基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計應(yīng)用研究與案例分析

蘇 欣

（大連財經(jīng)學(xué)院 工商管理學(xué)院， 遼寧 大連 116622）

最近幾年，社會大眾的目光不再局限于生活水平的提升和經(jīng)濟(jì)的增長方面，而在逐漸開始重視生活環(huán)境、能源問題以及可持續(xù)發(fā)展等方面所存在的問題。建筑行業(yè)是世界上消耗資源最大的行業(yè)，生產(chǎn)過程中所消耗的內(nèi)容以及釋放出的二氧化碳等溫室氣體占世界能源消耗總量25%。相比較我國建筑耗能所消耗的能源是發(fā)達(dá)國家的2到3倍之多，所以為解決這一現(xiàn)狀建筑開始了創(chuàng)新與改革，綠色建筑的出現(xiàn)和發(fā)展在一定程度上為建筑行業(yè)的發(fā)展提供了新的機(jī)遇與動力。在計算機(jī)數(shù)字化技術(shù)的不斷更替下，給建筑行業(yè)的發(fā)展帶來了較為深遠(yuǎn)的影響，推動了建筑設(shè)計工具的進(jìn)步與發(fā)展。因此，將大量的建筑信息進(jìn)行是適當(dāng)?shù)恼蠌亩鴺?gòu)建了建筑信息模型——BIM技術(shù)。本文結(jié)合上述兩個方面，通過對BIM發(fā)展的現(xiàn)狀以及對目前的建筑行業(yè)影響進(jìn)行分析，找到BIM與綠色建筑設(shè)計領(lǐng)域的共存點，淺析BIM技術(shù)如何在當(dāng)今大熱的綠色建筑設(shè)計中大展身手。

1 BIM技術(shù)概述

1.1 BIM技術(shù)的定義

BIM是一種三維模型信息集成技術(shù)，主要的作用就是用于建筑當(dāng)中，是運(yùn)用在土木工程和建筑工程的一種新工具。就建筑的設(shè)計到建造再到整個建筑的生命周期結(jié)束為止，它都可以幫助整合建筑物信息，所有信息始終集成在3D模型信息數(shù)據(jù)庫中，設(shè)計人員，施工單位以及各種相關(guān)工作人員可以運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行協(xié)作，通過有效的提高工作效率來節(jié)約資源，降低生產(chǎn)成本、縮短建筑工期發(fā)揮這至關(guān)重要的作用，推動建筑行業(yè)長期可持續(xù)發(fā)展。

1.2 BIM技術(shù)的特點

1.可視化：在建設(shè)施工過程中。BIM技術(shù)能都通過三維立體圖像將構(gòu)件之間所產(chǎn)生的互動與反饋具備可視性展示給大家，具有可視化功能。此外，BIM技術(shù)的可視性在展示效果的同時也能夠?qū)⑵涑浞值娜谌氲巾椖康脑O(shè)計當(dāng)中，建造過程中及時地發(fā)現(xiàn)設(shè)計問題所在，有利于設(shè)計人員進(jìn)行溝通、討論與決策，高效的解決問題。

2.協(xié)調(diào)性：BIM技術(shù)具備極強(qiáng)的協(xié)調(diào)性，在開始施工之前BIM模型就能夠?qū)ㄖD紙中的所存在的問題進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)。設(shè)計者們可以依據(jù)這點來進(jìn)行改造，方便快捷的解決問題。

3.模擬性：BIM技術(shù)不僅可以對設(shè)計者的建筑模型進(jìn)行模擬，同時還能夠?qū)⒄鎸崍鼍爸械默F(xiàn)象進(jìn)行模擬，例如進(jìn)行節(jié)能模擬、消防模擬、緊急避難模擬、日照模擬、風(fēng)向模擬等等。通過BIM技術(shù)的模擬性，可以使設(shè)計者們發(fā)現(xiàn)設(shè)計的不足，加強(qiáng)改進(jìn)以至于設(shè)計達(dá)到完美。

4.優(yōu)化性：隨著社會的進(jìn)步，現(xiàn)代建筑物愈加復(fù)雜，很大部分建筑物優(yōu)化的復(fù)雜程度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計者們的極限，但是運(yùn)用BIM技術(shù)，設(shè)計者們可以很好的整合信息，把復(fù)雜的問題簡單化，從而高效便捷的優(yōu)化整個工程項目。

5.可出圖性：現(xiàn)如今的BIM技術(shù)已經(jīng)十分成熟，不但能夠為建筑提供一些常見的設(shè)計圖紙、構(gòu)件的加工圖紙等，還可以在后續(xù)的施工階段提供更為全面、仔細(xì)的設(shè)計圖紙。

2 綠色建筑概述

2.1 綠色建筑的定義

實際上綠色建筑的主要目的就是能夠在其整個生命周期當(dāng)中盡可能的為人們提供健康的環(huán)境，在開發(fā)過程中最大限度地保護(hù)生態(tài)環(huán)境降低污染、節(jié)約能源，利用有限的空間為人們創(chuàng)造可以人與自然和諧共處的好建筑。

2.2 綠色建筑的設(shè)計要點

1.充分利用自然采光和自然通風(fēng)：在綠色建筑設(shè)計中，應(yīng)當(dāng)建立良好的空氣循環(huán)系統(tǒng)，這樣便可以有效的利用自然通風(fēng)。太陽能的使用是一個老生常談的話題，太陽板的利用自我國已經(jīng)得到了普及，合理高效的利用自然采光，可以節(jié)省大量的能源。

2.盡最大的努力減少能耗：在設(shè)計綠色建筑時，相關(guān)設(shè)計師應(yīng)充分了解施工現(xiàn)場的實際情況，從而挑選一些合適的、合理的建筑材料，多使用綠色建材，來降低建筑物所產(chǎn)生的能源消耗。

3.綠色建筑設(shè)計要考慮到可再生能源利用：綠色建筑要堅持可持續(xù)發(fā)展的理念，在建筑設(shè)計和施工中，充分考慮到可持續(xù)能源的使用，例如木材，纖維材料等等。

4.綠色建筑設(shè)計要考慮到節(jié)水和水循環(huán)再利用：綠色建筑設(shè)計中，設(shè)計人員在設(shè)計時應(yīng)該優(yōu)化水循環(huán)裝置，收集生活用水和雨水，經(jīng)過回收再處理工序后實現(xiàn)循環(huán)使用，這樣能夠在很大程度上節(jié)約水資源。

5.做好建筑節(jié)地設(shè)計：土地資源在我國十分珍貴，所以在綠色建筑的設(shè)計中，設(shè)計者們一定要對施工環(huán)境進(jìn)行深度的了解，每一寸土地得到最大程度的利用，真正意義上做到節(jié)能。

3 BIM在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 能源節(jié)約與利用分析

綠色建筑與普通建筑之間的最大區(qū)別是節(jié)能和能源利用。為了真正實現(xiàn)綠色建筑工程，我們必須最大限度地提高能效。運(yùn)用BIM技術(shù)，就可以對相關(guān)信息有效整合，在進(jìn)行建筑模型建立時，能夠建立比較完善的三維可視化模型。結(jié)合軟件的計算結(jié)果來調(diào)整不合理的位置，以確保它們符合綠色建筑所要求的標(biāo)準(zhǔn)。并且在在節(jié)能設(shè)計的過程中，需要外部因素加以考慮，太陽輻射的分布可通過使用BIM模型來了解，對可再生能源進(jìn)行充分的利用，從根本上提升建筑節(jié)能效果。

3.2 節(jié)材與材料資源利用分析

在新時期，新的要求對于傳統(tǒng)建筑設(shè)計方式造成了巨大的沖擊，現(xiàn)代建筑愈加復(fù)雜，如果使用傳統(tǒng)的人工計算方法，不僅工作效率低下，還無法確保預(yù)算的結(jié)果是否準(zhǔn)確。但是將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑設(shè)計當(dāng)中就能夠妥善的解決做一問題，BIM技術(shù)具有完善的數(shù)據(jù)統(tǒng)計功能，能夠以最快的速度對各種耗材進(jìn)行計算，有利于綠色建筑設(shè)計達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，除此之外，利用BIM技術(shù)還可以減少沖突的現(xiàn)象在實際施工中，有效地避免了建材浪費(fèi)，降低建設(shè)成本，并滿足綠色建筑設(shè)計要求的更多。

3.3 室內(nèi)環(huán)境設(shè)計中的應(yīng)用

室內(nèi)環(huán)境設(shè)計主要針對聲音、光、風(fēng)和熱四個要點。室內(nèi)環(huán)境要素也是影響綠色建筑的重要因素之一。運(yùn)用BIM技術(shù)可以進(jìn)行模擬，通過調(diào)整使聲環(huán)境達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)；室內(nèi)照明設(shè)計既不會造成光污染也可以滿足各個區(qū)域的需求；室內(nèi)風(fēng)環(huán)境可以使人正?；顒?，通風(fēng)性良好等。

3.4 室外環(huán)境設(shè)計中的應(yīng)用

綠色建筑室外環(huán)境設(shè)計的對象主要是空氣質(zhì)量，聲光環(huán)境，濕溫度調(diào)節(jié)，水控制等。運(yùn)用BIM技術(shù)，設(shè)計人員可以再建立三維可視化模型的基礎(chǔ)上，提高室外環(huán)境的質(zhì)量，提高空間舒適度。將BIM技術(shù)構(gòu)造的三維可視模型導(dǎo)入到相應(yīng)的分析軟件中，可以便捷的完成相對應(yīng)的工作。

3.5 全方位的協(xié)調(diào)處理

在綠色建筑開展設(shè)計中，不可避免的會發(fā)生各式各樣的問題，導(dǎo)致綠色建筑設(shè)計遭到許多困難，因此，在實際施工中，一定會遇到一些問題。運(yùn)用BIM技術(shù)，能夠達(dá)到各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)，也能夠幫助設(shè)計人員通過建筑信息模型來對設(shè)計部件進(jìn)行對比和剖析，將所產(chǎn)生的問題進(jìn)行調(diào)解。

4 BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的經(jīng)典案例分析——以湖南固特邦公司二期生產(chǎn)樓工程應(yīng)用為例

4.1 案例基本情況

固特邦二期生產(chǎn)建筑項目的施工現(xiàn)場位于湖南省長沙市岳麓區(qū)鹿云路18號。 東西長56.7m，南北長57.55m，總建筑面積13781.64m2，建筑高度23.95m。 該項

目的基礎(chǔ)是一個人工挖樁，地上六層框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)安全等級為II級，設(shè)計使用壽命為50年，耐火等級為II級，抗震設(shè)防烈度是6度。

4.2 應(yīng)用分析

1. Revit建模

該項目是地面上的六層框架結(jié)構(gòu)。在對不同樓層進(jìn)行繪制時，需要導(dǎo)入與其相對應(yīng)的CAD平面圖，通過各種平面圖，立面圖，三維視圖和剖面圖進(jìn)行檢查和改進(jìn)，以獲取最后的圖紙。

2. 節(jié)能分析

開展節(jié)能分析之前，根據(jù)一般的設(shè)計說明首先修改工程設(shè)置和工程結(jié)構(gòu)。 對于節(jié)能的分析是從數(shù)據(jù)提取開始的。目的是在不影響建筑物設(shè)計的情況下促進(jìn)節(jié)能計算。并以最終的結(jié)果來決定該工程的指標(biāo)是否符合設(shè)計要求，并且應(yīng)該以相關(guān)規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)對建筑圍護(hù)的結(jié)構(gòu)熱工性能進(jìn)行一個綜合的判斷。在通過權(quán)衡判斷得出準(zhǔn)確的結(jié)論，判斷結(jié)果不符合要求，所以須進(jìn)行設(shè)計改動。

3. 日照分析

運(yùn)用BIM技術(shù)，可以在不同的時間點，展現(xiàn)出由陽光下的建筑物產(chǎn)生的陰影輪廓。通過對結(jié)果的分析可知，擬建建筑物完工后，現(xiàn)有建筑物沒有遮蓋物，但已完工的建筑物在陽光下產(chǎn)生的陰影有部分與設(shè)計建筑有所重合。

4. 暖通負(fù)荷分析

這一部分分別進(jìn)行了熱負(fù)荷計算與冷負(fù)荷計算，房間總數(shù)為208個，滿足要求的數(shù)量為152個房間，滿足的比例為73.08%。經(jīng)過精密的計算得出結(jié)論，全年最大制冷負(fù)荷為1942.99kw，最大熱負(fù)荷為1844.54kw，最大熱耗為214679.618kwh，最大制冷量為335195.808kwh。在第二第三季度冷負(fù)荷占比較多，耗冷量較大，七八月份已達(dá)到峰值，而第一第四季度則是耗熱量較大，在一月份達(dá)到巔峰。耗冷量總體高于耗熱量。

5 總結(jié)

在本文的案例當(dāng)中，相關(guān)設(shè)計人員以BIM技術(shù)為主對建筑物進(jìn)行了日照分析、節(jié)能分析和暖通負(fù)荷分析。相較于傳統(tǒng)的設(shè)計技術(shù)，BIM技術(shù)在數(shù)字化計算方面展現(xiàn)出了巨大的優(yōu)勢，當(dāng)今建筑愈發(fā)復(fù)雜，人工計算的準(zhǔn)確率越來越低，效率也逐步下降，在本案例中，設(shè)計者們運(yùn)用BIM技術(shù)精準(zhǔn)的計算出建筑物的耗能情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與綠色建筑的要求不符合，及時做出了改動以符合標(biāo)準(zhǔn)。另外，BIM技術(shù)的可視化特點在綠色建筑的室內(nèi)外環(huán)境設(shè)計中擁有巨大的優(yōu)勢，例如本案例中的日照分析，如果用過去的技術(shù)，推算過程將極為復(fù)雜，即使推算出來所得出的結(jié)論準(zhǔn)確性也有待商榷。利用了BIM技術(shù)，設(shè)計者可以輕松地模擬建筑完成后室內(nèi)、室外的環(huán)境，對建筑物進(jìn)行全方位無死角的觀察，方便對建筑設(shè)計進(jìn)行改進(jìn)。

6 結(jié)論

在數(shù)字化時代，BIM技術(shù)已經(jīng)成為建筑行業(yè)一個強(qiáng)大的技術(shù)，利用BIM技術(shù)在綠色建筑行業(yè)中可以提高整個工程設(shè)計的質(zhì)量，提高整個工程進(jìn)行的速度、提高各種材料的使用率，做到可持續(xù)發(fā)展。綠色建筑行業(yè)在未來一定會是非常熱門的行業(yè)，BIM技術(shù)在我國的應(yīng)用還不是特別先進(jìn)，國家應(yīng)該大力支持高職高專、本科高校中相關(guān)專業(yè)學(xué)生的BIM相關(guān)技術(shù)的教育，以及相關(guān)技術(shù)軟件開發(fā)應(yīng)用公司對從業(yè)者進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)和指導(dǎo)，從源頭上為未來建筑行業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。