基于BIM的綠色建筑施工節(jié)能與環(huán)保效果分析

【摘要】隨著全球?qū)沙掷m(xù)發(fā)展重視程度的提高，綠色建筑作為重要的節(jié)能減排手段，逐漸成為建筑行業(yè)的焦點(diǎn)。文章探討了基于BIM技術(shù)的綠色建筑施工過程中的資源節(jié)約與環(huán)境影響管理。通過精確的三維建模與模擬，BIM技術(shù)能夠優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)、提高資源使用效率、減少能源消耗并降低施工過程中的環(huán)境污染。文章分析了綠色建筑施工中的資源浪費(fèi)、能源消耗和環(huán)境污染問題，并提出了基于BIM的優(yōu)化策略，包括精確建模、碰撞檢測和施工階段優(yōu)化管理。研究結(jié)果表明，BIM技術(shù)為綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展提供了有效支持。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；綠色建筑；資源節(jié)約；環(huán)境影響

【中圖分類號】TU74 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2025）02-0052-03

0 引言

綠色建筑作為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的重要途徑，受到了廣泛關(guān)注。在綠色建筑的全生命周期中，施工階段作為資源和能源消耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，面臨著巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)施工方法存在著大量資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問題，這不僅影響建筑的環(huán)保性能，還加劇了生態(tài)環(huán)境的負(fù)擔(dān)。而BIM技術(shù)的引入，為綠色建筑施工提供了新的可能性。通過精準(zhǔn)建模和模擬，BIM可以有效支持資源管理、優(yōu)化施工工藝，并減少浪費(fèi)，從而在提升施工效率的同時(shí)，降低對環(huán)境的影響。

1 基于BIM的綠色建筑施工資源節(jié)約與環(huán)境影響概述

在綠色建筑施工過程中，基于BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠顯著實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約并減少對環(huán)境的影響。BIM技術(shù)通過三維建模，實(shí)現(xiàn)了施工過程的可視化管理，有助于提高施工效率和質(zhì)量。在資源節(jié)約方面，BIM技術(shù)可以模擬建筑材料的選擇和施工工藝的優(yōu)化，確保施工過程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都符合綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)和要求。例如，通過BIM技術(shù)，施工團(tuán)隊(duì)可以預(yù)先模擬建筑的能源消耗情況，優(yōu)化建筑的保溫、隔熱和通風(fēng)系統(tǒng)，從而減少能源浪費(fèi)，提高建筑的能效性能。

此外，BIM技術(shù)支持材料和設(shè)備的精確管理和調(diào)度，減少了施工現(xiàn)場的材料浪費(fèi)和能源消耗。通過精確的材料計(jì)算和高效的施工技術(shù)，如模塊化建造和預(yù)制技術(shù)，可以顯著降低廢物產(chǎn)生量。同時(shí)，BIM技術(shù)還可以幫助施工團(tuán)隊(duì)識別和減少施工過程中的環(huán)境影響，如噪聲、粉塵和廢棄物等。通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，施工團(tuán)隊(duì)可以實(shí)現(xiàn)施工過程的精細(xì)化管理，減少對周邊環(huán)境的干擾，從而保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

在具體的施工環(huán)節(jié)中，BIM技術(shù)的應(yīng)用還體現(xiàn)在節(jié)能、節(jié)地和節(jié)水等方面。例如，在節(jié)能方面，利用BIM技術(shù)對照明設(shè)備的放置情況進(jìn)行建模分析，可以合理使用照明設(shè)備，從而達(dá)到節(jié)省能源的目的[1]。在節(jié)地方面，BIM技術(shù)可以優(yōu)化施工場地的規(guī)劃，合理安排材料堆放位置與使用順序，減少施工用地。在節(jié)水方面，利用BIM將施工場地進(jìn)行生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)劃分，按照“分區(qū)計(jì)量、分類匯總”的原則布置水表，通過對比每月實(shí)際與預(yù)計(jì)用水量，設(shè)計(jì)節(jié)水措施，如規(guī)劃用水線路，建立雨水收集系統(tǒng)等，從而降低施工用水率。綜上所述，基于BIM的綠色建筑施工過程不僅能夠有效節(jié)約資源，還能顯著降低對環(huán)境的負(fù)面影響，為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持。

2 綠色建筑施工中的資源浪費(fèi)與環(huán)境影響現(xiàn)狀

2.1 資源浪費(fèi)問題

雖然綠色建筑強(qiáng)調(diào)減少資源消耗和提高資源利用效率，但在實(shí)際施工過程中，由于缺乏科學(xué)的資源規(guī)劃與管理，仍會(huì)產(chǎn)生大量的材料浪費(fèi)。施工過程中，由于設(shè)計(jì)變更、施工工藝不完善等原因，導(dǎo)致建筑材料的嚴(yán)重浪費(fèi)。此外，由于施工計(jì)劃不精準(zhǔn)、時(shí)間進(jìn)度安排不合理，施工過程中往往存在資源的重復(fù)采購與不合理使用，導(dǎo)致成本上升和資源利用效率低下。施工現(xiàn)場材料管理缺乏系統(tǒng)性與精細(xì)化，導(dǎo)致材料浪費(fèi)難以避免。

2.2 能源消耗問題

綠色建筑設(shè)計(jì)注重建筑使用階段的低能耗，但由于施工工藝、設(shè)備使用、現(xiàn)場管理等問題，施工過程中消耗的能源仍然遠(yuǎn)高于預(yù)期。施工現(xiàn)場大量使用電力、燃油、天然氣等能源進(jìn)行機(jī)械作業(yè)和建筑設(shè)備運(yùn)行，但這些能源的消耗并未得到有效優(yōu)化和管理。建筑工地上的機(jī)械設(shè)備能效低，施工過程中使用的空調(diào)、照明等系統(tǒng)通常處于非節(jié)能狀態(tài)，導(dǎo)致能源消耗過大。此外，施工階段的設(shè)備調(diào)度不合理，機(jī)械設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行，造成能源浪費(fèi)[2]。在一些施工場地，尤其是在冬季和夏季高峰施工期，由于缺乏智能化能源管理系統(tǒng)，設(shè)備和設(shè)施的能源使用狀況無法實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整，導(dǎo)致能源的低效使用。

2.3 環(huán)境污染問題

綠色建筑施工過程中的環(huán)境污染問題也較為突出。首先，施工現(xiàn)場的裸露地表、材料堆放和運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的揚(yáng)塵，對周邊環(huán)境和空氣質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，采取防塵措施后，效果仍不理想。其次，施工廢水含有大量的泥沙、化學(xué)物質(zhì)和油污，如果直接排放到市政污水管道，會(huì)對水體造成嚴(yán)重污染。此外，建筑廢棄物被隨意堆放或填埋，不僅占用土地資源，還可能滲出有害物質(zhì)，污染土壤和地下水。最后，施工設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和材料的搬運(yùn)等產(chǎn)生的噪聲，對周邊居民的生活和工作造成較大干擾。

3 基于BIM技術(shù)的資源節(jié)約與環(huán)境優(yōu)化策略

3.1 構(gòu)建精確的BIM

在綠色建筑施工過程中，構(gòu)建精確的BIM是實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約與環(huán)境優(yōu)化的關(guān)鍵步驟。BIM技術(shù)通過三維建模，能夠?qū)⒔ㄖ拿恳粋€(gè)細(xì)節(jié)和施工過程中的各種信息進(jìn)行數(shù)字化和集成化管理。這種精確的模型不僅包括建筑的結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)備等基本信息，還能模擬施工過程中的各種場景，如材料的運(yùn)輸、設(shè)備的安裝和施工人員的作業(yè)流程。精確的BIM能夠支持資源的精確管理和調(diào)度。例如，通過BIM技術(shù)可以精確計(jì)算建筑材料的需求量，減少因過度采購或短缺導(dǎo)致的浪費(fèi)。同時(shí)，BIM可以實(shí)時(shí)監(jiān)控資源的使用情況，確保材料和設(shè)備的高效利用，避免資源的閑置和浪費(fèi)。此外，BIM技術(shù)還可以通過模擬施工過程，預(yù)測可能出現(xiàn)的問題，并提前制定應(yīng)對措施，從而避免資源的浪費(fèi)和重復(fù)使用。在環(huán)境優(yōu)化方面，精確的BIM能夠幫助施工團(tuán)隊(duì)識別和減少施工過程中的環(huán)境影響。例如，通過模擬施工過程中的揚(yáng)塵、噪聲和廢水排放情況，施工團(tuán)隊(duì)可以提前采取有效的環(huán)保措施，如覆蓋防塵網(wǎng)、增加灑水頻次、合理安排施工時(shí)間等，減少對周邊環(huán)境的干擾。此外，BIM技術(shù)還可以通過優(yōu)化施工工藝和材料選擇，減少施工過程中的能源消耗和廢棄物產(chǎn)生，進(jìn)一步推動(dòng)綠色建筑的發(fā)展。

3.2 強(qiáng)化碰撞檢查與沖突檢測

在建筑施工過程中，碰撞檢查與沖突檢測是確保資源節(jié)約和減少環(huán)境影響的關(guān)鍵策略。基于BIM技術(shù)，通過三維模型的全面建模，對施工中各個(gè)構(gòu)件和系統(tǒng)的空間布局進(jìn)行精確分析，從而提前發(fā)現(xiàn)潛在的碰撞和沖突問題。例如，建筑結(jié)構(gòu)、機(jī)電管線、暖通設(shè)備等系統(tǒng)的布局可能存在干涉或不兼容情況，這不僅會(huì)導(dǎo)致施工現(xiàn)場的返工、延誤工期，還可能增加不必要的資源消耗。通過在施工前對各系統(tǒng)的碰撞進(jìn)行全面檢測，BIM技術(shù)能夠有效避免這些問題，減少材料的重復(fù)使用和加工，降低廢棄物的產(chǎn)生。此外，碰撞檢查能夠優(yōu)化施工流程，減少施工過程中因工序不當(dāng)或錯(cuò)誤而引起的資源浪費(fèi)和時(shí)間延誤。通過實(shí)時(shí)更新模型，施工團(tuán)隊(duì)可以及時(shí)調(diào)整方案，優(yōu)化施工順序，確保資源的高效利用和施工效率的提升。最終，這一策略不僅提升了施工精度，還有效減少了對周邊環(huán)境的干擾，避免了由沖突引起的噪聲和廢物排放。

3.3 實(shí)施基于BIM的施工階段優(yōu)化管理

在施工階段，通過BIM技術(shù)進(jìn)行全程資源優(yōu)化管理可以顯著提高資源利用效率，減少不必要的消耗。BIM技術(shù)可以幫助施工團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目施工過程中實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，包括精確的施工計(jì)劃、材料需求計(jì)劃和工期安排，并及時(shí)傳達(dá)設(shè)計(jì)變更信息。施工人員能夠通過BIM準(zhǔn)確地掌握每個(gè)施工階段的進(jìn)度和所需材料，避免了因計(jì)劃不當(dāng)導(dǎo)致的材料積壓或缺貨現(xiàn)象。對于建筑材料，BIM技術(shù)可以生成詳細(xì)的材料清單，精確計(jì)算每一項(xiàng)材料的使用量，減少多余材料的采購[3]。此外，BIM還可以幫助施工現(xiàn)場實(shí)時(shí)跟蹤和管理施工進(jìn)度，對施工設(shè)備的使用進(jìn)行優(yōu)化安排，避免設(shè)備的過度使用和閑置，從而降低能源消耗和設(shè)備維護(hù)成本。

4 基于BIM技術(shù)的資源節(jié)約與環(huán)境影響分析效果

4.1 提高資源使用效率

在建筑施工過程中，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠顯著提高資源使用效率。BIM技術(shù)通過精確計(jì)算建筑材料的需求量，減少因過度采購導(dǎo)致的浪費(fèi)。例如，通過BIM可以制訂詳細(xì)的材料采購計(jì)劃，并優(yōu)化物流方案，減少庫存和運(yùn)輸成本。此外，BIM技術(shù)還支持對資源利用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整，項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)可以通過BIM系統(tǒng)隨時(shí)查看資源的使用情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決資源浪費(fèi)和短缺的問題，從而提高了資源利用效率。

4.2 減少能源消耗

在建筑施工過程中，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠有效減少能源消耗。BIM技術(shù)可以對建筑的能源消耗進(jìn)行詳細(xì)模擬和分析，幫助施工團(tuán)隊(duì)優(yōu)化施工方案，減少能源浪費(fèi)。例如，通過BIM結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)據(jù)，模擬不同時(shí)間點(diǎn)的日光照射強(qiáng)度和方向，評估自然光照利用率，從而優(yōu)化窗戶設(shè)計(jì)，引入天窗或光導(dǎo)管，以及選擇合適的遮陽裝置，確保既能滿足采光需求又不會(huì)造成過度眩光或熱增益[4]。在施工過程中，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析建筑的實(shí)際能耗數(shù)據(jù)，與BIM中的理論值進(jìn)行對比，識別能耗偏差，提示維護(hù)需求或系統(tǒng)調(diào)整建議，進(jìn)一步降低整體能耗。

4.3 降低環(huán)境污染

在環(huán)境保護(hù)方面，BIM技術(shù)通過提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)和分析工具，有效降低了施工過程中的環(huán)境污染。通過BIM進(jìn)行施工模擬，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能夠識別并解決施工過程中可能引發(fā)的環(huán)境污染問題，如對建筑垃圾的合理分類和處置、施工過程中廢水排放的處理等。BIM還可以幫助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)選擇更環(huán)保的施工方法，減少因不當(dāng)施工而導(dǎo)致的土壤污染和水源污染。此外，BIM能夠?qū)ㄖ牧线M(jìn)行詳細(xì)的生命周期分析，幫助項(xiàng)目方選擇低環(huán)境影響的材料，從源頭上減少建筑材料生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中的碳排放。

5 確保綠色建筑全生命周期管理與BIM技術(shù)有效融合

5.1 確保BIM技術(shù)在施工過程中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性

在綠色建筑施工過程中，確保BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性是實(shí)現(xiàn)全生命周期管理的關(guān)鍵。BIM的數(shù)據(jù)精度將直接影響到施工過程中的資源管理、進(jìn)度控制和質(zhì)量監(jiān)督。首先，數(shù)據(jù)采集階段必須確保輸入信息的準(zhǔn)確性和完整性，包括建筑材料的規(guī)格、施工設(shè)備的參數(shù)以及施工人員的技能水平等。通過高精度的測量設(shè)備和數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，可以減少人為錯(cuò)誤，確保數(shù)據(jù)的可靠性。其次，在施工過程中，實(shí)時(shí)更新BIM數(shù)據(jù)，反映施工現(xiàn)場的實(shí)際變化，如材料消耗、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和施工進(jìn)度等。通過這種方式，施工團(tuán)隊(duì)可以基于準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，優(yōu)化施工方案，提高資源利用效率，減少浪費(fèi)和返工現(xiàn)象。此外，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性還能夠支持施工過程中的協(xié)同工作，確保各參建方之間的信息共享和溝通順暢，進(jìn)一步提升施工管理的效率和質(zhì)量。

5.2 實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在施工過程中的協(xié)同管理

在綠色建筑施工過程中，實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的協(xié)同管理是確保全生命周期管理有效融合的重要環(huán)節(jié)。BIM技術(shù)為施工過程中的各參建方提供了一個(gè)共享的平臺(tái)，促進(jìn)了信息的流通和協(xié)同工作[5]。通過BIM協(xié)同平臺(tái)，施工團(tuán)隊(duì)、監(jiān)理單位、材料供應(yīng)商和設(shè)備租賃方等可以實(shí)時(shí)共享項(xiàng)目信息，包括施工圖紙、進(jìn)度計(jì)劃、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和安全規(guī)范等。這種信息共享機(jī)制能夠減少信息孤島，避免因信息不對稱導(dǎo)致的溝通不暢和決策失誤。此外，BIM技術(shù)還支持多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)和施工。例如，結(jié)構(gòu)工程師、機(jī)電工程師和裝修工程師可以在同一個(gè)BIM中進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工模擬，可以提前發(fā)現(xiàn)和解決專業(yè)間的沖突和矛盾，從而優(yōu)化施工流程，提高施工效率。通過協(xié)同管理，施工過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)能夠緊密銜接，形成一個(gè)高效、有序的施工管理體系，確保綠色建筑施工的順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約和環(huán)境優(yōu)化的目標(biāo)。

6 結(jié)語

基于BIM技術(shù)的綠色建筑施工過程中，資源節(jié)約和環(huán)境影響管理得到了顯著提升。通過精準(zhǔn)的模型構(gòu)建與碰撞檢查，減少了施工過程中的資源浪費(fèi)，有效提升了建筑能效。BIM技術(shù)不僅優(yōu)化了建筑設(shè)計(jì)，還確保了建筑全生命周期內(nèi)的資源高效利用和環(huán)境保護(hù)。因此，BIM技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用，不僅促進(jìn)了建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)提供有效的技術(shù)支持和方法。

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[作者簡介]馬健（1976—），男，山東鄒城人，本科，助理工程師，研究方向：工程建筑。