Revit系列软件、土木与基础设施软件civil3D、施工项目管理软件NavisWorks，Graphisoft公司的ArchiCAD、Bentley Microstation TriFoma等等。

　　绿色建筑强调“四节二环保”。所谓“四节”，即节能、节地、节水、节材;所谓“二环保”，第一是对外部的生态环境保护，对大自然最低的干扰，第二是对室内环境保护，增进居住人的健康。我国目前所实行的绿色建筑评价标准分为住宅建筑与公共建筑，住宅建筑评价标准内容主要包括以下几方面：1、节地与室外环境。2、节能与能源利用。3、节水与水资源利用4、节材与材料资源利用。5、室内环境质量。6、运营管理。这六个方面涉及到绿色建筑设计的条文有五条。这几年条，实际也是实现绿色建筑设计应考虑问题。

　　下边我按这五个方面，谈一谈，bim在这方面的应用

　　一、节地与室外环境

　　节地与室外环境，是绿色建筑基本要素，要实现可持续发展，首先要尊重当地的生态环境，增加对自然环境的理解，使人们的行为与自然环境的发展协调统一。充分利用建筑场地周边的自然条件，尽量保留和合理利用现有适宜的地形、地貌、植被和自然水系;在建筑的选址、朝向、布局、形态等方面，充分考虑当地气候特征和生态环境;建筑风格与规模和周围环境保持协调，保持历史文化与景观的连续性;尽可能减少对自然环境的负面影响，如减少有害气体和废弃物的排放，减少对生态环境的破坏。

　　土木与基础设施行业bim软件Autodesk Civil 3D 在这方面给设计师提供一个有效的技术支持，它适用于勘测、场地规划、总图、道路设计、水利工程、地质矿产等多个不同的行业领域。Civil 3D能将原始地形地貌直观的生成三维数字地形模型，给设计师以感性认识，可以根据可靠的场地现状模型和设计约束来评估设计方案，推出更具创新性的环保设计。并且Civil 3D有强大的土方计算能力和所见即所得的数据查询功能，随时给设计师提供分析的数据支持，能够帮助设计师提高规划设计的可持续性。下图是用Civil3D,做的原始地形，它的表现形式多样。

　　对于室外环境设计，BIM软件可以帮助设计师对建筑室外环境进行信息模拟、数据计算，一些适用于建筑师在方案阶段使用简单灵活的软件相继问世(如Ecotect Anglysis、Apache)，这就意味着设计师在方案最初阶段，在各种数据尚未确定前(如体形、空间构成、建筑的选址、朝向、布局等)就可以利用简单体块对建筑物的多种性能进行大致的预测，对不同方案的结果进行充分比较，以确立最终方案。下图是目前国内比较认可的软件phoenics做的某小区热环境分析。

　　2、节能与能源利用

　　节约能源，降低建筑能耗是绿色建筑的一个重要方面。建筑的体型、方位及围护结构形式，在决定建筑能量性能的各种因素中起着决定性作用，建筑物与外环境的换热量、自然通风状况和自然采光水平，这三方面涉及的内容将构成70%以上的建筑采暖通风空调能耗。因此建筑、采暖、通风、空调设计对建筑的能量性能起着主导作用。相同功能的建筑，不同的建筑设计方案，在能耗方面会有巨大的差别。单凭经验或者手工计算，很难正确判断建筑设计的优劣。目前凭借先进的计算机技术进行复杂的数据计算和实时的动态模拟是实现绿色建筑设计的科学性和合理性的重要保障。目前国内传统分析软件天正、鸿业等也能进行一定的计算，而BIM能提供实时的动态模拟和更为精确的能耗评估，为设计师及业主在多种不同设计方案，提供优选最佳方案。。另外BIM的优势在于通过建筑信息化模型在建筑设计软件与建筑物理环境性能化分析软件间的传递，可以节省大量的重复建模、重复设置的时间，大大提高设计和分析效率。

　　3、节水与水资源利用

　　水是工农业生产的重要原料，也是人类赖以生存的宝贵自然资源，没有水就没有生命，就没有良好的自然环境，也就无法实现社会经济的可持续发展。节水与水资源利用,实际就是一个建筑水环境统筹规划的问题。应用BIM软件可以模拟各种水系统规划方案，进行虚拟的水循环演示，从中优选最佳方案，因地制宜增加水资源循环利用率，减少市政供水量和污水排放量。雨水回收是节水的重要措施，AutoCAD Civil 3D及其Autodesk Water Analysis扩展程序已将雨水分析纳入设计流程。

　　4、节材与材料资源利用

　　节材与材料资源利用包括2方面的内容，一在设计方面减少装饰性构件，选用可循环利用绿色环保建材，结构材料尽量选用高性能材料;二是在施工运营中减少浪费，注意材料的回收利用。BIM技术在这方面效益明显。如：BIM软件能帮助工程师更准确地预测建筑材料(如砾石和沥青)的用量，更好地估计分层填挖量。这样就能减少由生产和运输多余材料而产生的浪费和温室气体排放。另外应用施工项目管理软件NavisWorks，三维管线碰撞检查让施工工程中避免由设备碰撞引起的拆装、返工和浪费。

　　5、室内环境质量

　　室内环境质量实际就是提供舒适、健康、适用和高效的使用空间问题。这是绿色建筑根本的功能需求。和室外环境一样，对于室内环境设计，BIM软件同样可以帮助设计师对建筑室内环境进行信息模拟，涵盖了热环境、风环境、光环境、声环境、日照、经济性及环境影响与可视度等建筑物理环境的7个方面。

　　绿色建筑的可持续性强调的是“建筑的全寿命周期内”，这个过程包括项目规划、设计、施工、建筑物的使用和维护等，而BIM技术的核心是将一个建筑项目整个生命周期内的所有信息整合到一个单独的建筑模型中，而且还包括施工进度、建造过程、维护管理等的过程信息。BIM的未来是建筑的各个环节，设计、营销、成本、施工、管理都融入到BIM模型中。有此看来，BIM应用可以始终贯穿整个绿色建筑的设计进程，为实现建筑的绿色节能提供了强有力的支撑。在绿色建筑设计中BIM技术的应用，极大地提高了建筑项目的设计、施工、维护管理的效率，绿色建筑物的设计从2D到3D的转换及各种建筑物理能量分析等的信息，能实现多种绿色技术统合安排、灵活运用。

　　BIM是对工程项目信息的数字化表达，是数字技术在建筑业中的直接应用，

　　它代表了信息技术在我国建筑业中应用的新方向。BIM涉及整个建筑工程全寿命周期各环节的完整实践过程，但它不局限于整个实践过程贯穿后才能实现其价值，而是可以由工程设计先行并实现阶段性的价值。随着我国建筑行业的快速发展、BIM技术不断完善以及业主对工程项目建设要求的日益提高，BIM必将更得到的广泛应用，特别是在绿色建筑设计领域，BIM更显示了其强大的助力设计优势，对进行绿色建筑可行性分析及设计提供了强有力的信息数字支持。

　　参考文献

　　1、《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2006

　　2、Autodesk Ecotect Analysis 2011绿色建筑分析应用