BIM 技術在現(xiàn)代綠色節(jié)能建筑工程中的應用

◎張茗涵

（駐馬店職業(yè)技術學院建筑工程系，河南 駐馬店 463000）

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑行業(yè)不斷擴張，資源急劇消耗，爆發(fā)了全球性的能源危機和生態(tài)危機。綠色節(jié)能建筑能有效平衡建筑與生態(tài)環(huán)境的關系，在滿足民眾居住需求的同時，提高建筑的環(huán)保性和舒適性。綠色節(jié)能建筑符合節(jié)能環(huán)保生態(tài)理念，在建筑全生命周期中做到節(jié)約資源、減少污染、保護環(huán)境，實現(xiàn)人與自然的和諧相處。將 BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）技術引入綠色節(jié)能建筑，整合建筑數(shù)據(jù)信息，通過計算機模擬建立可視化的建筑模型，降低了設計者的工作壓力，提高了資源利用率，加強了施工管理，加快了施工進度。此外，BIM 技術通過對施工現(xiàn)場進行模擬，規(guī)避了由于設計缺陷而造成的質量問題，提高了建筑設計的科學性，保障了建筑的安全性能。BIM 技術與綠色節(jié)能建筑的融合，滿足了綠色、節(jié)能、環(huán)保的建筑需求，加快了建筑信息化發(fā)展的步伐。

1 BIM 技術在綠色節(jié)能建筑工程中的價值

生態(tài)文明建設大背景下，綠色節(jié)能建筑逐漸被大眾認可。綠色節(jié)能建筑強調節(jié)能降耗和生態(tài)環(huán)保，關注建筑與環(huán)境之間的關系。將BIM 技術引入綠色節(jié)能建筑中，能夠幫助建筑工作人員更加精準地把控建筑細節(jié)，優(yōu)化建筑布局，通過選擇綠色建材，減少對生態(tài)環(huán)境的影響[1]，營造綠色、環(huán)保、生態(tài)宜居的生活空間。BIM 技術將建筑信息以數(shù)字化的方式表達出來，幫助工作人員把握數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，加快了施工進程，降低了施工難度；3D 模型的直觀展現(xiàn)，實現(xiàn)了對建筑施工過程的動態(tài)模擬，幫助工作人員直觀了解建筑架構，預測建筑施工中存在的安全隱患，制定更完善的設計方案；BIM 技術可視化的特征，便于工作人員直觀看到建筑效果，對建筑的結構、環(huán)境等因素進行優(yōu)化，降低能源消耗，提高建筑的生態(tài)價值[2]。

1.1 提高建筑資源利用率

綠色節(jié)能建筑借助BIM 技術，能預測建筑的能源消耗情況，實現(xiàn)對能源的優(yōu)化配置，減少建筑施工過程中的能源浪費。應用BIM 技術構建場地模型，合理布局施工場地，減少建筑施工中材料隨意堆放等問題，提高土地資源利用率。BIM 技術根據(jù)水文資料制定節(jié)水方案，構建水回收系統(tǒng)，合理利用集水池和基坑的雨水，并對施工用水進行回收處理，提高水資源利用率[3]；模擬建筑的通風和采光情況，提出最優(yōu)的布局設計，降低對電能的消耗。BIM 技術在綠色節(jié)能建筑中的使用，要求施工盡可能選擇節(jié)能可再生材料，實現(xiàn)節(jié)約資源、降低能源消耗的目的；幫助建筑設計者精準把握施工進度，合理規(guī)劃建筑材料用量[4]，減少二維施工圖紙中容易出現(xiàn)的管線碰撞情況，避免重復施工造成的材料浪費，提高材料利用率，滿足綠色節(jié)能建筑要求。建筑設計者借助BIM 技術，對建筑周邊太陽輻射分布及強度進行分析，在全年太陽輻射較多的地方安裝太陽能光伏板，為后期建筑物用電提供資源，以清潔能源替代傳統(tǒng)不可再生資源，實現(xiàn)資源的高效利用[2]。

1.2 提升生態(tài)環(huán)境宜居性

提高建筑的環(huán)境宜居性是建筑設計的重點，建筑的本質屬性是滿足人們的居住需求，這就需要建筑設計者充分考慮建筑的氣候環(huán)境、采光情況、污染狀況等因素[5]。利用BIM 技術模擬強降水、強光照、暴風等極端天氣，規(guī)劃設計建筑排水系統(tǒng)，設置遮陽板等裝置減少太陽輻射，提高建筑在惡劣環(huán)境下的安全性[2]。房屋設計需要考慮朝向、采光和通風，結合BIM 技術與當?shù)氐臍夂颦h(huán)境因素，合理設置建筑布局，避免夏季陽光過度照射，增加冬季日曬時長，充分利用自然資源，提高建筑的溫度調節(jié)能力，降低對不可再生資源的過度依賴。綠色節(jié)能建筑在充分利用自然采光的同時，利用BIM 技術合理安排人工照明，達到節(jié)能環(huán)保的要求，不斷優(yōu)化建筑的居住體驗[6]，還可通過合理安排建筑間距，保障自然通風。同時，借助BIM 技術對環(huán)境數(shù)據(jù)進行分析，能有效控制污染源，減少建筑對環(huán)境的影響，滿足人們對房屋通風和降噪的需求[7]。

1.3 加強建筑運營與管理

綠色節(jié)能理念需要在整個建筑周期，加強對綠色建筑的運營與管理。利用BIM 技術對建筑進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)對建筑施工過程的動態(tài)把控。BIM 技術通過對建筑物的力學分析，對建筑受力情況進行監(jiān)測，提高建筑安全性能，監(jiān)管建筑施工質量[5]。BIM 技術還通過整合建筑數(shù)據(jù)，更加精確地把握建筑材料的使用情況，判斷建筑能源消耗是否合理，建筑設計標準是否滿足，全過程中避免資源的浪費。BIM 技術記錄的建筑相關信息，能夠幫助工作人員及時了解工程進度，并將實際施工情況與設計方案進行對比，及時調整施工方案，規(guī)避潛在問題，選擇最優(yōu)的建筑方案，提高綠色節(jié)能建筑的質量[2]。在建筑后期管理中，BIM 技術能幫助工作人員對建筑內(nèi)部進行精準定位，及時排查安全隱患，提高建筑的安全性能。

2 BIM 技術在綠色節(jié)能建筑工程中的應用

綠色節(jié)能建筑強調在建筑全生命周期落實節(jié)約能源、減少能源消耗、保護生態(tài)環(huán)境等要求。傳統(tǒng)建筑工作人員利用圖紙對建筑進行規(guī)劃設計，流程煩瑣工作復雜，難以預測建筑項目中存在的風險，無法切實提高運營管理效率。BIM 技術能夠根據(jù)建筑數(shù)據(jù)快速建立建筑模型，真實反映建筑內(nèi)容，直觀反映建筑進展，方便設計者與施工人員溝通，減小工作人員的工作強度，提高建筑質量，完善的建筑數(shù)據(jù)，為建筑的后期管理提供便利，推動建筑行業(yè)朝著綠色健康的方向發(fā)展。

2.1 BIM 技術在綠色節(jié)能建筑規(guī)劃設計中的應用

綠色節(jié)能建筑規(guī)劃設計階段，建筑設計者要綜合考慮建筑的地理位置、地質狀況、氣候條件等因素，節(jié)約建筑資源，減小建筑對周邊生態(tài)環(huán)境的影響。設計者利用BIM 技術建立三維模型，能夠直觀反映建筑的相關信息，便于工作人員交流，討論制定更加完善的設計方案，避免不同人員因專業(yè)局限造成的溝通偏差，提高工作效率[8]。確定設計方案后，設計者要按照綠色節(jié)能建筑標準對建筑設計進行優(yōu)化，利用BIM 技術搭建協(xié)同平臺，發(fā)現(xiàn)建筑設計存在的問題并及時解決。同時，三維可視化功能能對建筑細節(jié)進行審查。此外，建筑設計環(huán)節(jié)還應科學選擇綠色節(jié)能建筑材料。

2.2 BIM 技術在綠色節(jié)能建筑項目實施中的應用

施工階段是建筑設計實施的載體，需要嚴格落實綠色環(huán)保理念。首先，BIM 技術能精準計算建筑工程量，實現(xiàn)對材料的準確把控[10]。建筑項目實施過程會受到各種因素的影響，只有科學合理地選擇建筑材料及用量，才能避免預算超支問題的出現(xiàn)。其次，利用BIM 技術對項目實施過程進行危險評定，用不同顏色標注危險等級，針對不同問題制定針對性措施，將風險降至最低[12]。再次，利用BIM 技術對施工各部門進行虛擬建造模擬，提高材料采購、土石方、設計者、施工者、管理者之間的配合度，確保建筑實施的精確性。同時，管理部門和業(yè)主能通過模型了解項目進展，實現(xiàn)對建筑實施過程的動態(tài)監(jiān)督。最后，利用BIM 模型收集的數(shù)據(jù)，可用于建筑后期的運營管理。

2.3 BIM 技術在綠色節(jié)能建筑運營管理中的應用

BIM 技術不僅可以利用數(shù)據(jù)信息直觀展示建筑模型，而且能夠依據(jù)現(xiàn)場情況實時反饋更新數(shù)據(jù)庫[13]。BIM 技術通過大數(shù)據(jù)云平臺共享信息，工作人員可以根據(jù)自身需求選擇相應信息，減少溝通障礙，提高工作效率。首先，利用BIM 技術能夠對建筑進行能耗和環(huán)境進行評估。BIM 技術借助物聯(lián)網(wǎng)對綠色節(jié)能建筑內(nèi)部因素進行監(jiān)測，做好建筑碳排放數(shù)據(jù)記錄，提高運營維護效率。其次，BIM 技術能通過可視化三維模型空間系統(tǒng)進行整體化管理，做好應急預案。再次，BIM 技術實時更新的數(shù)據(jù)能加強建筑的安防管理。最后，利用BIM 技術能降低建筑維護成本，提高使用壽命。

表1 BIM 技術在項目規(guī)劃中的應用表

表2 BIM 技術在項目實施中的應用表

表3 BIM 技術在運營管理中的應用表

3 BIM 技術在綠色節(jié)能建筑工程中應用的困境及優(yōu)化方案

隨著綠色節(jié)能理念的推廣，人們對建筑施工提出了更高的要求，需要建筑工作人員在建筑施工中，以保障建筑設計安全合理為前提，協(xié)調建筑與生態(tài)環(huán)境的關系。建筑行業(yè)積極引入BIM 技術，通過三維立體模型解決傳統(tǒng)建筑行業(yè)設計流程煩瑣、資源浪費嚴重、預期風險高等問題。但由于中國綠色節(jié)能建筑和BIM 技術起步較晚，存在大眾節(jié)能環(huán)保意識差、建筑數(shù)據(jù)信息不完善、BIM技術發(fā)展不足、宣傳不到位等問題。為實現(xiàn)BIM技術在綠色節(jié)能建筑中的廣泛應用，需要增強人們的環(huán)保意識，全面收集建筑信息，提高BIM 技術應用水平，宣傳推廣綠色節(jié)能建筑，切實推進BIM 技術與綠色節(jié)能建筑的融合，推動建筑行業(yè)綠色智能化發(fā)展。

3.1 提升節(jié)能環(huán)保舉措，貫徹綠色建筑理念

中國綠色節(jié)能建筑發(fā)展時間較短，建筑設計需要考慮的因素眾多。部分建筑缺乏專業(yè)的設計團隊，設計者缺乏節(jié)能環(huán)保意識，對綠色節(jié)能建筑的認識片面，不能充分考慮建筑的地理環(huán)境、水文條件、采光通風、噪音等自然因素，缺乏對建筑整體能耗的分析，導致綠色建筑理念難以融入設計中。在建筑施工中，部分施工人員一味追求經(jīng)濟效益，忽略生態(tài)效益，沒有貫徹綠色建筑理念，違背人與自然和諧發(fā)展的原則。BIM 技術通過參考環(huán)境因素導入相關數(shù)據(jù)，模擬建筑能耗情況，及時調整建筑參數(shù)，保障建筑符合綠色節(jié)能標準。例如，BIM 技術通過模擬分析建筑物的采暖通風情況，提出最優(yōu)的建筑朝向和布局，降低建筑物的能源消耗[5]。而在建筑材料方面，BIM 技術通過分析建筑材料的碳排放量和回收比，對建筑材料選擇和用量進行精準化把控，確保建筑材料的合理使用，減少建筑資源的浪費。

3.2 完善建筑數(shù)據(jù)收集，助力綠色建筑維護

綠色節(jié)能建筑要求在建筑實施全生命周期中合理使用綠色節(jié)能技術，選擇環(huán)保建筑材料，減少建筑對周圍環(huán)境的影響，同時關注建筑信息的儲存和傳遞，為后續(xù)建筑運維管理提供數(shù)據(jù)依據(jù)。綠色節(jié)能建筑涉及的因素多，單靠圖紙信息很難準備齊全，且后期的數(shù)據(jù)提取費時費力，嚴重影響工作效率。一方面，BIM 技術通過整合建筑數(shù)據(jù)信息，選擇最優(yōu)的建筑設計方案，提高了數(shù)據(jù)處理效率和建筑設計的科學性。另一方面，BIM 技術通過加強數(shù)據(jù)收集與儲存，保障數(shù)據(jù)在建筑實施中的有效共享。通過搭建大數(shù)據(jù)云平臺，將各工種聯(lián)系起來，便于在第一時間獲取建筑信息，在保障工作效率的同時加強交流合作。同時，BIM 技術能實時更新數(shù)據(jù)庫，明確項目責任，保障項目順利進行。此外，BIM 技術為建筑項目各時期提供模型，當項目遇到問題時，能夠及時準確查詢建筑數(shù)據(jù)，保障問題解決的實效性[8]。

3.3 提高BIM 應用水平，促進綠色建筑落實

建筑施工中建筑技術尤為重要，部分建筑工作人員對施工條件掌握不足，盲目選擇施工技術，造成資源浪費、建筑質量不達標等問題，對周圍環(huán)境產(chǎn)生巨大影響。BIM 技術能根據(jù)實際情況選擇準確的施工方案，搭建高品質的綠色節(jié)能建筑。在建筑施工過程中，BIM 技術能夠根據(jù)工程進展情況，對建筑材料的擺放位置和用量進行調整，減少建筑材料的反復運輸；對技術參數(shù)進行適時調整，增強建筑生態(tài)性能；及時監(jiān)管建筑施工進展，在保障建筑質量和效率的基礎上，節(jié)約建筑資源和材料，保障綠色節(jié)能建筑的高效建設。此外，BIM 技術能加強對建筑安全性能的監(jiān)管，通過對建筑的運營過程進行評估，優(yōu)化建筑監(jiān)測技術，實現(xiàn)建筑和設備的正常高效運行。只有不斷借鑒先進技術和理念，提高自身技術水平，保障BIM 技術的應用落到實處，才能切實推動中國綠色節(jié)能建筑的落實。

3.4 加強綠色節(jié)能宣傳，推動綠色建筑推廣

隨著科技的進步，建筑行業(yè)的發(fā)展水平不斷提升。綠色建筑設計領域較廣，學界目前對其的研究并不深入，加上BIM 技術等新概念的加入，僅部分專業(yè)人員知曉，大眾對綠色建筑比較陌生，阻礙綠色節(jié)能建筑的推廣。一方面，高校加大對專業(yè)人才的培養(yǎng)，保障學生在校期間對BIM 技術相關知識有很好的掌握。建筑行業(yè)定期對從業(yè)者進行培訓，及時更新知識庫，了解先進技術。另一方面，政府應加強引導，讓大眾逐漸意識到節(jié)能環(huán)保的重要性，提高對綠色節(jié)能建筑內(nèi)涵的認識，促進綠色節(jié)能建筑的落實[14]。利用多種媒體手段對綠色節(jié)能建筑的優(yōu)勢進行有效宣傳，提升大眾對綠色建筑的接受度。此外，政府通過發(fā)放補貼、減免稅收等方式，提高人們對綠色節(jié)能建筑的需求，促進綠色節(jié)能建筑的建設[15]。為充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)在建筑領域的作用，政府開展BIM 技術示范推廣，保障建筑全生命周期的數(shù)據(jù)化，積極探索BIM 技術在建筑領域的應用，推動建筑行業(yè)的綠色發(fā)展。

綠色節(jié)能建筑能提高建筑資源利用率，減少傳統(tǒng)粗放型建筑對能源的消耗，降低對周圍環(huán)境的污染，加大對生態(tài)環(huán)境的保護力度。在綠色節(jié)能建筑設計、施工、運維管理等環(huán)節(jié)引入BIM 技術，通過對建筑信息的模擬，簡化了設計工作內(nèi)容，完善了施工方案，提高了施工效率，保障了綠色節(jié)能建筑的實際效果。同時，BIM 技術具備可視化、協(xié)同化、智能化的優(yōu)勢，能對建筑過程進行實時監(jiān)控，便于工作人員及時調整建造方案，保障建筑行業(yè)的綠色健康發(fā)展。目前，BIM 技術在綠色節(jié)能建筑的應用依然任重道遠，需要不斷提升技術水平、加強節(jié)能宣傳推廣，引導大眾充分認識綠色節(jié)能建筑的生態(tài)意義，了解BIM 技術在建筑行業(yè)的重要價值，推動中國綠色建筑行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。