BIM在綠色建筑中的應(yīng)用

(吉首大學(xué)張家界學(xué)院 湖南 張家界 427000)

一、前言

(一)綠色建筑概述

由于我國(guó)人口基數(shù)大，建筑消耗面積占世界前列，綠色建筑成為近年來(lái)建筑界研究的新方向。綠色建筑的定義為：在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源(節(jié)約能源、節(jié)約土地、節(jié)約水資源、節(jié)約材料)，保護(hù)環(huán)境和減少污染，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]需要在建造及使用過(guò)程中，減少對(duì)環(huán)境的污染，利用可再生的環(huán)保資源，避免過(guò)度使用資源，以及對(duì)環(huán)境的破壞。使人們的生活環(huán)境兼顧健康與環(huán)保兩方面。

(二)BIM技術(shù)概述

建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)是近幾年建筑界熱捧的新名詞，是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進(jìn)行建筑模型的建立，通過(guò)數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實(shí)信息[2]。BIM以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)階段，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)及內(nèi)部各構(gòu)建進(jìn)行優(yōu)化。而使用階段，通過(guò)數(shù)字化技術(shù)的支持，提供與真實(shí)建筑相似度極高的信息庫(kù)，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了數(shù)字化表達(dá)。

二、BIM技術(shù)對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)的影響

BIM技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)模式、工程造價(jià)模式和施工模式。它的核心是通過(guò)建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)提供完整的與實(shí)際情況一致的工程信息庫(kù)。BIM應(yīng)用于項(xiàng)目全壽命周期的不同領(lǐng)域，可以稱其為建筑領(lǐng)域的一次革命[3]。美國(guó)國(guó)家建筑科學(xué)研究院下屬的美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目委員會(huì)(the National Building Information Model Standard Project Committee-United States，NBIMS-US)也在2007年12月發(fā)布了美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)的第一部分，主要包括信息交換和開(kāi)發(fā)過(guò)程等方面的內(nèi)容，明確了BIM過(guò)程和工具的各方定義、相互之間數(shù)據(jù)交換的編碼，使不同部門可以開(kāi)發(fā)充分協(xié)商一致，更好地實(shí)現(xiàn)協(xié)同[4]。綠色建筑的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地。

三、BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

(一)前期規(guī)劃階段

1.選址。利用BIM軟件結(jié)合GIS技術(shù)，模擬真實(shí)環(huán)境中的街道，綠化，日照信息，能精準(zhǔn)選擇優(yōu)良的居住環(huán)境。減少了在城市規(guī)劃，經(jīng)濟(jì)因素等方面的前期調(diào)研成本。

2.環(huán)境影響。模擬出建筑造型，通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出大概的能源消耗，環(huán)境影響等信息，得出綠色建筑整體性的量化分析。及時(shí)在場(chǎng)地的選擇、建筑的朝向、對(duì)環(huán)境的影響等方面進(jìn)行優(yōu)化。

(二)方案設(shè)計(jì)階段

BIM技術(shù)將建筑模型以三維模式立體展示出來(lái)，使各專業(yè)間能進(jìn)行更為直接明了的交流，各方意圖更直觀地表達(dá)出來(lái)。建筑師通過(guò)BIM來(lái)對(duì)建筑的布局造型、通風(fēng)采光、熱傳導(dǎo)、人體工學(xué)、聲學(xué)、色彩等內(nèi)容進(jìn)行修改。工程師可以通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件和外立面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到節(jié)材效果。由于能夠?qū)⒐芫€數(shù)據(jù)集成至BIM軟件中，該技術(shù)有效在設(shè)計(jì)階段解決許多大型項(xiàng)目中出現(xiàn)的管線問(wèn)題。

(三)施工建造階段

在BIM技術(shù)全周期中，使用頻率最高的階段即是施工建造階段。BIM技術(shù)主要應(yīng)用于該階段的模型檢查、施工可視化、碰撞檢查和工程量技術(shù)等方面。設(shè)計(jì)師可通過(guò)BIM技術(shù)，實(shí)時(shí)對(duì)建筑的效果、質(zhì)量、預(yù)期功能進(jìn)行完整性檢驗(yàn)。并且實(shí)時(shí)對(duì)綠色建筑的能耗，對(duì)周邊環(huán)境的影響，進(jìn)行分析。

BIM還可以提供一個(gè)綠色建筑評(píng)估體系，通過(guò)將BIM與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，將傳感器與終端控制器連接起來(lái)，對(duì)建筑物進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)，利用云計(jì)算平臺(tái)，將每層建筑能耗計(jì)量與節(jié)能管理系統(tǒng)組合起來(lái)，形成一個(gè)總的管理系統(tǒng)，方便住戶及物業(yè)人員進(jìn)行操作管理。

(四)運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段

BIM技術(shù)通過(guò)整合項(xiàng)目基本訊息，可在后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段對(duì)綠色建筑的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行不間斷的分析，提供各類相關(guān)的訊息與數(shù)據(jù)。滿足了后期運(yùn)營(yíng)階段的信息需求。建筑能耗分析直接關(guān)系到綠色建筑的實(shí)際效果，國(guó)內(nèi)目前常用的分析軟件有DOE.2、Energy Plus、DeST和PKPM等，其中以中國(guó)建筑科學(xué)研究院的PKPM軟件最為常用由于建設(shè)項(xiàng)目所處的現(xiàn)實(shí)環(huán)境復(fù)雜多變，每個(gè)項(xiàng)目的功能各不相同，而這些軟件在形式、功能、操作、系統(tǒng)模型假設(shè)和適用對(duì)象上均不盡相同，使用單位在軟件的選取上存在一定困難；其次，這些軟件存在一定的缺點(diǎn)，比如分析結(jié)果的準(zhǔn)確性與現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)相差較大，即使對(duì)同等條件下的同一棟建筑采用不同的分析軟件，其分別得到的結(jié)果也存在很大差異；第三，幾乎所有的軟件都存在一定的局限性，例如大部分軟件沒(méi)有嵌入節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即使嵌入節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的PKPM軟件也存在一定的局限性，如果建筑外形是曲面的，PKPM也只能通過(guò)直線連接的方式來(lái)得到，分析模型不夠精確[5-7]。

而目前絕大多數(shù)BIM軟件都有將其模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出為統(tǒng)一格式，并將數(shù)據(jù)共享給各種分析軟件使用的功能。為之后的分析計(jì)算，減少了大量中間步驟。給各類分析軟件的使用提供了捷徑，減少資源浪費(fèi)。[8]

四、結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)已經(jīng)成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，它為綠色建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中的建筑材料、建筑能耗、建筑環(huán)境等的計(jì)算和評(píng)估提供了分析依據(jù)，有效實(shí)現(xiàn)合理利用土地、材料，降低能源消耗，降低噪聲、光能、風(fēng)能等對(duì)環(huán)境的污染程度，同時(shí)還可以通過(guò)對(duì)生態(tài)環(huán)境指標(biāo)的分析與評(píng)估，提出一套完整的降低能耗與合理有效利用自然能源的方案，為實(shí)現(xiàn)“節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地”，環(huán)保，實(shí)用性這三項(xiàng)綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。隨著BIM研究和應(yīng)用的不斷深入，其對(duì)綠色建筑的發(fā)展和完善也必將產(chǎn)生更為深遠(yuǎn)的影響，對(duì)我國(guó)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展,同樣也有著重大而深遠(yuǎn)的意義。