浅析BIM对绿色建筑的影响

张广良 胡延服 柳成林 潘豪 李星

摘要：在当下BIM应用建筑的时代中，对于绿色建筑更是起到了至关重要的作用。在达到绿色设计、可持续性设计领域，BIM的优点是很显著的：BIM方法可用于分析绿色建筑在材料环保性、节能性等建筑性能的各个方面，可分析达到的最少耗能，并借助通风、采光、气流组织等调节人的视觉以及心理感受，达到节能环保的要求;选用BIM理念，还可在项目方案完成的同时，测算日照、模拟风环境等，为建筑设计的“绿色探索”注入高科技力量。

关键词：BIM技术;绿色建筑;作用

1 选题背景

绿色与高效能建筑的发展源自1970年代的美国，在石油危机后，社会意识到不能依赖单一能源，而建筑能耗在整个社会总能耗的比重超过40%，受其影响的建筑学家开始从建筑角度寻找节能方法，最初的绿色建筑概念由此应运而生。如今，绿色建筑是指通过有效运用再生资源和智能生态系统设计，以减少制造废物、消耗水資源与能源的建筑。它具有可持续性、高效能、用户舒适度高，以及室内环境健康等优势，并为整个建筑生命周期带来积极影响。我们可以理解为节约资源、污染物排放少、对环境友好的建筑最符合绿色建筑的定义。

据统计，全球有50%的能源用于建筑，同时人类从自然界所获得的50%以上的物质原料也是用来建造各类建筑及其附属设施。尽管诸如道路、桥梁、隧道等不能以绿色建筑去衡量，但是居住区，办公大厦、公寓等对资源的利用是周而复始的。另外，建筑引起的空气污染、光污染、电磁污染占据了环境总污染的1/3还多，人类活动产生的垃圾，其中40%为建筑垃圾。所以在建筑方面必须做出新的技术革命，保证在使用最少能源和制造最少污染的基础上达到建筑的基本使用功能和新型技术开发利用。因此绿色建筑越来越受到重视。

1973年，全球爆发了第一次石油危机，西方经济遭受了很大打击，由于石油资源的短缺和提价，美国全行业均在考虑节能增效的问题。1975年，”BIM之父”-美国乔治亚理工大学的Chuck Eastman教授提出了”Building Description System”（建筑描述系统），以便于实现建筑工程的可视化和量化分析，提高工程建设效率。（第一次提出BIM理念）而业内较为公认的BIM定义是：“建筑信息模型（BIM）是指在建设工程及设施的规划、设计、施工以及运营维护阶段全寿命周期创建的管理建筑信息的过程，全过程应用三维、实时、动态的模型涵盖了几何信息、空间信息、地理信息、各种建筑组件的性质信息及工料信息。”

由此可见，绿色建筑与BIM产生的时代背景是一样，核心目的都是为了让建筑建造过程节能增效。

2 BIM对于绿色建筑的意义

BIM为绿色建筑的可持续发展提供分析与管理，二者的完美组合在推动绿色建筑发展与创新中潜力巨大。

2.1 同期性

BIM技术致力于实现全生命周期内不同阶段的集成管理;而绿色建筑的开发、管理涵盖建造、使用、拆除、维修等建筑全生命周期。时间维度对应为两者的结合提供了便利。在绿色建筑的全周期可以通过BIM先行的方式，为之后的工序奠定基础。

2.2 互补性

绿色建筑可持续目标的达成需要全面系统地掌握不同材料、设备的完整信息，在项目全生命周期内协同、优化，从而节约能源，降低排放，BIM技术为其提供了整体解决方案。绿色建筑为BIM提供数据，BIM为绿色建筑提供可行的方案，二者相互促进，互补前行。

2.3 开放性

绿色建筑需借助不同软件来实现建筑物的能耗、采光、通风等分析，并要求与其相关的应用平台具备开放性。BIM平台具备开放性的特点，允许导入相关软件数据进行一系列可视化操作，而且可以直接进行三维立体化的设计，为其在绿色建筑中的应用创造了条件，提供了便利。

3 BIM在绿色建筑中的应用方向

BIM技术在绿色建筑中的应用方向主要体现在以下7个方面。

3.1 工程管理

绿色建筑设计包括大量的定量分析计算，不同工程之间，在计算时互相影响，利用BIM可以很直观的体现出各个工程之间的相互影响，可以更好的规避风险，通过已有的数据对项目进行管理，甚至将所涉及的工程项目纳入到整个区域管理的数据库，以便提取相关信息。

3.2 规划设计

该阶段对某区域进行规划，将人均居住用地指标、建筑楼层、高度、外轮廓尺寸、建筑位置等绿色指标作为设计成果表现在设计结果中，规划的建筑物通过记录这些参数，可以作为绿色建筑评价和设计阶段详细分析的数据。

3.3 建筑设计

该阶段是建筑设计的实施阶段，涉及到建筑、结构、水、暖、电多个专业，该阶段的BIM技术应用比较直观，建筑信息模型就是描述建筑及其相关各专业的模型信息，为今后施工图设计、运营维护提供原设计数据。设计阶段侧重于建筑单体的各种功能和性能。建筑本身信息模型是其他相关设计软件分析的基础，也是BIM技术的核心，所有性能化设计计算都与建筑本身信息模型数据紧密相关，建筑施工图设计也由此产生，因此建筑本身信息模型设计需要有所突破，传统的设计理念需要与现在的潮流相结合，真正做到发展，甚至是创新。

3.4 园林绿化

环境绿化日益成为绿色建筑设计的重要组成部分，在绿色建筑评价标准中，对绿地率、室外透水地面有具体要求，因此从信息模型角度，园林设计信息模型除包括用于设计统计的信息外，从绿色建筑设计角度考虑还应随时生成绿色建筑评价的相关信息。

3.5 绿色评价

在设计阶段可以随时计算查看绿色建筑的单项指标，也可以通过相应的菜单，对整个建筑物进行绿色建筑综合评价。此阶段可以根据规划目标，确定具体项目定量数据，对项目进行打分评价。此时的信息模型就是评价的具体项目，其具体数据可以从本项目的不同专业设计计算结果数据库中得到。

3.6 施工过程

在绿色建筑设计中，应尽可能考虑施工过程的材料就近取材，涉及材料种类、材料使用量、可再利用建筑材料使用量，所以此阶段的信息模型强调预算工程量，详细材料使用量，材料统计规则，从长远角度考虑，这是可以降低工程造价，提升效益，实现绿色发展的重要途径。

3.7 运营维护

按照目前绿色建筑评价标准，强调的重点在垃圾废弃物管理、物业管理体系的建设等方面，以定性内容为主，不管从哪个角度去考虑，都需要监测设备去提取数据构建信息模型，而监测系统和计量系统设置，设备维护期、设备运行状态和设备维护运行都需要费用，这就使得运营变得困难。

4 BIM在绿色建筑的实际应用

绿色建筑为BIM提供了一个发挥其优势的舞台，BIM为绿色建筑提供了数据和技术上的支持。一座建筑的全生命周期应当包括建筑原材料的获取，建筑材料的制造、运输和安装，建筑系统的建造、运行、维护以及最后的拆除等全过程。所以，要想使绿色建筑的全生命周期更有活力，就要在以下几个方面不断推进整体行业向绿色方向行进。

4.1 节地

合理利用BIM技术，对建筑周围环境及建筑物空间进行模拟分析，得出最合理的场地规划、交通物流组织、建筑物及大型设备布局等方案。通过对方案的优化，可以真正实现对土地的节约和室外环境的保护。

4.2 节能

将专业建筑性能分析软件导入BIM模型，进行能耗、热工等分析，根据分析结果调整设计参数，达到节能效果。通过BIM模型优化设计建筑的形体、朝向、楼距、墙窗比等，提高能源利用率，减小能耗，达到绿色建筑的标准。

4.3 节水

利用虚拟施工，在室外埋地下管道时，能够有效避免碰撞或冲突导致的管网漏损;清晰了解用水量以及用水损耗的原因，达到对水资源的充分利用，实现可持续发展 。

4.4 节材

在模型中输入材料信息，对材料从制作、出库到使用的全过程进行动态跟踪，避免浪费。利用数据统计及分析功能，预估材料用量，优化材料分配。借助BIM模型分析并控制材料的性能，使其更接近绿色目标。进行冲突和碰撞检测，避免因遇到冲突而返工造成材料浪费。

4.5 室内环境质量

在BIM模型中，通过改变门窗的位置、大小、方向等，检测室内的空气流通状况，并判断是否对空气质量产生影响;通过噪声和采光分析，判断室内隔音效果和光線是否达到要求，

通过调整楼间距或者朝向，改善室内的户外视野，从而起到调节人的心理和视觉的作用。

4.6 施工管理

通过冲突检测和模拟施工，能够达到设计优化，避免返工，加强管理，通过工程量和造价的计算，能够有效降低成本，提高效益，实现管理的高效性。

4.7 运营管理

BIM模型整合了建筑的所有信息，并在信息传递上具有一致性，满足运营管理阶段对信息的需求。通过BIM模型可迅速定位建筑出问题的部位，实现快速维修;再次，利用BIM对建筑相关设备设施的使用情况及性能进行实时跟踪和监测，做到全方位、无盲区管理;基于BIM进行能耗分析，记录并控制能耗。

5 思考与结语

BIM软件存在以下问题：软件多为国外开发，不一定适用于我国;集成度不高，难以满足一些特殊专业的需求;操作较复杂，界面友好性难以达到相应水准，部分用户倾向于使用相对简单的非BIM版绿色软件。除此以外，BIM在绿色改造项目以及选材应用上仍然具有优势，已建项目的绿色改造受国家或区域经济情况及相关政策影响较小，具有更大市场潜力。将BIM技术与绿色建筑的思想用于运营维护类项目，选用可循环材料，既可节约能源、减少建筑垃圾，从长远的角度看，还可降低成本，获得市场竞争优势。

根据国务院《关于推行终身职业技能培训制度的意见》文件精神，落实《国务院办公厅关于转发发展改革委、住房和城乡建设部绿色行动方案》，“要加强建筑规划、设计、施工、评价、运营、检测等人员的培训”。因此，要利用BIM推动绿色建筑，需加强软件本土化、加强开发实用性及可操作性强软件吸引广泛用户、并为不同软件的数据传输建立标准，提高效率。我们作为新一代的工程人更要积极主动地去学习，将BIM与绿色施工更好的结合起来，为实现健康绿色发展贡献自己的力量。

建筑技术和信息技术相结合，建筑是主体。BIM是信息技术在建筑中的应用，赋予建筑“绿色生命”。应当以绿色为目的、以BIM技术为手段，用绿色的观念和方式进行建筑的规划、设计，采用BIM技术在施工和运营阶段促进绿色指标的落实，促进整个行业的进一步资源优化整合。我们可以相信传统制图方式会被逐渐淘汰，以BIM为开端的协同绿色设计革命已经悄然开始。