綠色建筑設(shè)計(jì)中的BIM技術(shù)應(yīng)用

　　綠色建筑設(shè)計(jì)為協(xié)調(diào)人類生活與生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展而努力。本文從綠色建筑設(shè)計(jì)角度分析bim技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

　　《綠色建筑》旨在宣傳我國(guó)化學(xué)建材行業(yè)的方針政策，主要報(bào)道建筑節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材、保護(hù)環(huán)境和運(yùn)營(yíng)管理中的領(lǐng)先理念、前瞻技術(shù)，傳播推廣綠色建筑新技術(shù)、新工藝、新材料，介紹國(guó)內(nèi)外綠色建筑工程案例，是綠色建筑行業(yè)重要媒介，是建筑行業(yè)廣大從業(yè)人員溝通、交流的重要平臺(tái)，塑料門窗、塑料管道、防水材料、建筑涂料、建筑保溫材料、建筑膠粘劑及混凝土外加劑等方面的最新科研成果。歡迎化學(xué)建材研究、生產(chǎn)、應(yīng)用方面的論著性投稿。

　　當(dāng)今社會(huì)，全球人口的迅速增加，經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,高碳能源使用總量也急劇增加,自然資源消耗巨大，不可再生能源、淡水、天然材料，耕地等正走向枯竭，溫室氣體的排放量也大幅增加，導(dǎo)致全球性的氣候變暖，全人類的賴以生存生態(tài)環(huán)境受到威脅。建筑活動(dòng)是人類對(duì)自然資源、環(huán)境影響最大的活動(dòng)之一。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，建筑活動(dòng)使用了人類所使用的自然資源總量的40%，能源總量的40%，而造成的建筑垃圾也占人類活動(dòng)產(chǎn)生的垃圾總量的40%。在中國(guó),城市碳排放的60%來(lái)源于建筑,房地產(chǎn)行業(yè)更是傳統(tǒng)能耗大戶。中國(guó)擁有世界上最大的建筑市場(chǎng)，全國(guó)建筑總面積已經(jīng)超過400億平方米，我國(guó)單位面積建筑的能耗相對(duì)比較高，而且今后我國(guó)每年新增建筑面積將達(dá)到16-20億平方米，到2020年將新增建筑面積近200億平方米。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，中國(guó)建筑能耗還將持續(xù)增加，并將成為未來(lái)20年能源消費(fèi)的主要增長(zhǎng)點(diǎn)。

　　聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)于2007年發(fā)布的第四次評(píng)估報(bào)告指出，發(fā)展綠色建筑不但可以節(jié)約能源、減少溫室氣體排放，還可以節(jié)省有關(guān)能源的投資、提高系統(tǒng)的可靠性和保障能源安全、減少貧困、改善當(dāng)?shù)睾徒ㄖh(huán)境質(zhì)量、提高居住者工作效率和健康水平、創(chuàng)造新的商業(yè)機(jī)會(huì)、帶動(dòng)就業(yè)等等，因此，推進(jìn)建筑節(jié)能和綠色建筑發(fā)展不僅是應(yīng)對(duì)氣候變化的要求，而且對(duì)于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展具有重要意義。

　　綠色建筑作為一個(gè)兼顧環(huán)境關(guān)注與舒適健康的研究體系,越來(lái)越受到大家的關(guān)注,成為當(dāng)今世界建筑發(fā)展的重要方向.世界上已有26個(gè)國(guó)家或地區(qū)推出了建筑節(jié)能綠色建筑的概念(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)<綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)>)。中國(guó)也于2006年6月1日頒布實(shí)施了《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50378-2006). “十二五”規(guī)劃《綱要》中把“綠色創(chuàng)新、低碳發(fā)展”作為中國(guó)未來(lái)五年發(fā)展中一個(gè)非常重要的命題，積極應(yīng)對(duì)氣候變化和推進(jìn)綠色低碳發(fā)展成為重要的政策導(dǎo)向。推進(jìn)建筑節(jié)能和綠色建筑的發(fā)展，不但對(duì)中國(guó)2020年實(shí)現(xiàn)溫室氣體減排目標(biāo)具有關(guān)鍵性的作用，對(duì)全球應(yīng)對(duì)氣候變化工作也有重要的影響。

　　綠色建筑指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材)，推廣使用可再生能源，保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供舒適、健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。實(shí)現(xiàn)建筑的“綠色“，要體現(xiàn)在建設(shè)的全過程，而不僅僅是中間某個(gè)環(huán)節(jié)。一個(gè)項(xiàng)目從立項(xiàng)開始，先是規(guī)劃設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)，有了設(shè)計(jì)才開始建造，施工，接下來(lái)是使用管理，而當(dāng)建筑到了一定使用年限，或者某些設(shè)備到了一定壽命周期，就要回收利用或再循環(huán)利用。這個(gè)過程中設(shè)計(jì)是精髓。要實(shí)現(xiàn)綠色建筑，從根本上實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，必須要抓住建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)這個(gè)基本環(huán)節(jié)。建筑的綠色可持續(xù)發(fā)展，是在新形勢(shì)下，對(duì)建筑師和規(guī)劃師提出挑戰(zhàn)。建筑師和規(guī)劃師在設(shè)計(jì)中要更加全面系統(tǒng)的考慮綠色建筑、可持續(xù)設(shè)計(jì)的問題。

　　只有建筑師從設(shè)計(jì)初期就有可持續(xù)的設(shè)計(jì)觀，才可能真正設(shè)計(jì)出可持續(xù)性的綠色建筑。但是當(dāng)今建筑的復(fù)雜程度已經(jīng)大大超過了僅憑建筑師主觀判斷或者經(jīng)驗(yàn)就可以把握的程度。這就需要憑借先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算和實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)模擬,來(lái)進(jìn)行建筑物理環(huán)境性能分析,實(shí)現(xiàn)綠色建筑設(shè)計(jì)。此時(shí),整合了大量建筑信息的模型技術(shù)-BIM應(yīng)運(yùn)而生, 給設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)良好的輔助設(shè)計(jì)工具。通過相應(yīng)的BIM應(yīng)用軟件，創(chuàng)建簡(jiǎn)單的建筑信息模型，建筑師隨時(shí)可以方便地對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行建筑物理環(huán)境性能分析，得到的分析結(jié)果可以幫助建筑師對(duì)方案作出合理的調(diào)整。憑借在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域的出色表現(xiàn)，BIM已被明確寫入建筑發(fā)展“十二五”規(guī)劃，政府、行業(yè)協(xié)會(huì)以及各設(shè)計(jì)企業(yè)都非常支持與響應(yīng)BIM在行業(yè)內(nèi)的普及與應(yīng)用。

　　目前，比較成熟的主流BIM軟件主要有Autodesk建筑設(shè)計(jì)軟件Revit Architecture、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件Revit Structure、水暖電設(shè)備設(shè)計(jì)軟件Revit MEP等Revit系列軟件、土木與基礎(chǔ)設(shè)施軟件civil3D、施工項(xiàng)目管理軟件NavisWorks，Graphisoft公司的ArchiCAD、Bentley Microstation TriFoma等等。

　　綠色建筑強(qiáng)調(diào)“四節(jié)二環(huán)保”。所謂“四節(jié)”，即節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材;所謂“二環(huán)保”，第一是對(duì)外部的生態(tài)環(huán)境保護(hù)，對(duì)大自然最低的干擾，第二是對(duì)室內(nèi)環(huán)境保護(hù)，增進(jìn)居住人的健康。我國(guó)目前所實(shí)行的綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為住宅建筑與公共建筑，住宅建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容主要包括以下幾方面：1、節(jié)地與室外環(huán)境。2、節(jié)能與能源利用。3、節(jié)水與水資源利用4、節(jié)材與材料資源利用。5、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。6、運(yùn)營(yíng)管理。這六個(gè)方面涉及到綠色建筑設(shè)計(jì)的條文有五條。這幾年條，實(shí)際也是實(shí)現(xiàn)綠色建筑設(shè)計(jì)應(yīng)考慮問題。

　　下邊我按這五個(gè)方面，談一談，bim在這方面的應(yīng)用

　　一、節(jié)地與室外環(huán)境

　　節(jié)地與室外環(huán)境，是綠色建筑基本要素，要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，首先要尊重當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，增加對(duì)自然環(huán)境的理解，使人們的行為與自然環(huán)境的發(fā)展協(xié)調(diào)統(tǒng)一。充分利用建筑場(chǎng)地周邊的自然條件，盡量保留和合理利用現(xiàn)有適宜的地形、地貌、植被和自然水系;在建筑的選址、朝向、布局、形態(tài)等方面，充分考慮當(dāng)?shù)貧夂蛱卣骱蜕鷳B(tài)環(huán)境;建筑風(fēng)格與規(guī)模和周圍環(huán)境保持協(xié)調(diào)，保持歷史文化與景觀的連續(xù)性;盡可能減少對(duì)自然環(huán)境的負(fù)面影響，如減少有害氣體和廢棄物的排放，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。

　　土木與基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)bim軟件Autodesk Civil 3D 在這方面給設(shè)計(jì)師提供一個(gè)有效的技術(shù)支持，它適用于勘測(cè)、場(chǎng)地規(guī)劃、總圖、道路設(shè)計(jì)、水利工程、地質(zhì)礦產(chǎn)等多個(gè)不同的行業(yè)領(lǐng)域。Civil 3D能將原始地形地貌直觀的生成三維數(shù)字地形模型，給設(shè)計(jì)師以感性認(rèn)識(shí)，可以根據(jù)可靠的場(chǎng)地現(xiàn)狀模型和設(shè)計(jì)約束來(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)方案，推出更具創(chuàng)新性的環(huán)保設(shè)計(jì)。并且Civil 3D有強(qiáng)大的土方計(jì)算能力和所見即所得的數(shù)據(jù)查詢功能，隨時(shí)給設(shè)計(jì)師提供分析的數(shù)據(jù)支持，能夠幫助設(shè)計(jì)師提高規(guī)劃設(shè)計(jì)的可持續(xù)性。下圖是用Civil3D,做的原始地形，它的表現(xiàn)形式多樣。

　　對(duì)于室外環(huán)境設(shè)計(jì)，BIM軟件可以幫助設(shè)計(jì)師對(duì)建筑室外環(huán)境進(jìn)行信息模擬、數(shù)據(jù)計(jì)算，一些適用于建筑師在方案階段使用簡(jiǎn)單靈活的軟件相繼問世(如Ecotect Anglysis、Apache)，這就意味著設(shè)計(jì)師在方案最初階段，在各種數(shù)據(jù)尚未確定前(如體形、空間構(gòu)成、建筑的選址、朝向、布局等)就可以利用簡(jiǎn)單體塊對(duì)建筑物的多種性能進(jìn)行大致的預(yù)測(cè)，對(duì)不同方案的結(jié)果進(jìn)行充分比較，以確立最終方案。下圖是目前國(guó)內(nèi)比較認(rèn)可的軟件phoenics做的某小區(qū)熱環(huán)境分析。

　　2、節(jié)能與能源利用

　　節(jié)約能源，降低建筑能耗是綠色建筑的一個(gè)重要方面。建筑的體型、方位及圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，在決定建筑能量性能的各種因素中起著決定性作用，建筑物與外環(huán)境的換熱量、自然通風(fēng)狀況和自然采光水平，這三方面涉及的內(nèi)容將構(gòu)成70%以上的建筑采暖通風(fēng)空調(diào)能耗。因此建筑、采暖、通風(fēng)、空調(diào)設(shè)計(jì)對(duì)建筑的能量性能起著主導(dǎo)作用。相同功能的建筑，不同的建筑設(shè)計(jì)方案，在能耗方面會(huì)有巨大的差別。單憑經(jīng)驗(yàn)或者手工計(jì)算，很難正確判斷建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。目前憑借先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)據(jù)計(jì)算和實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)模擬是實(shí)現(xiàn)綠色建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性的重要保障。目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)分析軟件天正、鴻業(yè)等也能進(jìn)行一定的計(jì)算，而BIM能提供實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)模擬和更為精確的能耗評(píng)估，為設(shè)計(jì)師及業(yè)主在多種不同設(shè)計(jì)方案，提供優(yōu)選最佳方案。。另外BIM的優(yōu)勢(shì)在于通過建筑信息化模型在建筑設(shè)計(jì)軟件與建筑物理環(huán)境性能化分析軟件間的傳遞，可以節(jié)省大量的重復(fù)建模、重復(fù)設(shè)置的時(shí)間，大大提高設(shè)計(jì)和分析效率。

　　3、節(jié)水與水資源利用

　　水是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要原料，也是人類賴以生存的寶貴自然資源，沒有水就沒有生命，就沒有良好的自然環(huán)境，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。節(jié)水與水資源利用,實(shí)際就是一個(gè)建筑水環(huán)境統(tǒng)籌規(guī)劃的問題。應(yīng)用BIM軟件可以模擬各種水系統(tǒng)規(guī)劃方案，進(jìn)行虛擬的水循環(huán)演示，從中優(yōu)選最佳方案，因地制宜增加水資源循環(huán)利用率，減少市政供水量和污水排放量。雨水回收是節(jié)水的重要措施，AutoCAD Civil 3D及其Autodesk Water Analysis擴(kuò)展程序已將雨水分析納入設(shè)計(jì)流程。

　　4、節(jié)材與材料資源利用

　　節(jié)材與材料資源利用包括2方面的內(nèi)容，一在設(shè)計(jì)方面減少裝飾性構(gòu)件，選用可循環(huán)利用綠色環(huán)保建材，結(jié)構(gòu)材料盡量選用高性能材料;二是在施工運(yùn)營(yíng)中減少浪費(fèi)，注意材料的回收利用。BIM技術(shù)在這方面效益明顯。如：BIM軟件能幫助工程師更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)建筑材料(如礫石和瀝青)的用量，更好地估計(jì)分層填挖量。這樣就能減少由生產(chǎn)和運(yùn)輸多余材料而產(chǎn)生的浪費(fèi)和溫室氣體排放。另外應(yīng)用施工項(xiàng)目管理軟件NavisWorks，三維管線碰撞檢查讓施工工程中避免由設(shè)備碰撞引起的拆裝、返工和浪費(fèi)。

　　5、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量

　　室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量實(shí)際就是提供舒適、健康、適用和高效的使用空間問題。這是綠色建筑根本的功能需求。和室外環(huán)境一樣，對(duì)于室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)，BIM軟件同樣可以幫助設(shè)計(jì)師對(duì)建筑室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行信息模擬，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)境影響與可視度等建筑物理環(huán)境的7個(gè)方面。

　　綠色建筑的可持續(xù)性強(qiáng)調(diào)的是“建筑的全壽命周期內(nèi)”，這個(gè)過程包括項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、建筑物的使用和維護(hù)等，而BIM技術(shù)的核心是將一個(gè)建筑項(xiàng)目整個(gè)生命周期內(nèi)的所有信息整合到一個(gè)單獨(dú)的建筑模型中，而且還包括施工進(jìn)度、建造過程、維護(hù)管理等的過程信息。BIM的未來(lái)是建筑的各個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)、營(yíng)銷、成本、施工、管理都融入到BIM模型中。有此看來(lái)，BIM應(yīng)用可以始終貫穿整個(gè)綠色建筑的設(shè)計(jì)進(jìn)程，為實(shí)現(xiàn)建筑的綠色節(jié)能提供了強(qiáng)有力的支撐。在綠色建筑設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用，極大地提高了建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)管理的效率，綠色建筑物的設(shè)計(jì)從2D到3D的轉(zhuǎn)換及各種建筑物理能量分析等的信息，能實(shí)現(xiàn)多種綠色技術(shù)統(tǒng)合安排、靈活運(yùn)用。

　　BIM是對(duì)工程項(xiàng)目信息的數(shù)字化表達(dá)，是數(shù)字技術(shù)在建筑業(yè)中的直接應(yīng)用，

　　它代表了信息技術(shù)在我國(guó)建筑業(yè)中應(yīng)用的新方向。BIM涉及整個(gè)建筑工程全壽命周期各環(huán)節(jié)的完整實(shí)踐過程，但它不局限于整個(gè)實(shí)踐過程貫穿后才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值，而是可以由工程設(shè)計(jì)先行并實(shí)現(xiàn)階段性的價(jià)值。隨著我國(guó)建筑行業(yè)的快速發(fā)展、BIM技術(shù)不斷完善以及業(yè)主對(duì)工程項(xiàng)目建設(shè)要求的日益提高，BIM必將更得到的廣泛應(yīng)用，特別是在綠色建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，BIM更顯示了其強(qiáng)大的助力設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，對(duì)進(jìn)行綠色建筑可行性分析及設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的信息數(shù)字支持。

　　參考文獻(xiàn)

　　1、《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T 50378-2006

　　2、Autodesk Ecotect Analysis 2011綠色建筑分析應(yīng)用