哈維·伯恩斯坦 斯蒂芬·瓊斯 米歇爾·羅素

(麥克勞-希爾建筑公司，紐約，美國(guó) 10020)

綠色BIM如何助力綠色設(shè)計(jì)和建造

哈維·伯恩斯坦 斯蒂芬·瓊斯 米歇爾·羅素

(麥克勞-希爾建筑公司，紐約，美國(guó) 10020)

近年來(lái)，綠色建筑及綠色BIM已經(jīng)成為建筑業(yè)界流行的趨勢(shì)。BIM用戶期待著能在更高水平上應(yīng)用BIM工具，以實(shí)現(xiàn)綠色建筑各種可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)?；诖?，麥格勞-希爾建筑公司對(duì)全美國(guó)483家建筑設(shè)計(jì)和施工企業(yè)對(duì)綠色BIM應(yīng)用現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行了相關(guān)的調(diào)研，并于2010年發(fā)表了此調(diào)研報(bào)告。該報(bào)告探討了美國(guó)建筑公司在綠色項(xiàng)目中如何使用BIM技術(shù)以及如何籍此提高項(xiàng)目成果，檢視了綠色BIM應(yīng)用背后的驅(qū)動(dòng)力以及公司采用綠色BIM相關(guān)工具的情況，以及對(duì)這些BIM工具的滿意度。報(bào)告還對(duì)比綠色BIM公司和非綠色BIM公司之間的差異，并研究了非綠色BIM公司是怎樣預(yù)計(jì)在他們?cè)谖磥?lái)使用綠色BIM的情況，以及什么工具對(duì)他們來(lái)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)是最有用處的。總之，該報(bào)告提供了一個(gè)視角來(lái)觀察綠色建筑市場(chǎng)的不斷增長(zhǎng)是怎樣如何推動(dòng)綠色BIM成為在建筑行業(yè)中的一支重要力量。

綠色建筑；綠色BIM； 可持續(xù)發(fā)展設(shè)計(jì)；LEED

1 綠色BIM的崛起

BIM技術(shù)具備通過(guò)建筑能耗模擬和預(yù)制建筑構(gòu)件等功能，提供具有高度可持續(xù)發(fā)展性的設(shè)計(jì)方案的能力。因此綠色建筑及綠色BIM近年來(lái)已經(jīng)成為建筑業(yè)界流行的趨勢(shì)。所有的BIM用戶都期待能在更高水平上應(yīng)用BIM工具，以實(shí)現(xiàn)綠色建筑各種可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)?；诖?，麥格勞-希爾建筑公司對(duì)全美國(guó)483家建筑設(shè)計(jì)和施工企業(yè)進(jìn)行綠色BIM應(yīng)用現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行了相關(guān)的調(diào)研(圖1所示)，相關(guān)調(diào)研結(jié)果將會(huì)在下面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1.1 綠色BIM是一種新興趨勢(shì)

工業(yè)界目前廣泛的共識(shí)是他們才剛剛開(kāi)始發(fā)掘BIM的潛力去實(shí)現(xiàn)綠色建筑的目標(biāo)。事實(shí)上綠色BIM從業(yè)者相信他們可以實(shí)現(xiàn)的要遠(yuǎn)比他們目前所做的要多，只有17%的綠色BIM從業(yè)者認(rèn)為自己實(shí)現(xiàn)超過(guò)50% 的BIM 的綠色潛力 (如圖2所示)。業(yè)內(nèi)人士看也到了BIM擁有巨大的潛力來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑綠色可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，而隨著綠色工程項(xiàng)目數(shù)量的持續(xù)增長(zhǎng)，也必將推動(dòng)BIM在行業(yè)中應(yīng)用的增長(zhǎng)，并最終提高設(shè)計(jì)和施工行業(yè)的綠色生產(chǎn)力。

1.2 綠色BIM在未來(lái)將會(huì)迎來(lái)強(qiáng)勁增長(zhǎng)

工業(yè)界已經(jīng)覺(jué)察到使用BIM技術(shù)對(duì)綠色項(xiàng)目是頗具價(jià)值的，但到目前為止，綠色BIM在市場(chǎng)上的滲透率還是十分有限。根據(jù)調(diào)研報(bào)告，綠色BIM的使用有望迎來(lái)大幅的增長(zhǎng)。如圖3所示，78%的目前還沒(méi)有使用綠色BIM的公司，預(yù)計(jì)會(huì)在三年之內(nèi)進(jìn)入到市場(chǎng)中，而其中近17%的公司相信它們會(huì)在未來(lái)12個(gè)月使用綠色BIM工具。

1.3 建筑能耗性能模擬的需求將會(huì)迎來(lái)強(qiáng)勁增長(zhǎng)

圖1 綠色BIM調(diào)研公司按地域分布圖(美國(guó))

圖2 BIM實(shí)現(xiàn)綠色目標(biāo)的潛力(根據(jù)綠色BIM從業(yè)者反饋)

從圖4可以看出，和現(xiàn)在的73%的比例相比，95%的綠色BIM公司將會(huì)在兩年內(nèi)進(jìn)行建筑能耗方面的模擬，而非綠色BIM公司在兩年內(nèi)將會(huì)從目前的21%急劇增長(zhǎng)到79%。這種快速增長(zhǎng)反映了建筑節(jié)能重要性的日益提高以及BIM工具實(shí)現(xiàn)此類(lèi)功能能力的增長(zhǎng)。根據(jù)調(diào)研報(bào)告，非綠色BIM公司希望在未來(lái)兩年內(nèi)進(jìn)行能耗模擬的主要領(lǐng)域是：

1)整個(gè)建筑的能源使用：80%的非綠色BIM公司；

2)照明和采光：69%的非綠色BIM公司；

3)能源規(guī)則的遵守：65%的非綠色BIM公司。

1.4 綠色BIM的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

美國(guó)建筑行業(yè)在過(guò)去十年中已經(jīng)見(jiàn)證了正在從根本上改變建筑設(shè)計(jì)和施工方式的兩大趨勢(shì)：綠色建筑和BIM的崛起。目前來(lái)說(shuō)，綠色建筑運(yùn)動(dòng)已經(jīng)從一小群從業(yè)人員的狂熱成長(zhǎng)為行業(yè)內(nèi)的主流力量，背后的驅(qū)動(dòng)力源于全球氣候變化，能源的高度依賴，以及業(yè)者在經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)下提高效率和管控成本采取的綠色策略等。而這些又同時(shí)受到了來(lái)自美國(guó)地方、州和聯(lián)邦各級(jí)政府授權(quán)的綠色建筑立法的鼓舞和激勵(lì)。相對(duì)于綠色建筑，BIM在建筑業(yè)界還沒(méi)有得到大規(guī)模的應(yīng)用，但是也對(duì)設(shè)計(jì)和施工產(chǎn)生了根本性的影響。為了充分實(shí)現(xiàn)BIM的價(jià)值，許多公司通過(guò)在設(shè)計(jì)的初期階段應(yīng)用BIM技術(shù)來(lái)吸收各相關(guān)方的信息及更多的異地預(yù)制建筑構(gòu)件的方法，來(lái)改變他們?cè)械墓ぷ鞣椒ê土鞒獭Ｕ?，麥格?希爾建筑公司在2009年的BIM商業(yè)價(jià)值報(bào)告中所指出的，隨著其價(jià)值得到用戶的肯定，BIM在過(guò)去幾年中的應(yīng)用得到了顯著的增長(zhǎng)。

圖3 綠色BIM市場(chǎng)滲透預(yù)期時(shí)間(根據(jù)非綠色BIM公司反饋)

圖4 綠色BIM在建筑能耗仿真中應(yīng)用的現(xiàn)狀及未來(lái)的趨勢(shì)

盡管這兩個(gè)趨勢(shì)是相互獨(dú)立發(fā)展的，但是很多走在趨勢(shì)前沿的從業(yè)者發(fā)現(xiàn)，綠色設(shè)計(jì)和BIM具有顯著的協(xié)同效應(yīng)。綠色設(shè)計(jì)通過(guò)全面考察所有的可行設(shè)計(jì)和施工方法來(lái)找出適合項(xiàng)目的最佳解決方案，是一體化設(shè)計(jì)流程的最佳體現(xiàn)，而B(niǎo)IM技術(shù)基于其能力可以促進(jìn)綠色設(shè)計(jì)一體化的進(jìn)程。此外，綠色設(shè)計(jì)和施工的實(shí)現(xiàn)也主要取決如何提高建筑性能。許多BIM的工具，相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工具而言，通過(guò)對(duì)建筑能源利用的建模和采光的研究，可以更好第提供有關(guān)設(shè)計(jì)變更如何影響建筑性能的信息。BIM模型還可以向建筑預(yù)制件生產(chǎn)廠商提供更多的信息，從而允許更多的異地預(yù)制建筑或設(shè)備構(gòu)件，從而消除施工中的浪費(fèi)及使施工過(guò)程過(guò)程變得更環(huán)保和更快捷。

1.5 將來(lái)應(yīng)用BIM在綠色建筑工程的觸發(fā)器

36%的受訪者預(yù)計(jì)來(lái)自客戶的需求是他們?cè)谖磥?lái)應(yīng)用綠色BIM的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。28%的受訪者認(rèn)為，市場(chǎng)進(jìn)一步的細(xì)化也會(huì)鼓勵(lì)他們未來(lái)綠色BIM使用的增長(zhǎng)。建筑承包商中目前有超過(guò)55%是非綠色BIM用戶，這一比例幾乎超過(guò)建筑設(shè)或工程咨詢公司的1倍左右。具體調(diào)研結(jié)果如圖5所示。

圖5 不用類(lèi)型公司綠色工作的比例

1.6 來(lái)自業(yè)主參與的驅(qū)動(dòng)力

調(diào)研結(jié)果反映了提高業(yè)主關(guān)于BIM在一般或特別是可持續(xù)發(fā)展的項(xiàng)目所帶來(lái)的好處方面認(rèn)知是非常重要的。雖然目前總體上來(lái)說(shuō)業(yè)主在BIM中的參與還是有限的，但是隨著B(niǎo)IM工具的發(fā)展，業(yè)主可以通過(guò)BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑性能的模擬，進(jìn)而提高業(yè)主使用BIM的興趣。來(lái)自于2009年LEED 關(guān)于建筑性能的要求，以及紐約市和華盛頓特區(qū)建筑節(jié)能方面的相關(guān)立法，將會(huì)繼續(xù)提高業(yè)主在BIM技術(shù)方面的興趣，并幫助他們以此來(lái)衡量和提高建筑性能。再加上未來(lái)能源立法中有關(guān)碳排放量的強(qiáng)制規(guī)定，這些都將會(huì)成為業(yè)主未來(lái)應(yīng)用綠色BIM的重要驅(qū)動(dòng)力。另外，鼓勵(lì)業(yè)主利用BIM的另外一個(gè)關(guān)鍵因素是BIM技術(shù)與現(xiàn)有的建筑設(shè)備管理軟件系統(tǒng)的更好地整合，將使業(yè)主在不需要掌握BIM工具的前提下，充分挖掘BIM模型中嵌入深層次的建筑信息。關(guān)于綠色BIM的驅(qū)動(dòng)力調(diào)研結(jié)果，見(jiàn)圖6。

圖6 綠色BIM背后的驅(qū)動(dòng)力(來(lái)自非綠色BIM公司)

在綠色建筑的轉(zhuǎn)移過(guò)程中，有幾個(gè)關(guān)鍵的影響因素，其中最為關(guān)鍵的是來(lái)自業(yè)主的驅(qū)動(dòng)力。在私有公司方面，越來(lái)越多的大公司進(jìn)入到綠色建筑的項(xiàng)目中。根據(jù)麥格勞-希爾建筑公司報(bào)告，在2009年，超過(guò)五分之一的美國(guó)最大型公司的企業(yè)領(lǐng)袖致力于他們的項(xiàng)目60%以上是綠色環(huán)保項(xiàng)目，預(yù)計(jì)到2012年，會(huì)有更多的企業(yè)家(42%)將會(huì)投入這一綠色浪潮中，而這些業(yè)主對(duì)市場(chǎng)的影響力有助于推動(dòng)綠色建筑市場(chǎng)的進(jìn)一步增長(zhǎng)。公共事業(yè)業(yè)主方面更是致力于綠色建筑的推廣，比如，美國(guó)總務(wù)管理局(General Service Agency)一直是一個(gè)有力的綠色建筑支持者，在最近的承諾中表示2030年它的所有新建筑都將達(dá)到凈碳排放量為零的標(biāo)準(zhǔn)。各級(jí)州和郡縣政府也對(duì)本地市場(chǎng)綠色建筑的推廣發(fā)揮著不小的影響力，大力推動(dòng)綠色建筑項(xiàng)目，也要求建筑的相關(guān)方在綠色建筑項(xiàng)目上面花費(fèi)時(shí)間和預(yù)算。

2 綠色建筑市場(chǎng)考察

近年來(lái)，綠色建筑市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，給整個(gè)行業(yè)創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。到2008年，這一比例已大幅增長(zhǎng)到商業(yè)建筑的12%及住宅建筑8%。麥格勞-希爾建筑公司的分析師估計(jì)，盡管由于前一時(shí)期經(jīng)濟(jì)衰退，整體建筑市場(chǎng)的低迷和綠色建筑較高的成本，在2010年綠色建筑仍然達(dá)到了更大的市場(chǎng)份額。對(duì)節(jié)能和綠色建筑而言，裝修市場(chǎng)也迎來(lái)了全行業(yè)的巨大機(jī)遇。據(jù)調(diào)研報(bào)告，在2009年，美國(guó)建筑市場(chǎng)中的裝修項(xiàng)目占到61%， 而綠色建筑又可以占到其中的5%到9%。

圖7 綠色項(xiàng)目中BIM的使用狀況調(diào)研

2.1 綠色建筑項(xiàng)目中BIM使用類(lèi)型調(diào)查(根據(jù)項(xiàng)目類(lèi)型分類(lèi))

調(diào)查顯示，幾乎所有參與綠色建筑項(xiàng)目的企業(yè)都在新項(xiàng)目中應(yīng)用了BIM技術(shù)， 這一比例達(dá)到這些公司中翻修項(xiàng)目的兩倍。這一事實(shí)表明，BIM一般被看作是更適用于更大、更復(fù)雜的項(xiàng)目，而不是小規(guī)模的翻修項(xiàng)目。根據(jù)麥格勞-希爾建筑公司的項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，在過(guò)去的20年中，較大規(guī)模的項(xiàng)目(超過(guò)50,000平方英尺的項(xiàng)目)雖然能取得相對(duì)較快的增長(zhǎng)，但是它們更容易受到總體經(jīng)濟(jì)狀態(tài)的影響，尤其是在經(jīng)濟(jì)衰退的環(huán)境中，相對(duì)于較小規(guī)模的項(xiàng)目而言。另外，當(dāng)前的市場(chǎng)也日益重現(xiàn)建筑物的綠色改造和裝修，通常情況下這些都是典型的小規(guī)模工程項(xiàng)目。因此，在目前的經(jīng)濟(jì)狀況，不久的將來(lái)，在BIM已經(jīng)普遍應(yīng)用的前提下，BIM項(xiàng)目的增長(zhǎng)將取決于BIM是否能被更廣泛地應(yīng)用與較小規(guī)模的翻修項(xiàng)目。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，建筑設(shè)計(jì)和工程咨詢公司比建筑施工承包商在色建筑項(xiàng)目更深入的利用BIM技術(shù)。這一發(fā)現(xiàn)也證明了以前的觀點(diǎn)，即設(shè)計(jì)公司相比施工承包商而言，更深入的應(yīng)用BIM技術(shù)到它們的日常工作實(shí)踐中。詳細(xì)的調(diào)研結(jié)果，見(jiàn)圖7所示。

2.2 綠色設(shè)計(jì)及施工實(shí)踐

綠色BIM從業(yè)者最常見(jiàn)的工作是分析復(fù)雜建筑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及對(duì)能源使用狀況。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，其中排在前三名的設(shè)計(jì)活動(dòng)是：建筑能耗、日光分析和暖通空調(diào)設(shè)計(jì)，這些都對(duì)建筑在碳排放、能源消耗和節(jié)約成本方面有重要的影響。另外，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)也會(huì)影響建筑室內(nèi)的空氣質(zhì)量，這也是另一個(gè)綠色建筑的關(guān)鍵考量。目前，BIM工具具有在強(qiáng)大的能力來(lái)執(zhí)行這些分析任務(wù)。BIM在電氣設(shè)計(jì)中的應(yīng)用要滯后于建筑中的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)，只有38%的受訪者表示他們?cè)陔姎庠O(shè)計(jì)中使用BIM技術(shù)。對(duì)建筑設(shè)計(jì)和工程咨詢公司而言，最大比例的是在早期設(shè)計(jì)階段評(píng)估和改進(jìn)建筑整體性能，其中：能源性能為67%、照明分析為60%、暖通空調(diào)設(shè)計(jì)占52%。對(duì)建筑施工承包商來(lái)說(shuō)，成本估算占最大的比例(約55%)，另外一項(xiàng)重要的綠色BIM的工作是暖通空調(diào)設(shè)計(jì)(53%)。29%的受訪者報(bào)告說(shuō)使用綠色BIM進(jìn)行可再生能源的設(shè)計(jì)。據(jù)麥格勞-希爾建筑公司報(bào)告，只有35%的綠色BIM從業(yè)者在建筑中使用可再生能源。調(diào)研結(jié)果還表明，隨著用戶更多地參與綠色建筑項(xiàng)目和綠色BIM實(shí)踐，現(xiàn)場(chǎng)可再生能源的BIM設(shè)計(jì)也會(huì)同樣地增加。詳細(xì)的綠色設(shè)計(jì)和施工實(shí)踐調(diào)研結(jié)果見(jiàn)圖8。

2.3 綠色BIM從業(yè)者實(shí)施BIM的驅(qū)動(dòng)力

調(diào)研顯示，來(lái)自業(yè)主的影響是建筑承包商在它們的項(xiàng)目中應(yīng)用綠色BIM的最主要的驅(qū)動(dòng)力。而對(duì)建筑設(shè)計(jì)和工程咨詢公司來(lái)說(shuō)，BIM如何幫助他們實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)更加重要。事實(shí)上，建筑承包商實(shí)施BIM的56%驅(qū)動(dòng)力源于業(yè)主的需求，而這個(gè)因素的影響只占設(shè)計(jì)公司驅(qū)動(dòng)力的32%。這一發(fā)現(xiàn)其實(shí)對(duì)應(yīng)于他們不同的工作角色，比如建筑設(shè)計(jì)和工程咨詢公司，特別是建筑師，是使用BIM的先鋒，影響著其他相關(guān)從業(yè)者，甚至也包括促使業(yè)主考慮使用BIM技術(shù)。這一發(fā)現(xiàn)也和業(yè)主影響對(duì)承包商在綠色建筑工程上的決定相一致，進(jìn)一步證明了業(yè)主在鼓勵(lì)市場(chǎng)對(duì)采用BIM技術(shù)方面的巨大潛在作用。詳細(xì)的調(diào)研結(jié)果如圖9所示。

圖8 綠色BIM從業(yè)者的綠色設(shè)計(jì)及施工實(shí)踐活動(dòng)

2.4 非綠色BIM從業(yè)者采用綠色BIM的驅(qū)動(dòng)力

非綠色BIM從業(yè)者的設(shè)計(jì)公司和建筑承包商都同意在綠色建筑項(xiàng)目中采用BIM的兩個(gè)最重要的推動(dòng)力是：業(yè)主的需求(85%)及時(shí)間和金錢(qián)的節(jié)省(76%)。這些因素對(duì)企業(yè)的底線和競(jìng)爭(zhēng)力有直接的影響。另外一個(gè)重要的驅(qū)動(dòng)力是來(lái)自設(shè)計(jì)公司方面的需求。作為早期的綠色BIM 使用者，建筑設(shè)計(jì)和工程咨詢公司已經(jīng)是并將繼續(xù)是一個(gè)重要的驅(qū)動(dòng)力。超過(guò)50%受訪者承認(rèn)這些公司在最初推廣使用綠色BIM的重要作用。調(diào)研顯示，建筑設(shè)計(jì)和工程咨詢公司(68%)推崇工具的可用性是綠色BIM被采用的主要驅(qū)動(dòng)力。調(diào)研結(jié)果還表明，建筑設(shè)計(jì)和工程咨詢公司目前對(duì)BIM功能發(fā)展上的推動(dòng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他方面從業(yè)者。就建筑承包商而言，他們?cè)谕苿?dòng)建筑工地安全方面興趣很高，幾乎一半(46%)的受訪者持此觀點(diǎn)。盡管建筑承包商強(qiáng)調(diào)綠色施工比強(qiáng)調(diào)施工安全要少，但當(dāng)他們開(kāi)始介入綠色BIM項(xiàng)目以后，更多的公司會(huì)認(rèn)為綠色施工也是很重要的。

圖9 影響綠色BIM從業(yè)者實(shí)施綠色BIM的驅(qū)動(dòng)力

2.5 在項(xiàng)目中不使用BIM的影響因素

超過(guò)半數(shù)還沒(méi)有開(kāi)展綠色BIM項(xiàng)目的公司(53%)報(bào)告說(shuō)，他們目前沒(méi)有必要介入綠色BIM的業(yè)務(wù)。這一結(jié)果受到多種因素的影響，包括缺乏直接客戶的需求及其他們當(dāng)前項(xiàng)目流水線中較少綠色BIM項(xiàng)目的比例。其它的影響因素詳見(jiàn)圖10，其中BIM工具的功能是對(duì)設(shè)計(jì)公司影響最大的因素，而業(yè)主需求和市場(chǎng)因素則是對(duì)建筑承包商影響最大的因素。

3 綠色BIM從業(yè)者分析

3.1 綠色建筑項(xiàng)目中BIM使用頻率分析

總體上來(lái)說(shuō)，綠色BIM從業(yè)者比非綠色BIM從業(yè)者在其項(xiàng)目中應(yīng)用BIM的比例要高，如圖11所示。調(diào)研結(jié)果也顯示了綠色BIM實(shí)踐者一般具有較高的BIM經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)成熟度。

圖10 在項(xiàng)目中不使用BIM的影響因素

圖11 綠色建筑項(xiàng)目中BIM使用頻率

3.2 BIM應(yīng)用的類(lèi)型

綠色BIM從業(yè)者在應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)也和非綠色BIM從業(yè)者有著不同類(lèi)型的用途，如圖12所示。但是，調(diào)研也顯示，幾乎所有的建筑設(shè)計(jì)及分析都可以應(yīng)用BIM技術(shù)來(lái)解決，即使項(xiàng)目并不涉及到有關(guān)綠色建筑的部分。調(diào)研結(jié)果也同樣顯示了綠色BIM從業(yè)者有較高的BIM經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)成熟度及深度。

3.3 BIM技術(shù)的專(zhuān)業(yè)程度

調(diào)研顯示，綠色BIM的從業(yè)者通常比那些沒(méi)有在它們的綠色建筑項(xiàng)目中應(yīng)用BIM的公司有較高的BIM技術(shù)水平，比如 48%的綠色BIM從業(yè)者認(rèn)為自己BIM技術(shù)達(dá)到高級(jí)或?qū)＜壹?jí)水平，而非綠色BIM從業(yè)者只有31%認(rèn)為自己達(dá)到這一水平，詳細(xì)調(diào)研結(jié)果見(jiàn)圖13。

圖12 BIM技術(shù)應(yīng)用的類(lèi)型

圖13 不同公司的BIM技術(shù)專(zhuān)業(yè)程度

3.4 公司級(jí)別的綠色建筑項(xiàng)目比較

相對(duì)于非綠色BIM公司，綠色BIM公司通常有較大份額的綠色建筑項(xiàng)目。而隨著綠色項(xiàng)目的深入，綠色BIM公司的綠色見(jiàn)解和方法也往往隨之提高。因此，調(diào)研結(jié)果也顯示了綠色BIM公司比非綠色BIM公司在應(yīng)用BIM技術(shù)方面有更高的深度，如圖14所示。

3.5 使用綠色BIM的時(shí)間

相對(duì)而言，綠色BIM還是一個(gè)新興的趨勢(shì)。新的使用者(少于兩年經(jīng)驗(yàn))和中等程度的使用者(兩年至五年的工作經(jīng)驗(yàn))處于大體相當(dāng)?shù)乃?，分別為48%和42%，而有較早使用經(jīng)驗(yàn)的公司(五年以上)僅占到10%的比例。按公司類(lèi)型來(lái)說(shuō)，建筑設(shè)計(jì)和工程咨詢公司應(yīng)用BIM技術(shù)較早，處于技術(shù)發(fā)展的前沿，但是建筑承包公司有更快速轉(zhuǎn)向綠色BIM技術(shù)的趨勢(shì)，調(diào)研結(jié)果詳見(jiàn)圖15。

圖14 公司級(jí)別綠色建筑項(xiàng)目比較

圖15 應(yīng)用BIM技術(shù)的時(shí)間

4 建筑物性能和能耗BIM模擬分析

4.1 分析使用的頻率

65%的綠色BIM從業(yè)者使用BIM模型進(jìn)行建筑總體性能模擬，而建筑能耗模擬則更為普遍(73%)。但是盡管這樣，大多數(shù)綠色BIM從業(yè)者仍然只在它們小部分的項(xiàng)目中實(shí)施綠色BIM，這顯示了公司是有選擇的實(shí)施綠色BIM技術(shù)，而不是大范圍的應(yīng)用在它們所有的項(xiàng)目中。其中一個(gè)潛在可能影響長(zhǎng)期使用綠色BIM技術(shù)因素是關(guān)于能源效率方面的公共政策。美國(guó)能源部正在嘗試著提供一個(gè)市場(chǎng)能夠接受的商業(yè)和住宅項(xiàng)目的綠色零能耗解決方案。通過(guò)提高能源使用效率和現(xiàn)場(chǎng)可再生能源的使用，建筑可以盡可能的高效利用能源并減少碳排放。此外，相關(guān)的建筑能耗效率的激勵(lì)機(jī)制還在持續(xù)尋求來(lái)自立法方面的支持。隨著公眾對(duì)建筑能耗的持續(xù)關(guān)注，綠色BIM的應(yīng)用還會(huì)得到持續(xù)的提升，詳細(xì)調(diào)研結(jié)果見(jiàn)圖16。

圖16 使用BIM進(jìn)行建筑性能模擬的調(diào)研

4.2 建筑能源性能模擬應(yīng)用類(lèi)型

由于建筑能耗的復(fù)雜性，建筑性能模擬及相關(guān)模擬類(lèi)型及應(yīng)用頻率顯示如下：

·照明和采光分析：74%

·整個(gè)建筑的能源使用：72%

·能源遵守守則：70%

·產(chǎn)品資質(zhì)的選擇：64%

·可再生能源：63%

·自然通風(fēng)分析：57%

調(diào)研顯示，非綠色BIM公司只有不到20%進(jìn)行上述能耗模擬分析，而最常見(jiàn)的是整個(gè)建筑的能源使用模擬，其次是照明和采光分析。

4.3 現(xiàn)有BIM工具的滿意度

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，有超過(guò)三分之一的綠色BIM從業(yè)者對(duì)現(xiàn)有的建筑性能模擬工具有非常高或較高的滿意度，另有一半的公司持中等程度的滿意度，而且持滿意態(tài)度的公司是持不滿意態(tài)度公司的兩倍左右，這也顯示了當(dāng)前BIM能耗模擬工具符合了業(yè)界的期望值。詳細(xì)調(diào)研結(jié)果如圖17所示。

4.4 在建筑能源性能模擬中不使用BIM的原因

調(diào)研分析，也有很多因素使公司不愿在它們的能源性能模擬項(xiàng)目中使用BIM技術(shù)，這些因素同時(shí)也同樣取決于公司的類(lèi)型。對(duì)建筑設(shè)計(jì)和工程咨詢公司而言，缺乏相關(guān)的分析工具或功能是它們不愿意采用BIM的主要原因 (占受訪者的48%)。對(duì)建筑承包商而言，最主要的原因是它們覺(jué)得沒(méi)有必要做能源分析(占受訪公司的58%)。其次，良好易用的BIM工具的缺乏也是一個(gè)重要影響因素(占受訪公司的26%)。另外，還有22%的受訪者表示它們現(xiàn)有的能耗模擬工具足以滿足要求，因而沒(méi)有必要使用BIM技術(shù)。調(diào)研結(jié)果相見(jiàn)圖18。

圖17 BIM用戶對(duì)模擬建筑能耗的BIM工具的滿意度

圖18 在建筑性能模擬中不使用BIM的原因

圖19 BIM建筑能耗分析的現(xiàn)狀和未來(lái)的趨勢(shì)

圖20 驗(yàn)證建筑綠色性能的重要性

4.5 BIM建筑能耗分析的現(xiàn)狀和未來(lái)的趨勢(shì)

在調(diào)研中，對(duì)建筑能耗模擬分析的現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)也做了研究，詳見(jiàn)圖19。 根據(jù)綠色BIM公司的反饋，80%的公司將會(huì)在未來(lái)的兩年內(nèi)對(duì)它們超過(guò)四分之一的項(xiàng)目進(jìn)行建筑能耗模擬，而現(xiàn)在僅有28%的公司達(dá)到這種程度。而根據(jù)非綠色BIM公司的反饋，低于20%的公司現(xiàn)在進(jìn)行建筑能耗模擬分析，然而，在兩年內(nèi)，預(yù)計(jì)有超過(guò)50%的公司將進(jìn)行能耗分析。因此，建筑能耗模擬預(yù)計(jì)在最近的兩年內(nèi)會(huì)有爆炸性的增長(zhǎng)。

5 監(jiān)測(cè)建筑性能：綠色運(yùn)營(yíng)和維護(hù)

5.1 驗(yàn)證建筑綠色性能的重要性

驗(yàn)證建筑性能是否符合綠色環(huán)保設(shè)計(jì)目標(biāo)是目前在綠色建筑項(xiàng)目中最重要的挑戰(zhàn)之一。64%綠色的BIM公司和59%非綠色BIM公司高度重視驗(yàn)證建筑性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)階段確定的目標(biāo)。事實(shí)上，有多達(dá)四分之一的綠色BIM公司說(shuō)他們會(huì)非常重視對(duì)建筑性能的驗(yàn)證。是否有能力驗(yàn)證建筑性能達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑設(shè)計(jì)和工程咨詢公司及業(yè)主征求綠色設(shè)計(jì)成果也有非常重要的意義。通過(guò)驗(yàn)證監(jiān)測(cè)的建筑性能和設(shè)計(jì)性能是否相符，建筑設(shè)計(jì)公司可以完善其綠色建筑策略，業(yè)主可以跟蹤量化他們的投資回報(bào)，這也可以引來(lái)更高水平的綠色建筑方面的投資。詳細(xì)調(diào)研結(jié)果見(jiàn)圖20。

5.2 理想的性能監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔

雖然大多數(shù)業(yè)者都認(rèn)為的監(jiān)測(cè)建筑性能是至關(guān)重要的，但是業(yè)界并沒(méi)有一個(gè)明確的如何確定檢測(cè)時(shí)間間隔的共識(shí)。這種一致性的缺乏反映了兩種思維方式：

1)建筑性能應(yīng)經(jīng)常監(jiān)測(cè)，以確保建筑達(dá)到綠色目標(biāo)；

2)建筑性能監(jiān)測(cè)應(yīng)考慮檢測(cè)成本，以最大限度地節(jié)約建筑運(yùn)營(yíng)成本。

理想建筑性能檢測(cè)時(shí)間間隔調(diào)研結(jié)果詳見(jiàn)圖21。

5.3 BIM 對(duì)建筑性能檢測(cè)的貢獻(xiàn)

超過(guò)一半的綠色BIM從業(yè)者(51%)認(rèn)識(shí)到了BIM技術(shù)在建筑運(yùn)營(yíng)階段監(jiān)測(cè)建筑性能方面的強(qiáng)大潛力。相比之下，只有2%的人認(rèn)為它沒(méi)有貢獻(xiàn)，14%認(rèn)為它并沒(méi)有很高的價(jià)值。根據(jù)2009年LEED的要求及華盛頓特區(qū)和紐約市最近通過(guò)的法規(guī)，建筑性能檢測(cè)正在強(qiáng)制推廣。而且其他的城市，如波士頓等，也正在考慮采取類(lèi)似的立法以鼓勵(lì)改善建筑的節(jié)能性能。鑒于這些因素和BIM的工具潛在強(qiáng)大貢獻(xiàn)，未來(lái)使用BIM的建筑性能監(jiān)測(cè)在將來(lái)有可能迎來(lái)急劇的增長(zhǎng)。

圖22 BIM對(duì)建筑性能檢測(cè)的貢獻(xiàn)調(diào)研

5.4 業(yè)主對(duì)BIM模型的認(rèn)知

鑒于客戶需求在推廣BIM應(yīng)用上的巨大影響力，多數(shù)建筑界業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為教育業(yè)主認(rèn)識(shí)到BIM模型所能帶來(lái)的好處是非常必要的，尤其在當(dāng)前業(yè)主大多低估了這些益處的情況下。通過(guò)向業(yè)主展示BIM帶來(lái)的不論是財(cái)務(wù)上好處或者在建筑交付以后運(yùn)營(yíng)和管理中帶來(lái)的益處，是進(jìn)一步廣泛推廣BIM在業(yè)內(nèi)應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵戰(zhàn)略，尤其是對(duì)綠色BIM而言。62%的綠色BIM公司認(rèn)為通過(guò)案例研究可以發(fā)現(xiàn)教育業(yè)主BIM認(rèn)知的迫切需要，55%的綠色BIM從業(yè)者也認(rèn)為如何使BIM和現(xiàn)有的建筑管理系統(tǒng)軟件相互兼容是影響業(yè)主采用BIM另外一個(gè)重要的影響因素。另外，更高的可用性，也是提高業(yè)主參與BIM的另一個(gè)關(guān)鍵因素。其他影響因素還包括制定相關(guān)的法規(guī)和法律(44%)，以及業(yè)主組織的配合(43%)。

現(xiàn)階段，提供給業(yè)主BIM模型來(lái)監(jiān)測(cè)建筑性能并不是業(yè)界通行的做法。在使用BIM完成綠色建筑項(xiàng)目的公司中，有42%的公司不提供模型，44%的公司提供給他們的業(yè)主BIM模型。然而，綠色BIM從業(yè)者要比非綠色BIM從業(yè)者更經(jīng)常的提供給業(yè)主BIM模型，這也反映了綠色建筑的業(yè)主能在更高的層次上參與到項(xiàng)目中。具體調(diào)研結(jié)果如圖23所示。

圖23 建筑公司向業(yè)主提供BIM模型比例的調(diào)研

6 BIM和綠色建材

盡管綠色建材數(shù)量和可用性逐年增加，但69%的受訪者仍表示在他們綠色項(xiàng)目的工作中尋找合適的綠色建材仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。幾乎所有的企業(yè)都認(rèn)為綠色建材對(duì)綠色建筑項(xiàng)目是非常重要的，尤其引人注目的是，19%的受訪公司認(rèn)為其重要性非常之高。在大多數(shù)情況下，重要性是隨著公司是否參與綠色BIM項(xiàng)目而相應(yīng)變化的。

全生命周期評(píng)估成為越來(lái)越重要的一項(xiàng)措施去評(píng)價(jià)建筑項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展性。雖然這一項(xiàng)評(píng)估措施可以和BIM鏈接在一起，然而目前來(lái)說(shuō)，只有很少的綠色BIM從業(yè)者在超過(guò)他們25%的項(xiàng)目中使用BIM進(jìn)行全生命周期評(píng)估。有47%的公司表示從來(lái)沒(méi)有將BIM和全生命周期評(píng)估鏈接到一起。但是，48%的 綠色BIM從業(yè)人員指出，使用BIM進(jìn)行生命周期評(píng)估是非常重要的，另有34%認(rèn)為達(dá)到了中等重要的程度。這一調(diào)研結(jié)果反映，行業(yè)的需求應(yīng)該會(huì)推動(dòng)BIM技術(shù)在這個(gè)領(lǐng)域的迅速成長(zhǎng)。詳細(xì)調(diào)研結(jié)果見(jiàn)圖24。

圖24 綠色建材對(duì)綠色建筑項(xiàng)目的重要性

7 BIM和LEED

LEED(Leadership in Energy and Environmental Design)是一個(gè)評(píng)價(jià)綠色建筑的工具，其宗旨是在設(shè)計(jì)中有效地減少環(huán)境和住戶的負(fù)面影響，規(guī)范一個(gè)完整、準(zhǔn)確的綠色建筑概念，同時(shí)防止建筑的濫綠色化。LEED由美國(guó)綠色建筑協(xié)會(huì)建立并于2003年開(kāi)始推行，在美國(guó)部分州和一些國(guó)家已被列為法定強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。目前隨著更多的設(shè)計(jì)和建造公司更深入的理解和應(yīng)用，LEED評(píng)級(jí)系統(tǒng)在建筑市場(chǎng)取得了巨大的增長(zhǎng)，比如，從2007年到2008年，LEED認(rèn)證的建筑增長(zhǎng)了78%；從2008年到2009年又增長(zhǎng)了38%。因此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)迫切需求更好的工具來(lái)更有效的幫助他們管理LEED認(rèn)證系統(tǒng)，這一需求也給市場(chǎng)帶來(lái)了新的機(jī)遇。

調(diào)研結(jié)果顯示(圖25)，當(dāng)前綠色BIM從業(yè)者對(duì)BIM技術(shù)相對(duì)于LEED評(píng)分系統(tǒng)中的作用做了如下評(píng)估：

1)42%的受訪者認(rèn)為該技術(shù)具有中高級(jí)的實(shí)用性；

2)38%的受訪者認(rèn)為處于在一個(gè)較低水平的實(shí)用性；

3)20%的受訪者則看不到它的價(jià)值。

另一方面，綠色BIM從業(yè)者對(duì)如何在LEED系統(tǒng)中利用BIM技術(shù)也持有不同的意見(jiàn)。目前，BIM工具已經(jīng)用于能源模擬，照明分析和其他相關(guān)的建筑能源使用因素，但很多綠色BIM的早期使用者并不將它用于其他LEED方面，比如建筑節(jié)水模型分析等，而這些模型既能提高LEED認(rèn)證要求的復(fù)雜程度，也能提高BIM技術(shù)功能上的改進(jìn)。此外，當(dāng)前用戶使用綠色BIM的方法也會(huì)導(dǎo)致一些受訪者報(bào)告說(shuō)BIM在LEED評(píng)分系統(tǒng)中的作用是較低的。例如，目前公司多是在項(xiàng)目結(jié)束后以后使用BIM模型來(lái)確定設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的影響，而不是在前期階段就將設(shè)計(jì)方案最佳化。

圖25 BIM模型在LEED評(píng)分系統(tǒng)中的作用

7.1 利用BIM模型實(shí)現(xiàn)LEED評(píng)分計(jì)算自動(dòng)化

目前，市場(chǎng)上還沒(méi)有較高程度的應(yīng)用BIM自動(dòng)化計(jì)算LEED評(píng)分的工具，盡管有近四分之一的受訪者表示他們有自己的自動(dòng)化系統(tǒng)。這可能和當(dāng)前LEED評(píng)分系統(tǒng)中BIM技術(shù)的應(yīng)用水平較低有關(guān)。然而，隨著綠色BIM實(shí)踐以及相應(yīng)的使用BIM計(jì)算LEED信用評(píng)分或確定建筑物將如何實(shí)現(xiàn)綠色性能標(biāo)準(zhǔn)的增加，這種利用BIM技術(shù)自動(dòng)化LEED評(píng)分的需求也會(huì)不斷增長(zhǎng)。圖26顯示了調(diào)研中有關(guān)使用BIM技術(shù)使LEED評(píng)分自動(dòng)化需求的結(jié)果。

圖26 使用BIM使LEED評(píng)分系統(tǒng)自動(dòng)化的程度

使用BIM進(jìn)行LEED評(píng)分計(jì)算面臨挑戰(zhàn)也在調(diào)研中得到了體現(xiàn)。有42%的公司表示不使用BIM進(jìn)行LEED信用評(píng)分的計(jì)算，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的工具更容易使用。另外36%的公司表示沒(méi)有這方面的需要，但是這也與這些公司參與綠色建筑項(xiàng)目的程度較低的事實(shí)一致的。受訪者還列舉來(lái)自于工具本身的具體挑戰(zhàn)，比如：

1)33%發(fā)現(xiàn)有缺少相關(guān)的工具。

2)28%認(rèn)為缺少的相應(yīng)的功能。

3)22%認(rèn)為模型過(guò)于復(fù)雜。

關(guān)于LEED信用計(jì)算BIM工具的價(jià)值，有多過(guò)

四分之三(76%)的受訪者認(rèn)為有很高或至少是中等的價(jià)值，這表明了這樣一個(gè)工具具有較高的市場(chǎng)需求。只有18%的人認(rèn)為其只具有很小的價(jià)值，非常少部分(6%)認(rèn)為這種工具沒(méi)有任何價(jià)值。值得注意的是，那些目前使用BIM模型計(jì)算LEED評(píng)分與那些還沒(méi)有使用的，在這種重要性的意見(jiàn)上沒(méi)有顯著的差異，這也顯示出了對(duì)使用BIM 自動(dòng)化LEED評(píng)分系統(tǒng)有著穩(wěn)定的市場(chǎng)需求。詳細(xì)調(diào)研結(jié)果見(jiàn)圖27。

8 BIM模型驅(qū)動(dòng)的建筑構(gòu)件預(yù)制

通過(guò)給建筑構(gòu)件預(yù)制廠商提供BIM模型來(lái)異地生產(chǎn)建筑構(gòu)件可以帶來(lái)很多綠色的益處，比如減少現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)時(shí)的建筑廢物的產(chǎn)生等。預(yù)制構(gòu)件也可以包含建筑里很多復(fù)雜的暖通空調(diào)和電氣系統(tǒng)。建筑構(gòu)件的預(yù)制還可有其他的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)麥格勞-希爾2009年報(bào)告，71%的BIM用戶認(rèn)為通過(guò)增加異地建筑構(gòu)件預(yù)制可以大大提高項(xiàng)目整體的投資回報(bào)率。此外，建筑構(gòu)件預(yù)制已經(jīng)證明其可以減少工程所需的時(shí)間，以及增加建筑項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的安全性。69%的 綠色BiM從業(yè)者認(rèn)為節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)是建筑模型預(yù)制的最主要的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。詳細(xì)的調(diào)研結(jié)果見(jiàn)圖28。

目前，多數(shù)綠色BIM公司和非綠色BIM公司要么不使用BIM模型驅(qū)動(dòng)建筑構(gòu)件預(yù)制或是在他們的項(xiàng)目中使用的比例很低。然而，根據(jù)他們的預(yù)測(cè)，在未來(lái)幾年內(nèi)，建筑模型預(yù)制會(huì)有更高的比例。根據(jù)調(diào)研，只有16%的綠色BIM公司和8%的非綠色BIM公司在其項(xiàng)目的50%以上應(yīng)用建筑構(gòu)件預(yù)制技術(shù)。然而，根據(jù)調(diào)研預(yù)計(jì)，在今后兩年內(nèi)，綠色BIM公司的比例將會(huì)將此比例提高到42%，而非綠色BIM公司也將會(huì)提高到29%。詳細(xì)的調(diào)研結(jié)果見(jiàn)圖29。

圖27 基于BIM的LEED評(píng)分工具的價(jià)值

圖28 使用BIM驅(qū)動(dòng)的建筑構(gòu)件預(yù)制的主要原因

9 綠色BIM案例分析

9.1 案例一 “通過(guò)集成設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)綠色創(chuàng)新：美國(guó)加州埃斯孔迪多市帕洛瑪醫(yī)療中心”

帕洛瑪醫(yī)療中心位于美國(guó)加州埃斯孔迪多市，建筑面積73.6萬(wàn)平方英尺，總造價(jià)6.12億美元，2007年開(kāi)始建造，預(yù)計(jì)到2012年完工，是美國(guó)醫(yī)療建筑綠色評(píng)定系統(tǒng)中的重點(diǎn)試點(diǎn)工程 (圖30)。帕洛瑪醫(yī)療中心的設(shè)計(jì)者們認(rèn)為，一個(gè)綠色醫(yī)院的概念應(yīng)該遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出能源和用水的節(jié)約。對(duì)他們來(lái)說(shuō)，一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)方案涉及到盡可能將自然融合在建筑物中。莫雷蒂，CO公司建筑師解釋說(shuō)：“該建筑的設(shè)計(jì)理念是盡可能的將自然融入一個(gè)原本是純粹技術(shù)驅(qū)動(dòng)的醫(yī)療建筑中?！睘榱藢?shí)現(xiàn)這一愿景，設(shè)計(jì)師讓每個(gè)樓層都有一個(gè)露臺(tái)花園，以及一個(gè)廣闊起伏的綠色屋頂，當(dāng)從病房樓眺望時(shí)，綠色的建筑和遠(yuǎn)山連成了一線。為了實(shí)現(xiàn)這一愿景，需要整個(gè)設(shè)計(jì)和施工團(tuán)隊(duì)及業(yè)主凝聚起來(lái)，而CO 公司的建筑師發(fā)現(xiàn) BIM在整合團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)其初始的綠色理念方面具有無(wú)與倫比的價(jià)值。

帕洛瑪醫(yī)療中心的設(shè)計(jì)始于2004年，在當(dāng)時(shí)利用BIM進(jìn)行設(shè)計(jì)還是相當(dāng)少見(jiàn)的。然而，在CO公司的建筑師們感到BIM是他們想要采取的堅(jiān)定的方向。據(jù)莫雷蒂說(shuō)：“我們相信BIM技術(shù)所能帶來(lái)的革命性的承諾。我們知道這個(gè)項(xiàng)目將要持續(xù)了很長(zhǎng)的時(shí)間，這也是我們幾乎不可能用老式的設(shè)計(jì)方法在今后完成這個(gè)項(xiàng)目?！绷硪粋€(gè)建筑師湯姆指出，CO公司同意他們采取BIM技術(shù)作為項(xiàng)目的解決方案在當(dāng)時(shí)看來(lái)是相當(dāng)冒險(xiǎn)的，他說(shuō)：“這是一個(gè)飛躍的信念，但卻是一個(gè)堅(jiān)定的信念。”

BIM的另一個(gè)主要理念是其能促進(jìn)設(shè)計(jì)的一體化。“當(dāng)我們談?wù)揃IM時(shí)，”建筑師莫雷蒂指出，“我們也在同時(shí)談?wù)撘惑w化設(shè)計(jì)。 BIM技術(shù)使項(xiàng)目綜合交付方式成為可行，并將其帶入到現(xiàn)實(shí)生活中?！彼麄冞€發(fā)現(xiàn)，BIM在整合團(tuán)隊(duì)還有好幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。首先它吸引了更多的公司，包括結(jié)構(gòu)、設(shè)備、環(huán)境、外墻、消防和建造等等，加入到設(shè)計(jì)進(jìn)程中來(lái)。另一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是在BIM也能幫助他們?cè)O(shè)計(jì)出可持續(xù)發(fā)展的建造方案。而對(duì)于CO公司的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)，綠色設(shè)計(jì)和最終的綠色建筑是強(qiáng)烈相互關(guān)聯(lián)的。 莫雷蒂指出，“你可以不用BIM而按照傳統(tǒng)的方式設(shè)計(jì)一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的建筑。但是你不能做到以一種真正的可持續(xù)發(fā)展的方式去設(shè)計(jì)和建造它，如根據(jù)美國(guó)LEED綠色建筑建造規(guī)范或美國(guó)醫(yī)療機(jī)構(gòu)綠色指南?！?/p>

圖29 BIM驅(qū)動(dòng)的建筑構(gòu)件預(yù)制的現(xiàn)狀和未來(lái)的趨勢(shì)

圖30 美國(guó)加州埃斯孔迪多市帕洛瑪醫(yī)療中心

BIM及其一體化設(shè)計(jì)的流程允許建筑師和整個(gè)團(tuán)隊(duì)分享他們的綠色愿景。莫雷蒂指出，“使用BIM帶來(lái)的設(shè)計(jì)的透明化增加了綠色建筑理念成功的機(jī)會(huì)。綠色理念可以在資金及其他風(fēng)險(xiǎn)下存活下來(lái)，是因?yàn)槊總€(gè)人通過(guò)BIM技術(shù)理解和信任這種理念?！睂?duì)建筑師來(lái)說(shuō)，一個(gè)令他們吃驚的因素，可能與直覺(jué)相反，使用BIM的一體化設(shè)計(jì)的方法反而增強(qiáng)了建筑師的重要性。莫雷蒂指出，“BIM使建筑師處于一個(gè)重要的位置，他們將引領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，并向團(tuán)隊(duì)解釋什么才是壓倒一切的設(shè)計(jì)理念和目標(biāo)。那些舊的方法則相反，建筑承包商拿到建筑師的設(shè)計(jì)方案后可能先自己進(jìn)行詮釋?zhuān)疫@種詮釋也不一定正確，這就迫使我們需要花很大的精力去解釋說(shuō)明自己的設(shè)計(jì)?！?/p>

對(duì)帕洛瑪醫(yī)療中心來(lái)說(shuō)，屋頂?shù)木G化是實(shí)現(xiàn)其綠色設(shè)計(jì)理念的一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)，從病房樓可以俯瞰診療樓連綿起伏的綠色屋頂融入周?chē)淖匀幻谰爸小５俏蓓斠彩亲罹哂刑魬?zhàn)性的設(shè)計(jì)元素之一，因?yàn)樗婕暗匠L(zhǎng)跨距的設(shè)計(jì)，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)能最大限度調(diào)整空間布局的無(wú)柱的自由手術(shù)區(qū)。另外，由于醫(yī)療技術(shù)的飛速發(fā)展，這種空間布局的靈活性也是非常重要的，可以保證建筑在未來(lái)的最大限度的自由性。這在本質(zhì)上也是符合綠色建筑理念的，因?yàn)殪`活的空間布局可以最大程度的減少未來(lái)的拆遷和重建。然而，要完成這樣一個(gè)大跨度空間起伏屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)工作，需要整個(gè)團(tuán)隊(duì)的投入。莫雷蒂指出，屋頂初始設(shè)計(jì)方案是雙向桁架體系，但是經(jīng)過(guò)鋼結(jié)構(gòu)分包商使用BIM所做的分析，決定采用單向桁架系統(tǒng)，這既節(jié)省材料，時(shí)間和金錢(qián)，也不影響建筑結(jié)構(gòu)的完整性。通過(guò)屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)，展示了團(tuán)隊(duì)使用BIM技術(shù)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)的力量。

另外，BIM及其一體化設(shè)計(jì)的理念也允許這一項(xiàng)目充分利用建筑構(gòu)件預(yù)制的技術(shù)。帕洛瑪醫(yī)療中心是美國(guó)第一個(gè)100%預(yù)制所有管道的醫(yī)療建筑。通過(guò)建筑構(gòu)件預(yù)制，實(shí)現(xiàn)了人工和建材利用效率的提高，以及減少了建筑垃圾，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)將其歸功于BIM的力量。在帕洛瑪醫(yī)療中心項(xiàng)目上取得巨大成功以后，CO公司目前只使用BIM進(jìn)行他們未來(lái)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。莫雷蒂指出，“我們目前的設(shè)計(jì)流程都是先使用BIM進(jìn)行建模，然后和整個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行分享、溝通和合作。”

9.2 案例二：“超高層建筑中綠色構(gòu)想：中國(guó)上海中心大廈”

上海中心大廈，作為中國(guó)最高的建筑之一，代表著中國(guó)的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)。總建筑面積640萬(wàn)平方英尺，樓高128層，建于2008年11月，預(yù)計(jì)2014年竣工，是LEED認(rèn)證最高級(jí)別綠色建筑。其引人注目的螺旋式玻璃幕墻設(shè)計(jì)及大廈整體展現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的綠色性能，都展示中國(guó)人對(duì)未來(lái)的美好憧憬(圖31)。

圖31 上海中心大廈

從設(shè)計(jì)伊始，業(yè)主(上海中心大廈建設(shè)發(fā)展有限公司)和設(shè)計(jì)方(金斯勒公司)就意識(shí)到利用BIM和集成設(shè)計(jì)的理念是解決上海中心大廈復(fù)雜結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)組織國(guó)際化設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，以及實(shí)現(xiàn)大廈綠色目標(biāo)必不可少的方法。該大廈是由九個(gè)彼此堆疊在頂部的圓柱形建筑體構(gòu)成，并由此形成個(gè)九個(gè)環(huán)繞的公共區(qū)域。另外，大廈還采用了雙層玻璃幕墻與三角形外墻幕墻圍成的圓形內(nèi)幕墻結(jié)構(gòu)。第二層幕墻在上升過(guò)程中逐漸旋轉(zhuǎn)，形成螺旋式結(jié)構(gòu)，這一設(shè)計(jì)對(duì)于大廈的可持續(xù)發(fā)展性是非常必要的，因?yàn)樗梢詼p少風(fēng)荷載并協(xié)助大廈雨水的收集。

邁克爾·康坎農(nóng)(金斯勒公司項(xiàng)目協(xié)調(diào)總監(jiān))指出：“使用BIM技術(shù)進(jìn)行上海中心大廈的設(shè)計(jì)，可以有助于我們更清楚地了解整個(gè)項(xiàng)目的工作范圍。雙層玻璃幕墻的特殊設(shè)計(jì)只有在三維立體視圖中才能明白其中的細(xì)微差別。”事實(shí)上，克里斯托弗·陳，金斯勒公司設(shè)計(jì)總監(jiān)認(rèn)為，BIM技術(shù)可以賦予金斯勒設(shè)計(jì)出更復(fù)雜的幕墻結(jié)構(gòu)的能力。克里斯托弗·陳進(jìn)一步解釋說(shuō)，BIM技術(shù)使設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)造型復(fù)雜的雙層幕墻結(jié)時(shí)更順暢和快捷，也同時(shí)節(jié)約了成本。而且，在建造方面，BIM模型的數(shù)據(jù)也支持設(shè)計(jì)師更好和玻璃幕墻生產(chǎn)廠商進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)。上海中心大廈的獨(dú)特設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖32。

BIM技術(shù)也允許整個(gè)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)共同為實(shí)現(xiàn)綠色愿景而努力，團(tuán)隊(duì)內(nèi)部各成員都可以使用創(chuàng)建的可視化BIM模型來(lái)共享溝通信息?？死锼雇懈ァり愔赋?，BIM工具使團(tuán)隊(duì)協(xié)作的過(guò)程更加精簡(jiǎn)高效。在以前的國(guó)際項(xiàng)目合作中，他記得“圖紙被運(yùn)來(lái)回運(yùn)去，不停地評(píng)論和轉(zhuǎn)發(fā)，這真是一場(chǎng)噩夢(mèng)。”而在這個(gè)項(xiàng)目中，BIM驅(qū)動(dòng)的數(shù)字工作流程取代了這個(gè)繁瑣的過(guò)程?？死锼雇懈ァり愡€指出：“這不只是減少了碳排放，而且還節(jié)省了大量的時(shí)間和金錢(qián)，在這個(gè)時(shí)代，還有哪個(gè)不想要這個(gè)呢？”

無(wú)論是設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還是業(yè)主都認(rèn)為加大BIM的投入是值得的。顧建平(公司董事和總經(jīng)理)和葛青(設(shè)計(jì)總監(jiān))都主張通過(guò)優(yōu)先在他們的項(xiàng)目中使用BIM，因?yàn)锽IM可以允許他們和設(shè)計(jì)及施工團(tuán)隊(duì)更緊密的合作，“計(jì)劃、協(xié)調(diào)和控制工作的各個(gè)方面?！彼麄冞€預(yù)期BIM在施工完成以后，在大廈今后日常運(yùn)行中扮演一個(gè)重要的角色，“我們將充分利用BIM模型，優(yōu)化建筑運(yùn)行方案、設(shè)備管理、資產(chǎn)管理和應(yīng)急管理，以實(shí)現(xiàn)最大的回報(bào)。”

此外，使用BIM技術(shù)是實(shí)現(xiàn)大廈的LEED認(rèn)證和中國(guó)綠色建筑三星認(rèn)證的一個(gè)關(guān)鍵因素。BIM不僅創(chuàng)造一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的超高層建筑，也能夠通過(guò)很多的綠色元素顯著的節(jié)省了成本。如上所述，通過(guò)BIM設(shè)計(jì)的大廈復(fù)雜的結(jié)構(gòu)外形有助于實(shí)現(xiàn)綠色建筑的功能，包括雨水收集和利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)。另外最重要的一個(gè)是在施工中建材的節(jié)約。通過(guò)BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠設(shè)計(jì)出大廈的最有效結(jié)構(gòu)形式，比如當(dāng)前外部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以降低約24%的風(fēng)力載荷，這種荷載的減少使得用更少的鋼材達(dá)到建筑設(shè)計(jì)的剛度要求，這樣節(jié)省能源以及建筑材料，尤其考慮到鋼是能耗較高的一種建筑材料。像金斯勒公司設(shè)計(jì)師指出，“每降低5%的風(fēng)力荷載，可以帶來(lái)大約一千兩百萬(wàn)美元的成本的節(jié)約。”另外，通過(guò)將供應(yīng)商納入早期的設(shè)計(jì)過(guò)程也可以節(jié)省材料和創(chuàng)造價(jià)值，同時(shí)讓業(yè)主最大限度地減少為該項(xiàng)目特別定制建筑構(gòu)件或其他設(shè)備產(chǎn)品。克里斯托弗·陳還指出，BIM技術(shù)也可以幫助上海大廈實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，更好的達(dá)到LEED標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖32 上海中心大廈獨(dú)特的幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖33 美國(guó)食品和藥物管理局總部實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目

9.3 案例三：“克服大型項(xiàng)目BIM的挑戰(zhàn)及提高建筑能源利用效率：美國(guó)食品和藥物管理局總部實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目”

美國(guó)食品和藥物管理局總部實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目位于美國(guó)馬里蘭州銀泉市。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)面積包括42萬(wàn)平方英尺的實(shí)驗(yàn)室，72萬(wàn)平方英尺的辦公室及92萬(wàn)平方英尺的停車(chē)樓。預(yù)計(jì)2010年8月開(kāi)始施工，2013年11月竣工。該項(xiàng)目被評(píng)定為L(zhǎng)EED銀級(jí)綠色項(xiàng)目。從1996年開(kāi)始，該項(xiàng)目就在籌劃中，由KlingStubbins和RTKL兩個(gè)公司共同負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)工作。在KlingStubbins近年來(lái)參與到應(yīng)用BIM的工程項(xiàng)目以后，公司設(shè)計(jì)主管，卡巴雷羅決定將BIM運(yùn)用于這一大型的項(xiàng)目中。盡管卡巴雷羅并不懷疑BIM是完成這個(gè)項(xiàng)目正確的方法，但是他說(shuō)：“坦白講，我開(kāi)始并不認(rèn)為BIM可以應(yīng)付如此規(guī)模的項(xiàng)目，但是事實(shí)上，BIM的效果非常好?！?/p>

對(duì)于如此大規(guī)模的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)(超過(guò)一百萬(wàn)平方英尺)，整個(gè)項(xiàng)目只創(chuàng)建一個(gè)BIM模型是幾乎不可能的。因此，KlingStubbins團(tuán)隊(duì)決定創(chuàng)建多個(gè)BIM模型。卡巴雷羅估計(jì)，會(huì)有多達(dá)12至20個(gè)BIM設(shè)計(jì)模型需要?jiǎng)?chuàng)建。他指出，“BIM傾向于在一臺(tái)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中存儲(chǔ)整個(gè)建筑的模型信息，從而使計(jì)算機(jī)能夠理解建筑整體是什么樣子的，但此類(lèi)規(guī)模的項(xiàng)目的復(fù)雜性使得單個(gè)的計(jì)算機(jī)在運(yùn)算能力無(wú)法做到這一點(diǎn)?！币虼?，去解決這一挑戰(zhàn)，一個(gè)最重要的策略就是保持模型中的組件越簡(jiǎn)單越好。他還描述了通過(guò)另一個(gè)大型項(xiàng)目獲得的經(jīng)驗(yàn)，他們了解到，即使是一個(gè)很小的三維元素，但是當(dāng)它被復(fù)制了1000倍，就可以使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)崩潰。他說(shuō)， “在一個(gè)小項(xiàng)目，這是一個(gè)完全正常的事情，但在一個(gè)非常大的項(xiàng)目，你會(huì)因?yàn)橛?jì)算機(jī)處理內(nèi)存的限制而簡(jiǎn)化模型中的每一個(gè)元素。”

KlingStubbins也指出，對(duì)于如此大規(guī)模的項(xiàng)目，在每個(gè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)或每個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)設(shè)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的數(shù)字設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)員是非常有益處的，因?yàn)闆](méi)有人能保證或者相信一個(gè)人可以將項(xiàng)目的一切都很正確的創(chuàng)建在模型中。擁有數(shù)字化設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)員，可以使得整個(gè)建模過(guò)程更加快捷順暢。鑒于在如此大規(guī)模的項(xiàng)目上部署B(yǎng)IM技術(shù)時(shí)面臨的挑戰(zhàn)，卡巴雷羅承認(rèn)，有時(shí)他想知道“為什么我們把自己通過(guò)這樣的痛苦?！钡?，他覺(jué)得他的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在已經(jīng)習(xí)慣于BIM技術(shù)。 “如果我問(wèn)他們，下一個(gè)項(xiàng)目你必須回到舊的二維設(shè)計(jì)，我認(rèn)為他們會(huì)反抗，可能要去其他地方找一份工作?！?/p>

卡巴雷羅還指出在設(shè)計(jì)的早期過(guò)程應(yīng)用BIM技術(shù)可以使團(tuán)隊(duì)從建筑整體的考量上做出明智的決策，也可以以后細(xì)化到具體的建筑某個(gè)設(shè)計(jì)元素進(jìn)行優(yōu)化。他還介紹了在這個(gè)項(xiàng)目上他們是在BIM里如何構(gòu)建整個(gè)建筑模型的，他說(shuō)：“我們即使沒(méi)有絕對(duì)地將建筑的每一個(gè)元素都在創(chuàng)建到BIM的模型里，但是，也是非常接近這一目標(biāo)了，可以說(shuō)已經(jīng)達(dá)到了真正的極限 ?！笨ò屠琢_解釋說(shuō)，他們?cè)谠缙诘脑O(shè)計(jì)過(guò)程中還進(jìn)行了建筑耗能的分析，而這些初步的分析結(jié)果又可以引導(dǎo)未來(lái)細(xì)化的設(shè)計(jì)。比如，他描述了他們?nèi)绾卫帽容^快速的能量模型來(lái)理解不同的建筑的位置，形式和建造方式給建筑耗能帶來(lái)的影響，這樣有利于早期的設(shè)計(jì)決策。而且，由于設(shè)計(jì)上延續(xù)。這些早期的能源模型也會(huì)融入到最后的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中。但是盡管了解到BIM在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)上發(fā)揮了巨大的作用，卡巴雷羅還是表示他也看到了BIM的缺陷，因?yàn)樵诔跗谠O(shè)計(jì)中，所有的能源分析BIM模型都是相對(duì)簡(jiǎn)單的。他表示希望今后必須創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)立的詳細(xì)的BIM節(jié)能模型，這樣才能充分的整合能源模擬結(jié)果到設(shè)計(jì)過(guò)程中，從而真正實(shí)現(xiàn)一個(gè)最佳的建筑節(jié)能方案。

譯者注

[1]文章所示觀點(diǎn)僅代表原著作者，與譯者及出版社無(wú)關(guān)。譯者對(duì)原文略有刪減，不承擔(dān)翻譯中的任何錯(cuò)誤，遺漏，或表達(dá)不當(dāng)引起的責(zé)任。任何人士或企業(yè)需自行承擔(dān)使用翻譯內(nèi)容的風(fēng)險(xiǎn)。原文請(qǐng)參考如下信息：“Green BIM: How Building Information Modeling is Contributing to Green Design and Construction” https://www.wbdg.org/pdfs/mhc_smartmarket_rep2010.pdf

[2]麥格勞-希爾建筑公司，是麥格勞-希爾集團(tuán)的一部分，致力于在整個(gè)設(shè)計(jì)和建筑行業(yè)鏈接人，項(xiàng)目和產(chǎn)品，服務(wù)于業(yè)主，建筑師，工程師，總承包商，分包商，建筑產(chǎn)品制造商，供應(yīng)商，經(jīng)銷(xiāo)商，分銷(xiāo)商和相關(guān)市場(chǎng)。憑借一個(gè)多世紀(jì)的可靠和值得信賴的來(lái)源，麥格勞-希爾公司一直保持在北美的建設(shè)項(xiàng)目和產(chǎn)品信息，計(jì)劃和規(guī)范，行業(yè)資訊，市場(chǎng)研究，以及行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和預(yù)測(cè)的方面保持領(lǐng)先。近年來(lái)，麥格勞-希爾建筑更成為可持續(xù)性和互操作性等關(guān)鍵領(lǐng)域以及行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。要了解更多信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)www.construction.com。

[3]美國(guó)Leadership in Energy and Environmental Design(LEED)綠色建筑認(rèn)證，是美國(guó)綠色建筑委員會(huì)U.S Green Building Council建立并推行的“綠色建筑評(píng)估體系”，LEED主要為建筑及社區(qū)提供第三方的認(rèn)證。 建筑或社區(qū)若在節(jié)能、節(jié)水、減少二氧化碳排放、提高室內(nèi)生活品建筑的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。材質(zhì)及節(jié)能方面有突出的性能，則有機(jī)會(huì)獲得LEED認(rèn)證。

[4]綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度節(jié)約資源，節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材 、保護(hù)環(huán)境和減少污染，提供健康適用、高效使用，與自然和諧共生的建筑。各國(guó)也競(jìng)相推出“綠色建筑”來(lái)保護(hù)地球。

Abstract:Green Building; Green BIM; Sustainability Design; LEED

Green BIM—How Building Information Modeling is Contributing to Green Design and Construction

Harvey Bernstein, Stephen Jones, Michele Russo

(McGraw-HillConstruction,NewYork10020,theUnitedStates)

Recently, green buildings and green BIM have become the new focus in the Architecture, Engineering and Construction (AEC) industry. All of BIM users are expecting to implement BIM tools at the higher level to meet the sustainability goal of green buildings. In this regard, McGraw-Hill Construction conducted the 2010 Green BIM study for 494 AEC companies around the United States. This report explores how firms that use BIM on green projects and have found that it has improved project outcomes. It examines what drives them to practice Green BIM and how many of them are employing specific tools, and measures their satisfaction with those tools. It also compares those Green BIM firms to BIM users not currently using BIM for green projects, and examines how many of these non-Green BIM companies expect to employ Green BIM in the future and which tools they expect to be most useful to them in meeting sustainability goals. The report offers a glimpse into how the growing green market can be a major force in driving the overall adoption of BIM as the usefulness of BIM for green work becomes more widely known in the industry.

哈維·伯恩斯坦，LEED 認(rèn)證專(zhuān)家，在工程和建筑行業(yè)工作超過(guò)30年。目前，他負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)麥克勞-希爾建筑公司的研究和分析小組，主要研究工作包括綠色建筑，BIM，互操作性，及建筑領(lǐng)域創(chuàng)新研究。 斯蒂芬·瓊斯, 在麥克勞-希爾建筑公司中專(zhuān)門(mén)從事BIM，互操作性和集成項(xiàng)目交付以及發(fā)展與大公司建立技術(shù)同盟等方面工作。瓊斯擁有霍普金斯大學(xué)學(xué)士學(xué)位和賓州大學(xué)沃頓商學(xué)院工商管理碩士學(xué)位。 米歇爾·羅素，LEED 認(rèn)證專(zhuān)家，15年來(lái)一直致力于環(huán)境政策的工作。她負(fù)責(zé)幫助麥克勞-希爾建筑公司更多的參與到綠色建筑項(xiàng)目中來(lái)。羅素在加入麥克勞-希爾建筑公司此之前，她曾擔(dān)任美國(guó)海灘清潔理事會(huì)執(zhí)行主任和美國(guó)聯(lián)邦污染防治圓桌會(huì)議副主任。羅素?fù)碛锌的螤柎髮W(xué)學(xué)士學(xué)位和哈佛大學(xué)公共政策碩士學(xué)位。

TU201·5；TU17

E

1674-7461(2015)02-0020-17