BIM 技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計中的應(yīng)用

張燕文

在全球關(guān)注綠色建筑的背景下，普通公共建筑存在能耗高、保溫性能差、光污染和通風(fēng)不良等問題。為解決這些問題，綠色設(shè)計在公共建筑中變得越來越重要。建筑信息模型（BIM）作為一種成熟的技術(shù)，在建筑的全周期中發(fā)揮作用，包括優(yōu)化能源利用、熱工性能、采光和自然通風(fēng)等方面。設(shè)計團隊通過BIM 技術(shù)整合各專業(yè)的信息，提高能源效率，改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，并減少對環(huán)境的影響，從而實現(xiàn)公共建筑的綠色化和可持續(xù)發(fā)展。

1 BIM 技術(shù)和綠色公共建筑設(shè)計相關(guān)概述

1.1 BIM技術(shù)

BIM 是一種基于數(shù)字化技術(shù)的建筑設(shè)計和管理方法，它通過整合多個專業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)和信息，以三維模型為核心，實現(xiàn)對建筑全生命周期的可視化和集成化管理。BIM 技術(shù)通過建立一個虛擬的建筑模型，包括建筑的幾何信息、構(gòu)造信息、材料信息以及設(shè)備信息等，實現(xiàn)了設(shè)計、施工和運維等各個階段的協(xié)同工作[1]。

BIM 技術(shù)在建筑設(shè)計中具有廣泛的應(yīng)用價值。首先，BIM 技術(shù)可以實現(xiàn)設(shè)計過程的可視化，幫助設(shè)計團隊更好地理解和評估設(shè)計方案。其次，BIM 技術(shù)能夠支持不同專業(yè)領(lǐng)域的協(xié)同工作，提高設(shè)計效率和質(zhì)量。設(shè)計團隊可以在同一個平臺上進行信息共享和交流，減少信息傳遞的誤差和重復(fù)工作。最后，BIM 技術(shù)還能進行碰撞檢測和沖突解決，幫助設(shè)計團隊在早期階段發(fā)現(xiàn)和解決問題，減少施工階段的變更和成本增加。

1.2 綠色建筑的概念和設(shè)計原則

綠色建筑是以減少對環(huán)境的負面影響為目標，通過整合設(shè)計、建筑材料選擇、能源利用、水資源管理和室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量控制等方面的策略，最大限度提高建筑的資源利用效率，減少能源消耗和排放，為人們提供健康舒適的室內(nèi)環(huán)境。

綠色建筑設(shè)計遵循一系列的基本原則，包括節(jié)能減排、資源循環(huán)利用、環(huán)境保護、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和社會可持續(xù)性。節(jié)能減排是綠色建筑設(shè)計的核心原則，通過采用高效的建筑外墻隔熱、節(jié)能照明系統(tǒng)以及智能控制系統(tǒng)等技術(shù)手段，有效降低建筑的能耗和碳排放。

資源循環(huán)利用強調(diào)在建筑材料選擇和施工過程中的可持續(xù)性，包括使用可再生材料、推行廢棄物的回收和再利用。環(huán)境保護關(guān)注建筑對周圍環(huán)境的影響，以減少土地利用、水資源管理和垃圾處理等方面的不良影響[2]。

室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量注重創(chuàng)造健康舒適的室內(nèi)環(huán)境，包括良好的空氣質(zhì)量、采光和視覺舒適性、噪聲控制等。社會可持續(xù)性體現(xiàn)在建筑對社會的積極影響，如促進社會公平、提高居住者的生活質(zhì)量和舒適度等。

1.3 綠色公共建筑設(shè)計的優(yōu)勢

綠色公共建筑設(shè)計在很多方面具有明顯的優(yōu)勢：第1，顯著降低能源消耗和碳排放。通過采用節(jié)能技術(shù)和可再生能源，綠色公共建筑能夠減少對傳統(tǒng)能源的依賴和溫室氣體的排放，對氣候變化起到積極作用。第2，綠色公共建筑設(shè)計注重資源的循環(huán)利用，降低對原材料的需求，并鼓勵廢棄物的再利用。這有助于減少資源消耗和環(huán)境污染，并促進可持續(xù)發(fā)展。第3，綠色公共建筑設(shè)計還能改善室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量，創(chuàng)造健康、舒適的室內(nèi)空間。采用適當(dāng)?shù)耐L(fēng)系統(tǒng)、室內(nèi)綠化和環(huán)境友好材料可以提供清潔的空氣、自然采光和舒適的溫度，對居住者的健康和生活質(zhì)量具有積極影響。第4，綠色公共建筑設(shè)計可以成為城市可持續(xù)發(fā)展的典范，能夠樹立良好的示范作用。通過推廣和應(yīng)用綠色公共建筑設(shè)計，能夠引導(dǎo)和激勵其他建筑項目追求可持續(xù)發(fā)展，推動整個城市的綠色轉(zhuǎn)型[3]。

2 BIM 技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計中的應(yīng)用形式

BIM 技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計中的應(yīng)用形式多種多樣：通過建筑信息模型的創(chuàng)建，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計團隊的協(xié)同工作，優(yōu)化設(shè)計效率；能源分析與模擬功能可以支持能源消耗的評估和優(yōu)化；在材料選擇與循環(huán)利用方面的應(yīng)用可以促進可持續(xù)材料的使用和管理；智能建筑系統(tǒng)集成則可以實現(xiàn)建筑的智能化控制和管理。通過這些應(yīng)用形式，BIM 技術(shù)為綠色公共建筑設(shè)計提供了強有力的支持，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。

2.1 建筑信息模型的創(chuàng)建

BIM 技術(shù)通過建立全面的建筑信息模型，將建筑的幾何形狀、結(jié)構(gòu)、材料和設(shè)備等各方面信息集成于一個統(tǒng)一的平臺，使設(shè)計團隊能夠更好地協(xié)同工作，提高設(shè)計效率，為綠色公共建筑設(shè)計提供有力支持。

在綠色公共建筑設(shè)計中，BIM 技術(shù)可以幫助設(shè)計團隊進行準確的空間分析，優(yōu)化布局，提高能源效益。通過BIM 技術(shù)，設(shè)計團隊可以模擬建筑在不同季節(jié)、不同時間段的能耗情況，預(yù)測建筑的節(jié)能潛力，并進行相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化，從而實現(xiàn)綠色建筑設(shè)計的目標。此外，BIM 技術(shù)還支持碳排放分析、水資源管理及室內(nèi)環(huán)境模擬等方面的工作，有助于設(shè)計團隊全面地評估綠色公共建筑設(shè)計的可行性和效果[4]。

2.2 能源分析與模擬

BIM 技術(shù)可以集成能源分析工具，幫助設(shè)計團隊準確分析建筑的能源消耗并進行優(yōu)化。通過BIM 技術(shù)，設(shè)計團隊可以模擬建筑的能耗情況，評估不同設(shè)計方案的能源性能，如太陽能利用、天窗設(shè)計和外墻保溫等。設(shè)計團隊可以根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整和改進方案，以實現(xiàn)更高效的能源利用，減少碳排放。BIM 技術(shù)還可以集成能源模擬工具，通過模擬建筑在不同氣候條件下的能源消耗為設(shè)計團隊提供全面的能源性能評估，并為決策提供科學(xué)依據(jù)。

2.3 材料選擇與循環(huán)利用

設(shè)計團隊可以利用BIM 技術(shù)進行材料選擇和管理，促進可持續(xù)的材料使用和循環(huán)利用。通過BIM 技術(shù)全面評估不同材料的性能、成本和環(huán)境影響，可以輔助決策選擇最合適的綠色建筑材料，并進行材料的跟蹤和管理，以實現(xiàn)材料的可追溯性和循環(huán)利用。同時，BIM 技術(shù)還可以集成供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)，在建筑材料的全生命周期進行管理，從材料采購、運輸?shù)绞褂煤突厥?，實現(xiàn)材料最大限度的循環(huán)利用，減少資源的消耗和浪費[5]。

2.4 智能建筑系統(tǒng)集成

BIM 技術(shù)可以在建筑信息模型中集成各種智能系統(tǒng)，實現(xiàn)建筑的智能化控制和管理。設(shè)計團隊通過BIM技術(shù)在建筑信息模型中的集成照明控制系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、能源監(jiān)測系統(tǒng)等智能系統(tǒng)，實時監(jiān)測和調(diào)控建筑的能耗，提高能源利用效率。設(shè)計團隊通過BIM 技術(shù)與建筑自動化系統(tǒng)的集成能夠模擬建筑設(shè)備的運行情況，優(yōu)化設(shè)備配置和控制策略，實現(xiàn)綠色建筑的設(shè)計目標。

3 BIM 技術(shù)與綠色公共建筑設(shè)計的融合問題

BIM 技術(shù)與綠色公共建筑設(shè)計的融合面臨數(shù)據(jù)共享與整合、可持續(xù)性分析與評估、設(shè)計團隊的合作與溝通以及技術(shù)應(yīng)用和培訓(xùn)需求等挑戰(zhàn)。但是，通過統(tǒng)一數(shù)據(jù)標準、建立協(xié)作平臺、加強團隊溝通和理解、培訓(xùn)設(shè)計團隊成員以及支持政策和規(guī)范的制定，可以克服以上困難，實現(xiàn)BIM 技術(shù)與綠色公共建筑設(shè)計的有效融合。這種融合不僅能夠提高項目的效率和質(zhì)量，還能促進可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)，為構(gòu)建更加環(huán)保和可持續(xù)的公共建筑做出積極貢獻。

3.1 數(shù)據(jù)共享與整合

在設(shè)計過程中，數(shù)據(jù)共享與整合是一個重要的問題。不同專業(yè)和類型的數(shù)據(jù)存儲在不同軟件和文件中，數(shù)據(jù)格式和軟件差異導(dǎo)致數(shù)據(jù)共享困難。在設(shè)計團隊中，不同的成員可能需要訪問和共享敏感數(shù)據(jù)，如設(shè)計方案、技術(shù)細節(jié)等，因此適當(dāng)?shù)臋?quán)限設(shè)置和數(shù)據(jù)訪問控制是確保數(shù)據(jù)共享安全性和合規(guī)性的關(guān)鍵。另外，保證數(shù)據(jù)的一致性和準確性也非常重要。設(shè)計過程中涉及大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能在不同階段由不同的人員進行更新和修改。如果數(shù)據(jù)更新和修改不一致可能導(dǎo)致信息丟失或錯誤傳遞，影響設(shè)計團隊的協(xié)作效率和效果。

解決上述問題需要考慮數(shù)據(jù)格式和軟件差異、數(shù)據(jù)安全和權(quán)限管理以及數(shù)據(jù)的一致性和準確性，團隊成員之間應(yīng)密切合作，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準和協(xié)作平臺，加強溝通和信息交流，以確保數(shù)據(jù)能夠有效共享和整合。

3.2 可持續(xù)性分析與評估

可持續(xù)性分析與評估在綠色建筑設(shè)計中發(fā)揮著重要作用，但也面臨一些挑戰(zhàn)，主要包括能源效率、材料選擇、水資源管理和室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量等諸多問題。進行可持續(xù)性分析與評估需要大量的數(shù)據(jù)支持，包括建筑的能耗數(shù)據(jù)、材料的環(huán)境性能數(shù)據(jù)等，但是這些數(shù)據(jù)不易獲取，而且數(shù)據(jù)的準確性也難以保證。同時，不同數(shù)據(jù)源的可靠性和一致性可能存在差異，需要進行數(shù)據(jù)驗證和整合。可持續(xù)性評估需要依據(jù)一定的標準和指標，但在實際操作中，不同國家和地區(qū)可能采用不同的標準和指標體系[6]，因此選擇適合的標準和指標存在較大困難。

為應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，可以采取以下策略：建立數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)的準確性和共享性；開發(fā)適用于可持續(xù)性分析和評估的綜合分析工具，促進各個可持續(xù)性評估標準之間的協(xié)調(diào)性和一致性；加強對BIM 技術(shù)與可持續(xù)性整合的培訓(xùn)，提高設(shè)計團隊和相關(guān)專業(yè)人員的知識儲備和技能水平。

3.3 設(shè)計團隊的合作與溝通

合作與溝通是取得成功的關(guān)鍵，但是設(shè)計團隊在合作與溝通中也面臨一些問題：第1，設(shè)計團隊通常由不同學(xué)科背景的成員組成，如建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、機電工程師等，不同學(xué)科之間的專業(yè)術(shù)語和方法論差異可能導(dǎo)致溝通障礙，增加合作的復(fù)雜性。第2，設(shè)計團隊需要共享大量的設(shè)計資料和信息，但不同成員可能使用不同的軟件工具和文件格式，導(dǎo)致信息共享和訪問較為困難，還增加了錯誤和沖突的風(fēng)險。第3，設(shè)計團隊成員往往分布在不同的地區(qū)，受時間和空間限制無法當(dāng)面溝通，導(dǎo)致出現(xiàn)信息傳遞不清、理解誤差或溝通方式不當(dāng)?shù)葐栴}，影響了團隊協(xié)作效果。第4，團隊中缺少明確的管理制度和領(lǐng)導(dǎo)結(jié)構(gòu)可能造成決策困難、任務(wù)分配不均或協(xié)調(diào)問題，導(dǎo)致團隊合作中出現(xiàn)沖突?；诖耍O(shè)計團隊可以通過建立明確的溝通渠道和協(xié)作平臺、跨學(xué)科團隊的溝通和理解機制以及配備專門的項目管理人員來解決以上問題，以提高團隊的合作效果和工作效率。

3.4 技術(shù)應(yīng)用和培訓(xùn)需求

技術(shù)應(yīng)用和培訓(xùn)需求是BIM 技術(shù)與綠色公共建筑設(shè)計融合的重要問題。一方面，設(shè)計團隊需要具備BIM 技術(shù)的相關(guān)知識和技能，包括BIM 軟件的操作、建模技巧以及BIM 協(xié)作平臺的使用。這需要進行針對性的培訓(xùn)和教育，提高設(shè)計團隊成員對BIM 技術(shù)的理解和應(yīng)用能力。

同時，設(shè)計團隊還需要了解綠色建筑設(shè)計的原則和標準，掌握可持續(xù)性分析和評估的方法和工具。知識和技能的培養(yǎng)可以通過培訓(xùn)課程、研討會和實踐項目等形式進行。另一方面，技術(shù)應(yīng)用需要支持和推動政策與規(guī)范的制定。政府和相關(guān)機構(gòu)可以制定相關(guān)政策，要求使用BIM 技術(shù)和綠色設(shè)計原則進行公共建筑項目的設(shè)計和施工，為設(shè)計團隊提供明確的指導(dǎo)和支持，推動BIM 技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計中的廣泛應(yīng)用。同時，政府和行業(yè)組織可以提供技術(shù)支持和資源共享平臺，促進設(shè)計團隊之間的合作與交流，加強經(jīng)驗的積累和分享。

4 BIM 技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計中的具體應(yīng)用

4.1 項目概述

寶安區(qū)人民醫(yī)院整體改造工程（二期）裝修裝飾工程，總建筑面積為661692 m2，主要包括新建醫(yī)療區(qū)門急診部、住院部、醫(yī)技用房、醫(yī)院專業(yè)工程、保障系統(tǒng)等配套用房以及地下室等。包括新建地下3 層、局部4 層，A 棟和B 棟裙樓及1 ～4#、6#塔樓，其中1 ～4#塔樓為23 層，6#塔樓為31 層。

4.2 BIM技術(shù)具體應(yīng)用

4.2.1 在項目協(xié)作中的應(yīng)用

在寶安區(qū)人民醫(yī)院整體改造工程（二期）裝修裝飾工程中，BIM 技術(shù)被廣泛應(yīng)用于項目協(xié)作。通過BIM 技術(shù)，各單位可以在同一平臺上進行信息共享和協(xié)作，提高設(shè)計和施工的效率與準確性。BIM 模型作為一個全面的項目信息庫，記錄了所有相關(guān)的建筑信息，包括結(jié)構(gòu)、設(shè)備及材料等，使得各方可以實時查看和更新項目進展情況。

此外，BIM 技術(shù)還能進行沖突檢測和協(xié)調(diào)，幫助各專業(yè)之間解決交叉干涉的問題，減少了施工中的錯誤和糾正成本。

4.2.2 綠色設(shè)計要素與能源分析

綠色設(shè)計是綠色公共建筑的核心理念，設(shè)計團隊通過BIM 技術(shù)可以在建筑模型中嵌入綠色設(shè)計要素，包括可持續(xù)材料選擇、節(jié)能技術(shù)應(yīng)用以及室內(nèi)環(huán)境舒適度等。BIM 模型可以模擬建筑在不同條件下的能源消耗情況，進行能源分析和優(yōu)化，幫助設(shè)計團隊制定合理的節(jié)能措施和系統(tǒng)設(shè)計方案。在寶安區(qū)人民醫(yī)院整體改造工程（二期）裝修裝飾工程中，BIM 技術(shù)可以模擬不同供暖、通風(fēng)和照明方案對能源消耗的影響，通過比較分析選擇最佳的設(shè)計方案。

4.2.3 BIM技術(shù)在施工和運維階段的應(yīng)用

在寶安區(qū)人民醫(yī)院整體改造工程（二期）裝修裝飾工程的施工和運維階段也應(yīng)用了BIM 技術(shù)。在施工階段，BIM 模型可以生成施工圖紙和施工工序計劃，提供精確的施工信息，減少施工過程中的錯誤和浪費問題。同時，BIM 模型還可以用于施工進度的管理和監(jiān)控，幫助項目管理人員實時掌握項目進展情況，及時調(diào)整資源和解決問題。在運維階段，BIM 模型可以作為設(shè)備管理和維護的工具，記錄設(shè)備的詳細信息和運行情況，為維護計劃和故障排除提供指導(dǎo)。

5 結(jié)語

雖然BIM 技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計中具有巨大的應(yīng)用潛力和優(yōu)勢，但是在二者融合過程中還存在一些問題和挑戰(zhàn)。未來需要進一步探索BIM 技術(shù)的發(fā)展，以提高綠色公共建筑設(shè)計的效率和質(zhì)量，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。通過不斷創(chuàng)新和實踐，可以更好地利用BIM 技術(shù)來推動綠色公共建筑的發(fā)展，為社會進步和環(huán)境保護作出更大的貢獻。