(中國水利水電科學(xué)研究院，北京 100038)

進入21世紀(jì)，特別是黨的十九大勝利召開后我國進入社會主義新時代，“十三五”規(guī)劃提出“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的五大發(fā)展理念已深入人心，以提高建筑物資源和能源利用效率，降低建筑物對自然環(huán)境的污染排放物為目標(biāo)的綠色建筑理念已成為政府及全行業(yè)的關(guān)注重點。BIM技術(shù)在降低建筑項目全壽命周期能耗，改善與提升可持續(xù)綠色建筑全壽命周期實施績效等方面逐步發(fā)揮出巨大潛能。本文基于BIM技術(shù)與綠色建筑相關(guān)內(nèi)涵，從綠色建筑的設(shè)計和相關(guān)案例角度分析了BIM技術(shù)與綠色建筑全壽命周期管理的適配性和可能性，并就現(xiàn)階段BIM技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用提出了相關(guān)建議。

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是一種具有提升創(chuàng)新、設(shè)計和施工效率的全新理念技術(shù)，對踐行我國可持續(xù)綠色建筑發(fā)展具有重要意義。BIM技術(shù)包含建筑信息模型技術(shù)(Building Information Model)、建筑信息建模技術(shù)(Building Information Modeling)、建筑信息管理技術(shù)(Building Information Management)三個相互聯(lián)系卻又相互獨立的功能模塊。其基本內(nèi)涵包括：(1)從靜態(tài)的角度來說，BIM 是一個融合所有信息的數(shù)字化模型。利用該模型可實現(xiàn)虛擬仿真以及信息共享，即建筑信息模型，稱為BIM模型。(2)從動態(tài)的角度來說，BIM 是一個不斷更新、輸入與提取信息的行為過程。在這個過程中，模型逐漸被完善以滿足各方需求，即建筑信息建模，稱為BIM 建模。(3)從管理的角度來說，BIM 提供了一個透明化、協(xié)同化的工作環(huán)境，便于信息共享與集成管理，及時找出問題所在，做出正確決策，提高管理效率，即建筑信息管理，稱為BIM 管理。BIM 技術(shù)為綠色建筑的全壽命周期管理提供信息集成化管理的工具，為綠色建筑提供數(shù)據(jù)和技術(shù)上的支持，既保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，又為不同參與方的協(xié)同與創(chuàng)新提供了開放性的信息集成，能夠顯著提高綠色建筑設(shè)計、分析、施工等方面的效率和質(zhì)量。

2 BIM技術(shù)結(jié)合綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用研究[1]

《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50378-2014)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)體系由節(jié)地與室外環(huán)境、節(jié)能與能源利用、節(jié)水與水資源利用、節(jié)材與材料資源利用、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量、施工管理和運行管理7類指標(biāo)組成。每類指標(biāo)均包括控制項和評分項，評分項總分為100分。為鼓勵綠色建筑技術(shù)創(chuàng)新及推動我國節(jié)能型產(chǎn)品應(yīng)用，還統(tǒng)一設(shè)置了加分項。綠色建筑評價按總得分確定評價等級，總得分為各指標(biāo)加權(quán)得分與加分項附加得分之和。3個等級的綠色建筑均應(yīng)滿足本標(biāo)準(zhǔn)所有控制項要求，且每類指標(biāo)的評分項得分不應(yīng)低于40 分。以下從《標(biāo)準(zhǔn)》的七大指標(biāo)角度來探討B(tài)IM 技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用。

2.1 節(jié)地與室外環(huán)境

該指標(biāo)有項目選址、場地安全、節(jié)約利用土地、光污染、環(huán)境噪聲、人行通道無障礙等方面的要求。合理利用BIM技術(shù)，可對建筑場地周圍環(huán)境及建筑物空間進行模擬分析，從而得出最合理的場地規(guī)劃、交通物流組織、建筑物及大型設(shè)備布局等方案； 另外通過日照、通風(fēng)、噪聲等分析與仿真工具，可以協(xié)助管理人員有效優(yōu)化與控制光、噪聲、水等污染源。

2.2 節(jié)能與能源利用

該指標(biāo)包括優(yōu)化設(shè)計、圍護結(jié)構(gòu)熱工性能、通風(fēng)與供暖系統(tǒng)、節(jié)能電氣設(shè)備、照明功率等方面的要求。將專業(yè)建筑性能分析軟件導(dǎo)入BIM模型，優(yōu)化設(shè)計建筑的形體、朝向、樓距、墻窗比等，并進行能耗、熱工等分析，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整設(shè)計參數(shù)，達到對自然能源的較高的利用率，減小能耗，節(jié)約能源的效果。

2.3 節(jié)水與水資源利用

該指標(biāo)中對管網(wǎng)漏損、建筑平均日用水量、合理利用非傳統(tǒng)水源等方面做了相關(guān)規(guī)定和評分標(biāo)準(zhǔn)。利用BIM技術(shù)虛擬施工，可在室外埋地下管道時采取有效措施避免碰撞或沖突導(dǎo)致的管網(wǎng)漏損； 在BIM動態(tài)數(shù)據(jù)庫中，可清晰地了解建筑物的日用水量，及時找出用水損失過多的原因； 利用BIM模型統(tǒng)計雨水采集數(shù)據(jù)，根據(jù)此數(shù)據(jù)庫確定不同地貌和材質(zhì)對徑流系數(shù)的影響，充分利用非傳統(tǒng)水源。

2.4 節(jié)材與材料資源利用

該指標(biāo)對材料的強度、耐久性、可循環(huán)利用以及擇優(yōu)選擇建筑形體等方面做了相關(guān)的評分標(biāo)準(zhǔn)。在BIM模型中輸入材料的信息，對材料從制作或出庫到使用情況的全過程進行動態(tài)跟蹤，從而了解材料的去向，避免浪費； 利用BIM技術(shù)強大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析功能，預(yù)估材料的用量，優(yōu)化材料的分配； 借助BIM模型分析并控制材料的性能，使其在成本范圍內(nèi)更接近綠色目標(biāo)； 通過BIM技術(shù)進行沖突和碰撞檢測，避免了因遇到?jīng)_突而返工所造成的材料浪費。

2.5 室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量

該指標(biāo)包括室內(nèi)噪聲、隔聲性、采光、戶外視野、通風(fēng)、空氣質(zhì)量等方面的內(nèi)容。在BIM模型中，通過改變門窗的位置、大小、方向等，檢測室內(nèi)的空氣流通狀況，判斷是否對空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響； 通過噪聲和采光分析，判斷室內(nèi)隔音效果和光線是否達到要求； 通過調(diào)整樓間距或者朝向，改善室內(nèi)的戶外視野。將相關(guān)軟件導(dǎo)入BIM可視化模型進行模擬分析，優(yōu)化設(shè)計方案，使室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量達到最佳效果。

2.6 施工管理

該指標(biāo)包括制訂施工節(jié)能方案、嚴(yán)格控制設(shè)計文件變更、土建裝修一體化等內(nèi)容。在施工中，BIM 技術(shù)主要應(yīng)用在沖突檢測、模擬施工、計算工程量以及造價管理四個方面。沖突檢測可以避免不必要的返工，在一定程度上控制設(shè)計文件的變更。模擬施工可優(yōu)化設(shè)備、材料、人員的分配等施工現(xiàn)場的管理，減少因施工流程不當(dāng)造成的損失。通過BIM模型中記載的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和材料的詳細信息，既可快速計算出工程量，又可對構(gòu)件進行精確加工。在BIM進度模型的基礎(chǔ)上導(dǎo)入造價軟件，可控制成本和施工進度，統(tǒng)籌安排資源，節(jié)約能源。

2.7 運營管理

該指標(biāo)要求定期檢查、調(diào)試公共設(shè)備設(shè)施，應(yīng)用信息化手段進行物業(yè)管理、設(shè)備設(shè)施、能耗檔案的記錄等。BIM模型整合并傳遞建筑全壽命周期的信息，滿足運營管理階段對信息的需求。通過BIM模型可迅速定位建筑出問題的部位，獲得相關(guān)構(gòu)件的信息，實現(xiàn)快速高效維修，并記錄維修情況。BIM技術(shù)可實現(xiàn)對建筑的相關(guān)設(shè)備設(shè)施的使用情況及性能進行實時跟蹤和監(jiān)測，可實現(xiàn)全方位、無盲區(qū)管理； 同時，BIM技術(shù)可以記錄并控制建筑能耗，進行能耗分析。

3 BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 對綠色建筑設(shè)計方案的優(yōu)化管理

建筑項目的設(shè)計工作是項目建設(shè)的核心和關(guān)鍵。數(shù)據(jù)顯示建筑項目前期的設(shè)計工作對項目投資影響占到80%以上，因此對項目進行優(yōu)化設(shè)計時降低項目投資成本是關(guān)鍵。BIM技術(shù)可以方便設(shè)計師們對建筑模型進行優(yōu)化設(shè)計。通過BIM模型將設(shè)計方案以三維圖案的形式顯示，方便對設(shè)計方案的理解和觀察，提高不同專業(yè)的溝通效率，減少設(shè)計過程中出現(xiàn)的設(shè)計錯誤和疏漏，有效控制項目的成本。例如對于大型公共建筑項目的管線碰撞問題，運用BIM技術(shù)可有效解決管線和建筑之間的信息關(guān)聯(lián)、精確定位管線走向，從而達到管線的最優(yōu)化設(shè)計。

3.2 提高綠色建筑能源材料的利用效率

BIM技術(shù)能將建筑設(shè)計完整的呈現(xiàn)出來，準(zhǔn)確的記錄和描述建筑信息，有助于完善建筑設(shè)計，向綠色建筑設(shè)計的道路發(fā)展。綠色建筑提倡與自然和諧共生，強調(diào)減少污染和保護生態(tài)環(huán)境，為住戶提供一個舒適、使用率高的空間，滿足居民對高質(zhì)量建筑和高品質(zhì)生活的需求，通過BIM技術(shù)權(quán)衡建筑材料在一定的環(huán)境下使用和消耗量，需要參考建筑的大小、形態(tài)、朝向等數(shù)據(jù)，在BIM技術(shù)得出的參考數(shù)據(jù)中計算所需的材料大小和材料數(shù)量，進一步細分計算還需要考慮材料的品牌與質(zhì)量。

3.3 提高綠色建筑室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量

綠色建筑房屋設(shè)計也是建筑設(shè)計的重中之重，從朝向、采光、地域、氣候情況等角度綜合考慮進行設(shè)計，比如采光，國家規(guī)定住宅建筑的日照不得小于2小時，所以室內(nèi)光照時間和窗戶使用的材料也是計入建筑設(shè)計中的。如果是熱反射玻璃反熱度較高，就可能影響到周邊居住環(huán)境，窗戶材料的選擇的重點不是為了遮光，而是為了更好地調(diào)節(jié)光線，以便保證室內(nèi)光線與溫度能更平穩(wěn)，同時滿足室內(nèi)采光的要求，充分利用太陽光線，從而改善室內(nèi)光線。自然采光是最節(jié)能的方法，采光還可以通過人工照明的方式，即室內(nèi)燈具位置的設(shè)計，不同位置的安裝燈具，對室內(nèi)光線都會有不一樣的照明效果，通過BIM技術(shù)不斷的調(diào)節(jié)，將燈具安裝在最科學(xué)的位置，做到環(huán)保節(jié)能，減少光污染，提高室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。

4 BIM技術(shù)結(jié)合某綠色建筑工程案例分析及相關(guān)建議

4.1 工程概況[2]

某綠色建筑工程項目主要功能包括展廳、臨時展廳、兒童樂園、科普教室、科技實驗室、報告廳、穹幕、巨幕、4D 動感演示廳、辦公會議、餐飲及配套附屬用房等，建筑地下1層，地上4層，局部有夾層。總建筑面積58 995m2，建筑高度49.6m，其中地下建筑面積13 955m2，地上建筑面積45 000m2。該項目應(yīng)用BIM技術(shù)后提高了項目整體的施工質(zhì)量以及工作效率，從而減少了后續(xù)施工期間的返工，保障了施工周期，節(jié)約了項目資金。

4.2 BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的具體應(yīng)用

4.2.1 節(jié)約能源及利用能源

節(jié)約能源和利用能源在評價綠色建筑的標(biāo)準(zhǔn)中是一項十分重要的內(nèi)容。通過建立一個可視化的建筑三維BIM模型引入分析能量消耗的軟件，或者轉(zhuǎn)換格式引入分析能量消耗的軟件，并在相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H氣候氣象數(shù)據(jù)，對模擬的結(jié)果作一個科學(xué)合理的調(diào)整或優(yōu)化建筑維護結(jié)構(gòu)和設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。此外，通過BIM 技術(shù)可以分析室外太陽輻射的分布區(qū)和太陽輻射強度。因此，在用于優(yōu)化和完善太陽能設(shè)備的設(shè)計方面，可最大程度實現(xiàn)對可再生資源的科學(xué)利用。

4.2.2 提高材料的利用效率

綠色建筑的建筑材料應(yīng)盡可能選擇可再生和可循環(huán)利用材料，在無污染和安全的前提下使用可循環(huán)使用材料的比例應(yīng)超過建材總量的10%以上。建筑單位應(yīng)提供可循環(huán)使用材料的匯總表和利用比例計算表，將上述參數(shù)輸入到BIM軟件的材料利用明細表模塊，計算可循環(huán)使用材料的種類和重量，從而判斷建筑設(shè)計是否達到設(shè)計節(jié)能要求。

4.2.3 改善并提高室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量

(1)室內(nèi)自然通風(fēng)模擬

模擬分析該項目建筑的通風(fēng)情況，通過調(diào)整通風(fēng)口位置、尺寸、建筑布局等改善室內(nèi)流場分布情況，并引導(dǎo)室內(nèi)氣流組織有效的通風(fēng)換氣，改善室內(nèi)舒適情況。

(2)自然采光模擬

對該建筑所處區(qū)域內(nèi)的天光的可用性進行分析，并對我國綠色建筑設(shè)計自然采光的要求進行參考，模擬好建筑所處內(nèi)外光環(huán)境，并對建筑自然采光設(shè)計進行指導(dǎo)，同時，為了對室內(nèi)自然采光效果進行改善，則需要對建筑布局、圍護結(jié)構(gòu)的可見光透射比進行調(diào)整，并按照采光的效果對室內(nèi)的布局布置進行調(diào)整。

(3)熱環(huán)境模擬分析

根據(jù)規(guī)劃及建筑方案，建立該建筑地內(nèi)水系、草地、道路、建筑模擬模型等，模擬計算中根據(jù)實際氣候條件進行邊界條件的參數(shù)設(shè)置。采用合理優(yōu)化建筑單體設(shè)計、群體布局和加強綠化等方式減弱熱島效應(yīng)。

(4)環(huán)境噪聲模擬分析

對該建筑場地的現(xiàn)狀進行分析，并利用計算機對環(huán)境進行模擬，建立相應(yīng)的幾何模型，通過材質(zhì)的變化，房間內(nèi)部裝修的文化情況對建筑聲學(xué)的質(zhì)量進預(yù)測，并預(yù)測好建筑聲學(xué)改造方案的可行性。

4.2.4 運營與管理分析

BIM技術(shù)的核心是參數(shù)化的三維可視化模型，這是各個相關(guān)專業(yè)信息的結(jié)合，可以把建筑物涉及到的不同專業(yè)中的各種參數(shù)加以可視化，并可以與整個建設(shè)過程中的信息保持一致，同時能實時提供相關(guān)的各種項目的資料。提供的這些數(shù)據(jù)具有極高的完整性而且可靠性，并能進行實時協(xié)作、長時間持續(xù)提供經(jīng)營管理現(xiàn)階段綠色建筑對工程信息的要求。例如項目運行一段時間后需要清洗空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，此時就要熟悉和掌握所有的空調(diào)系統(tǒng)規(guī)模、空調(diào)管道的位置、以及圍繞該系統(tǒng)的其他功能管線位置都要熟知，之后才能決定投入的相應(yīng)的人力物力和必要的工具。通過BIM 模型就可以實現(xiàn)它并且能夠高品質(zhì)地滿足這些要求。

4.3 BIM技術(shù)在綠色建筑應(yīng)用中的相關(guān)建議

利用BIM技術(shù)進行綠色建筑的開發(fā)與管理已在歐美等發(fā)達國家的建筑業(yè)中廣泛關(guān)注，多數(shù)應(yīng)用案例有效兼顧可持續(xù)性與經(jīng)濟性的目標(biāo)，并獲得了良好的應(yīng)用績效。我國BIM技術(shù)應(yīng)用于綠色建筑中還處于初步階段，BIM技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用還存在不足，相關(guān)建議如下：

(1)項目類型應(yīng)用的局限性

目前BIM技術(shù)與綠色建筑的結(jié)合大部分使用于新建大型復(fù)雜項目，忽視了在改建項目或者運營維護類項目中的應(yīng)用。然而，已建項目的綠色建筑節(jié)能改造受國家或區(qū)域經(jīng)濟情況以及相關(guān)政策等因素的影響較小，具有更大的市場潛力。將BIM技術(shù)與綠色建筑的思想用于運營維護類項目，可以控制項目的能耗，節(jié)約成本，獲得市場競爭優(yōu)勢。因此，應(yīng)擴大綠色建筑與BIM技術(shù)結(jié)合的應(yīng)用面，而不應(yīng)僅局限于大型新建項目。

(2)缺乏選材方面的應(yīng)用

現(xiàn)有實踐多數(shù)利用BIM技術(shù)對綠色建筑進行采光、能耗等分析來優(yōu)化設(shè)計方案，而在材料選用方面的應(yīng)用較少，并且現(xiàn)有綠色建筑選材的相關(guān)綠色分析軟件多為專門的工具式軟件，較少與BIM技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。而BIM技術(shù)的優(yōu)勢在于它擁有一個具有完備、準(zhǔn)確信息的數(shù)據(jù)庫，記載了建筑所使用材料的屬性以及能耗情況。利用BIM技術(shù)盡量選用可循環(huán)利用的材料，既可以節(jié)約能源，減少建筑垃圾，從長遠的角度看，還可降低成本。

(3)軟件的本土化、集成度及界面友好性相對不足

BIM軟件技術(shù)相對不足主要表現(xiàn)在：第一，BIM中大部分軟件都是國外開發(fā)的，不一定適用于我國； 第二，BIM平臺軟件集成度不高，難以滿足一些特殊專業(yè)的需求； 第三，BIM軟件本身操作較為復(fù)雜，其界面友好性難以達到部分非BIM版的綠色軟件的相應(yīng)水準(zhǔn)，導(dǎo)致部分用戶傾向于使用相對簡單的非BIM 版的綠色軟件。因此，要利用BIM技術(shù)推動綠色建筑的發(fā)展，首先要考慮我國的國情，加強軟件本土化； 其次要加強開發(fā)實用性及可操作性強的軟件來吸引廣泛用戶； 最后要注重為不同軟件之間的數(shù)據(jù)傳輸建立標(biāo)準(zhǔn)，以便于交互使用數(shù)據(jù)，提高效率。

5 結(jié)論

本文從《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》的七大評價指標(biāo)和綠色建筑設(shè)計應(yīng)用角度出發(fā)，結(jié)合某工程案例分析研究了BIM技術(shù)在可持續(xù)綠色建筑全壽命周期中的應(yīng)用，對現(xiàn)階段的應(yīng)用情況提出了相關(guān)建議。BIM技術(shù)為綠色建筑可持續(xù)發(fā)展提供強大技術(shù)支撐，進一步加強BIM技術(shù)研究非常必要且潛力巨大，是建筑業(yè)的大勢所趨。加強BIM技術(shù)與綠色建筑分析軟件在全壽命周期中應(yīng)用的適配性，并考慮將BIM技術(shù)應(yīng)用于我國綠色建筑評價體系，根據(jù)《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》中控制項及評分項規(guī)定的內(nèi)容控制建筑的綠色程度，獲得相應(yīng)的綠色評分和綠色等級。同時，將BIM技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用擴展至全壽命周期各個階段，而不僅局限于設(shè)計階段，并加強應(yīng)用的綜合性，從整體上提高項目的管理水平。

[1] 孫陳俊妍， 周根，葛宇佳等.BIM 技術(shù)在可持續(xù)綠色建筑全壽命周期中的應(yīng)用研究[J].項目技術(shù)管理.2017, 15(2): 65-69.

[2] 楊春秀.BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中實踐應(yīng)用[J].規(guī)劃與設(shè)計.2017(3)： 32-34.