浅谈BIM技术在绿色建筑设计中的应用

摘要：绿色建筑是建筑业的发展追求和发展理念，建筑信息模型BIM是一种技术理念， 绿色建筑和BIM均着眼于建筑的全寿命周期，一个强调建筑全寿命周期的各项性能，另一个尽力为建筑性能优劣的判断提供可靠数据信息支持，二者不谋而合。综合前面的所有分析，可以发现绿色建筑为BIM提供了宽阔的展示舞台， 而BIM则为绿色建筑的实现提供强大的技术支撑，目前，国内已出现多个BIM支持绿色建筑建设的工程实例如上海中心大厦、上海世博会、南宁市城市规划展示馆等，随着BIM技术的进一步发展以及人们对BIM技术、绿色建筑理解水平的提高，用BIM技术支撑绿色建筑建设的工程案例将会大量涌现。

关键词：绿色建筑；BIM；技术支撑；全寿命周期；室外环境；室内环境

1 绿色建筑简述

人类发展至今，能源和资源供应紧缺，环境恶化的压力日益凸显， 人类下一步如何发展？ 可持续发展为人类指明了方向。绿色建筑是可持续发展观念在建筑业中的体现，绿色建筑通俗地理解就是“四节一环保”即“节能、节地、节水、节材、环境保护”，《绿色建筑评价标准》GB/T 50738-2006将绿色建筑的定义为： “在建筑的全寿命周期内， 最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、舒适和高效的适用空间，与自然和谐共生的建筑。”从绿色建筑的定义可以明显地感觉到人们对建筑全寿命周期性能的重视程度，要求建筑全寿命周期性能更节省资源、能源和更环保。

2 BIM简述

建筑信息模型BIM（Building Information Modeling） 是以建筑工程项目各项相关信息数据作为模型的基础进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实性能。美国国家BIM标准（NBIMS）对BIM的定义有三大部分：BIM是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达；BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。BIM具有五大特性：可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性， 正是这五大特性使得BIM自从2002年被引入工程建设行业以来的十余年里， 逐渐在全球范围内得到业界的广泛认可，被誉为建筑业变革的革命性力量。近年来BIM 在美国、欧洲、日本、韩国、新加坡的发展和应用已达到一定的水平。BIM在国内建筑业形成了一股热潮，除了前期软件厂商的大声呼吁外，政府相关单位、各行业协会与专家、设计单位、施工企业、科研院校等也开始重视推广BIM， 成立了BIM工作室、BIM团队来逐步推进BIM应用。

3 BIM在绿色建筑中的应用

BIM是一种技术理念，倡导共享知识资源分享建筑各方面信息， 为建筑从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程。绿色建筑和BIM均注重建筑的全寿命周期，一个强调寿命周期的建筑各项性能， 另一个尽力为建筑性能优劣的判断提供可靠数据信息支持， 二者不谋而合。可以认为，绿色建筑为BIM提供了宽阔的展示舞台，而BIM则为绿色建筑的实现提供强大的技术支撑。当前，可以从以下几方面来探索BIM对绿色建筑的技术支持。

3.1 节能与能源利用分析

节能与能源利用是绿建评价标准的重要内容， 将BIM 技术所建立的建筑三维可视化模型导入能耗分析软件或者转为相应格式导入能耗分析软件，根据相关规范标准，结合项目所在地的气象数据，完成建筑能耗分析模型的完善工作、分析数据生成、建筑能耗分析结果数据的处理与直观可视化模拟，根据模拟计算结果调整优化围护结构方案以及相关参数的设置，实现对设计过程中节能标准的预期控制。利用BIM模型进行室外太阳辐射分析，分析太阳辐射强度及其分布，用于各太阳能设备的方案设计与优化， 实现可再生能源的最大化合理利用， 同时还可以优化室外植被的配置比如合理确定喜阳植物、喜阴植物、中性植物的种植位置。此外还可进行室内自然采光分析，充分利用自然采光，降低人工照明能耗。

3.2 节水与水资源利用分析

根据BIM所建三维信息模型， 结合各地的暴雨强度系数以及当地的暴雨强度计算公式， 建立一个完整的数据库，作为雨水采集计算的重要依据，然后根据各种雨水采集方式中不同地貌和不同材质对确定径流系数的影响关系以及建筑，道路以及绿地等面积来计算集雨量，并进行适时调整优化设计方案。

3.3 节材与材料资源利用分析

绿建评价标准对所使用的建筑材料及其使用百分比作了详细的要求，比如要求：施工现场500km以内生产的建筑材料重量占建筑材料总重量的60%；在保证安全和不污染环境的情况下， 可再循环材料使用重量占所用建筑材料总重量的10%。面对这些要求， 显然传统的技术手段难以进行快速准确的计算，尤其是复杂项目。利用BIM技术来解决这类问题，则显得相对容易，BIM具有强大的数据信息和强有力的材料统计功能，可以很快计算出各类材料的用量，指导工程的材料配置，使其满足评价标准的要求。不仅如此，BIM技术可以综合建筑、结构、水、暖、电、动等各专业的设计内容于一体，并具备碰撞检查功能，将各专业的冲突解决于设计阶段，从而避免了在施工阶段才发现冲突所造成的材料浪费， 这也对节省材料有所贡献。

3.4 室内环境分析

室内环境主要由风环境、光环境、声环境构成，这三方面内容的准确分析， 也是要基于准确的三维模型才能很好地完成。进行室内自然通风分析，明确室内空气龄、污染物分布状况，调整开窗数量、大小、位置，从而改善室内通风质量。进行光环境分析，判断建筑室内照度、统一眩光值、一般显色指数等指标是否满足相关要求。进行室内噪声分析， 预测室噪声值，判断其是否到达相应的噪音标准。和室外环境一样，利用BIM技术建立的三维可视化模型， 将其导入相应的分析软件中，可以完成这些内容的分析。

3.5 运营管理

BIM是以参数化三维模型为核心，整合了所有相关专业的基本信息，对工程项目设施实体与功能特性进行数字化、参数化、可视化表达，同时使建设全过程的信息保持一致，可以持续即时地提供有关项目的各种实时数据， 这些数据信息完整可靠并且完全实时协调， 这可以很好地满足绿色建筑在运营管理阶段对项目信息的需求。比如项目运行一段时间后需对空调通风系统进行清洗， 这时候就需要知道整个空调系统的规模，空调管路的分布位置，空调系统周边空间其它专业的设备管线的布置情况， 只有了解了这些信息后才能作出要投入多大的人力、物力、需要准备哪些工具的决策，而BIM模型可以高质量满足这些信息需求。再比如某个灯具坏了需要更换，通过BIM模型就可以快速查阅该灯具的安装高度、有多大的功率、接线情况怎样。

4 结语

绿色建筑倡导从建造到拆除全寿命周期内建筑各项性能更加优良更加环保，其可持续发展在建筑业中的践行，是建筑业发展追求的方向。目前绿色建筑在发达国家如美国、英国、德国、法国、瑞典、日本等国家已取得了很大的进展，我国也非常重视绿色建筑的发展，其发展势头越来越强劲。建筑信息模型BIM作为一种技术理念， 自2002年被引入工程建设行业以来已有十余年发展历程，引爆了第二次建筑设计革命，它共享知识资源分享建筑各方面信息， 为建筑从概念到拆除全生命周期中的所有决策提供可靠依据。怎样将绿色建筑的发展需求和BIM这一技术手段相结合， 让它们相互促进共同发展是值得思考的问题。