陳一鳴 大連財(cái)經(jīng)學(xué)院工商管理學(xué)院

1 引言

我國(guó)工程建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)主要由建筑、設(shè)備、結(jié)構(gòu)、電氣等專(zhuān)業(yè)人員組成，可也因?qū)I(yè)不同，如何讓設(shè)計(jì)信息交流和處理順暢是個(gè)問(wèn)題，特別是綠色建筑，圖紙化的建筑設(shè)計(jì)根本無(wú)法滿足，如果把BIM技術(shù)運(yùn)用到綠色建筑設(shè)計(jì)中，則建筑設(shè)計(jì)會(huì)變得直觀可視，設(shè)計(jì)信息交流與處理變得容易操作。本文通過(guò)分析對(duì)BIM技術(shù)在綠色建筑中的運(yùn)用，為工程建設(shè)項(xiàng)目提供信息化、數(shù)字化的理論依據(jù)，加快工程建設(shè)由粗放型、資源消耗型的生產(chǎn)方式向節(jié)能環(huán)保的集成化和工業(yè)化方向發(fā)展。

2 BIM技術(shù)概述

BIM是建筑信息模型簡(jiǎn)稱(chēng)，又稱(chēng)可視化3D模型，它包括模型信息、構(gòu)件性能和功能要求，是在一個(gè)獨(dú)立建筑模型中導(dǎo)入建筑項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)的信息，還包括對(duì)建設(shè)過(guò)程、施工進(jìn)度、運(yùn)營(yíng)階段等相關(guān)信息進(jìn)行整合。綠色建筑是目前整體建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的體現(xiàn)，因它節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材，有利于環(huán)境保護(hù)的特點(diǎn)。也因綠色建筑的優(yōu)勢(shì)巨大，大多數(shù)國(guó)家已經(jīng)大力提倡，并在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及能耗下降上已有一定成效。

3 在綠建節(jié)能設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)的意義

與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比，在綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)是具有很大的價(jià)值和意義。

3.1 設(shè)計(jì)方案直觀可視

BIM技術(shù)是由可視的3D模型代替平面的設(shè)計(jì)圖紙，讓設(shè)計(jì)變得直觀立體，容易產(chǎn)生代入感，利于設(shè)計(jì)師的創(chuàng)造、創(chuàng)新，又因BIM技術(shù)是3D關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，一處改變，則處處自動(dòng)更新，這讓設(shè)計(jì)的整體進(jìn)程加快。

3.2 設(shè)計(jì)人員綜合協(xié)調(diào)

在BIM模型中建筑圖紙不僅是圖紙，更是說(shuō)明各方面建筑信息。為了提高整體設(shè)計(jì)決策的效率與質(zhì)量，避免因信息傳遞阻滯或溝通不及時(shí)而造成設(shè)計(jì)延遲與錯(cuò)誤，它將參與建筑活動(dòng)中的各專(zhuān)業(yè)人員通過(guò)BIM模型在每個(gè)環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系，并利用同步調(diào)整的協(xié)同方式進(jìn)行整合設(shè)計(jì)[1]。

3.3 設(shè)計(jì)反饋準(zhǔn)確及時(shí)

BIM軟件是模型、表格和數(shù)字的關(guān)聯(lián)軟件（如Revit軟件，能提供建筑工程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)計(jì)算、組合、拆分和查詢，能及時(shí)反饋準(zhǔn)確的建筑設(shè)計(jì)模擬評(píng)估結(jié)果，無(wú)需委托專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，且BIM軟件操作簡(jiǎn)單易懂，這對(duì)設(shè)計(jì)師在工程建設(shè)初期階段能提供很好的技術(shù)支持。

4 BIM技術(shù)在綠建節(jié)能設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

4.1 節(jié)能、能源利用分析

綠色建筑的特性是節(jié)能和合理的能源利用。利用BIM技術(shù)的3D模型，直接導(dǎo)入能耗分析軟件，進(jìn)行建筑能耗分析，生成模型數(shù)據(jù)，模擬項(xiàng)目運(yùn)行能耗情況，進(jìn)一步優(yōu)化圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，調(diào)整相關(guān)參數(shù)設(shè)定，有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制[2]。為降低照明能耗，可以通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行分析，以最大限度利用自然光。為降低能源能耗，可以通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度和分布進(jìn)行分析，提高太陽(yáng)能的利用效率，同時(shí)還根據(jù)項(xiàng)目所在地的氣候條件，分析優(yōu)化室外綠植的種類(lèi)與配置，科學(xué)合理安排種植各種特性的植物[3]。

4.2 室內(nèi)外環(huán)境分析

室內(nèi)環(huán)境的重要組成部分是風(fēng)、光、聲三個(gè)方面，BIM技術(shù)能對(duì)這三方面內(nèi)容進(jìn)行精確分析。在室內(nèi)自然通風(fēng)方面，利用BIM技術(shù)分析空氣污染物分布狀況，優(yōu)化開(kāi)窗位置、數(shù)量、大小和方式，改善室內(nèi)自然通風(fēng)效果。在室內(nèi)照明方面，BIM技術(shù)通過(guò)分析照度、顯色指數(shù)、眩光等指標(biāo)和因素，優(yōu)化室內(nèi)照明布置。在室內(nèi)噪聲方面，BIM技術(shù)可以預(yù)測(cè)室內(nèi)噪聲值，判斷室內(nèi)噪聲是否達(dá)到預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)[4]。室外環(huán)境也可利用BIM技術(shù)，進(jìn)行相同設(shè)計(jì)完成客觀分析。

4.3 運(yùn)營(yíng)管理

BIM技術(shù)的核心是參數(shù)化3D模型，集項(xiàng)目相關(guān)專(zhuān)業(yè)信息，在模型中數(shù)字化、參數(shù)化和可視化地呈現(xiàn)項(xiàng)目實(shí)體建筑和各項(xiàng)功能，讓建設(shè)施工全壽命周期信息始終保持統(tǒng)一，實(shí)時(shí)提供建筑數(shù)據(jù)，滿足綠色建筑在運(yùn)營(yíng)管理時(shí)對(duì)建設(shè)項(xiàng)目信息的需求。

4.4 建筑材料節(jié)約利用分析

綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)很重要內(nèi)容，是對(duì)項(xiàng)目所使用建筑材料提出相關(guān)要求。綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求，建設(shè)工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)500km以內(nèi)所能提供的建筑材料量占建筑材料總量60%以上；在保證建筑物安全和不污染環(huán)境情況下，盡可能使用可再生環(huán)保材料，量要占建筑材料總量10%以上[5]。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)十分繁雜，費(fèi)時(shí)費(fèi)力并且容易出現(xiàn)誤差。BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)功能十分強(qiáng)大，可以快速精確計(jì)算出建設(shè)工程項(xiàng)目用材量的相關(guān)數(shù)據(jù)，調(diào)整、控制各類(lèi)建材用量和配置，可以非常容易地解決此類(lèi)問(wèn)題，讓設(shè)計(jì)達(dá)到綠建評(píng)價(jià)目標(biāo)。

5 以杭州奧體中心體育游泳館為例分析BIM技術(shù)在綠建節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

5.1 案例簡(jiǎn)介

杭州奧體中心體育游泳館坐落杭州錢(qián)塘江南岸，奧體中心北側(cè)，22.79公頃的占地面積，396950m2的建筑總面積。該游泳館是杭州市大型城市公共設(shè)施之一。它將為2022年杭州市舉辦第19屆亞洲運(yùn)動(dòng)會(huì)提供集體育、休閑、商業(yè)、娛樂(lè)為一體的現(xiàn)代化體育游泳館[6]。

該體育游泳館是由北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司借助BIM技術(shù)進(jìn)行整合與創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，利用BIM技術(shù)上的精髓使上部網(wǎng)殼圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造、空間結(jié)構(gòu)、內(nèi)外幕墻、雨水污水系統(tǒng)、采光通風(fēng)系統(tǒng)、線路管道系統(tǒng)、防水防漏系統(tǒng)等進(jìn)行虛擬化組建，并進(jìn)行了3D校核和調(diào)整后建成的[7]。

5.2 BIM技術(shù)在該項(xiàng)目節(jié)能設(shè)計(jì)中的運(yùn)用分析

5.2.1 環(huán)境影響防治設(shè)計(jì)

（1）廢氣污染防治。項(xiàng)目主要廢氣是廚房灶臺(tái)產(chǎn)生的油煙廢氣，在屋頂安裝靜電油煙處理器和離心式排風(fēng)機(jī)，廚房油煙廢氣經(jīng)集煙罩收集，通過(guò)垂直管道輸送到油煙處理器凈化處理后，再由排風(fēng)機(jī)排出。

（2）廢水污染防治。實(shí)行雨污分流，廚房廢水經(jīng)隔油凈化處理后與其他污水排入當(dāng)?shù)厥姓鬯芫W(wǎng)系統(tǒng)；并選用加裝防振降噪裝置的變頻水泵。

（3）固體廢棄物污染防治。項(xiàng)目建成運(yùn)營(yíng)后，垃圾將實(shí)行分類(lèi)投放、收集，袋裝密閉，專(zhuān)人負(fù)責(zé)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)清運(yùn)處理。

（4）光污染防治。幕墻玻璃選用低反射鍍膜玻璃，外墻裝飾板材采用涂層鋁錳鎂板，外墻面無(wú)高反射材料，無(wú)光污染。

5.2.2 節(jié)能設(shè)計(jì)

（1）電氣節(jié)能設(shè)計(jì)。機(jī)電整合節(jié)能變頻設(shè)計(jì)，是該項(xiàng)目BIM技術(shù)設(shè)計(jì)中的又一個(gè)亮點(diǎn)。因該游泳館造型復(fù)雜，則附著的機(jī)電管線會(huì)更復(fù)雜。但建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)仍通過(guò)BIM模型強(qiáng)大的可視功能，將建筑構(gòu)件通過(guò)建模推敲，對(duì)是否出現(xiàn)碰撞進(jìn)行檢查檢測(cè)，排除了平面設(shè)計(jì)圖紙難以發(fā)現(xiàn)的管線綜合、空間管線以及雨水系統(tǒng)等諸多問(wèn)題。

照明燈具均為L(zhǎng)ED燈，LED燈是發(fā)光二極管，通過(guò)鎮(zhèn)流器把交流變?yōu)橹绷?，這提高發(fā)光效率，降低能耗，同時(shí)對(duì)電氣照明及其它用電設(shè)備采用自控自調(diào)來(lái)降低能耗。

（2）外墻節(jié)能設(shè)計(jì)。實(shí)體外墻為涂層鋁錳鎂板幕墻，因鋁錳鎂板舒適、輕型、耐久、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，為提倡綠色建筑建設(shè)發(fā)揮重大功能作用[8]。公共區(qū)外墻是低反射膜玻璃幕墻，主體則是混凝土結(jié)構(gòu)和上部屋蓋鋼網(wǎng)殼組成，均采用熱惰性好的材料來(lái)阻斷熱橋。

5.3 總結(jié)

BIM技術(shù)在杭州奧體中心體育游泳館的運(yùn)用，特別是在環(huán)境保護(hù)和節(jié)能設(shè)計(jì)中有很重要的體現(xiàn)。BIM技術(shù)讓建筑各方參與者在面對(duì)日益復(fù)雜的建筑工程時(shí)，能提出了最有效最可行的設(shè)計(jì)方案，以便一切工作最終達(dá)到井然有序的狀態(tài)，讓未來(lái)體育建筑，變成智能化和可控化的綠色建筑。

6 BIM技術(shù)在綠建節(jié)能設(shè)計(jì)中應(yīng)用的前景及注意問(wèn)題

6.1 BIM技術(shù)在當(dāng)下綠建設(shè)計(jì)中運(yùn)用

6.1.1 是推動(dòng)當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)方法的重要?jiǎng)恿?/p>

BIM技術(shù)使我們?cè)诋?dāng)今的3D可視化模型基礎(chǔ)上進(jìn)行多維度深化，在傳統(tǒng)原有基礎(chǔ)上增加時(shí)間（4D）和成本（5D）的概念，使之成為一套虛擬化的全方位的建筑模型，對(duì)建筑施工中的進(jìn)度、物料、人力和總成本等進(jìn)行規(guī)劃控制，扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)建筑管理中存在的種種弊端，使項(xiàng)目在BIM軟件上建立一個(gè)各方合力參與、簡(jiǎn)單易懂的可視化、虛擬化建筑模型，讓各個(gè)不同專(zhuān)業(yè)人員在施工的任意階段都能對(duì)建設(shè)工程整體做出全方位了解，改變由于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中過(guò)分強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)知識(shí)而造成溝通不暢、描述混亂等問(wèn)題，讓大家在同一個(gè)BIM模型下進(jìn)行溝通，容易對(duì)工程項(xiàng)目達(dá)成共識(shí)，保證項(xiàng)目順利進(jìn)行。因此，BIM技術(shù)大大改善了當(dāng)期工程施工的傳統(tǒng)觀念，也是推動(dòng)當(dāng)前建筑設(shè)計(jì)方法不斷創(chuàng)新的重要?jiǎng)恿Α?/p>

6.1.2 能大幅提高設(shè)計(jì)人員的工作效率

通過(guò)BIM技術(shù)建立的3D可視化模型，以及在3D基礎(chǔ)上的虛擬化，可以提前對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行完整了解，且在施工初期容易發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的種種不合理，使項(xiàng)目參與各方能及時(shí)商討，形成一個(gè)最優(yōu)方案。憑借BIM技術(shù)施工方可以大幅度的提升審查速度，確保項(xiàng)目實(shí)施，完善和提升方案的品質(zhì)。

6.1.3 是解決特殊造型工程的有效途徑

在建筑施工的過(guò)程中經(jīng)常遇到很多特殊的造型工程，容易給施工造成很大難度，因此BIM技術(shù)的模擬與檢查方法就顯得尤為重要，這里包括常用的碰撞檢測(cè)及施工模擬。通過(guò)模擬檢查很容易就能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工中存在的各種錯(cuò)、漏、碰、缺，減少設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)變更，降低錯(cuò)誤的發(fā)生，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的碰撞、沖突等各種不足，完善設(shè)計(jì)的品質(zhì)，提升工作效率，而使用BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬操作可以及時(shí)對(duì)施工方案作出調(diào)整，并對(duì)各項(xiàng)資源進(jìn)行整合，改善肆意浪費(fèi)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)限額領(lǐng)料，額定下料，還能對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模擬，設(shè)計(jì)出合理的現(xiàn)場(chǎng)布置，提高施工效率和安全性[9]。

6.2 BIM技術(shù)在綠建節(jié)能設(shè)計(jì)中亟待解決的問(wèn)題

6.2.1 軟件開(kāi)發(fā)費(fèi)用高

建立和維護(hù)BIM模型所使用的軟件，目前大都是國(guó)外大型軟件開(kāi)發(fā)商，本地化程度低。而國(guó)內(nèi)關(guān)于BIM的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)還未出臺(tái)，國(guó)內(nèi)軟件公司對(duì)BIM技術(shù)的解讀和表達(dá)形式不盡相同，這制約了BIM技術(shù)的開(kāi)發(fā)運(yùn)用；此外，在全球范圍內(nèi)建筑行業(yè)信息化投入比例不夠高，這很大程度遏制了建筑行業(yè)的生產(chǎn)效率，影響B(tài)IM軟件的開(kāi)發(fā)。

6.2.2 技術(shù)人員缺乏

因BIM技術(shù)運(yùn)用處于提倡階段，隨著運(yùn)用BIM技術(shù)的項(xiàng)目工程日漸增多，原有工程技術(shù)人員更加緊缺，使得越來(lái)越多企業(yè)培養(yǎng)員工學(xué)習(xí)BIM技術(shù)來(lái)跟進(jìn)項(xiàng)目，BIM建模員便是其中一項(xiàng)職業(yè)。

6.2.3 軟件兼容性差

現(xiàn)在的很多建筑軟件要在不同的操作平臺(tái)上重新編譯才可運(yùn)行，有些軟件甚至需要重新開(kāi)發(fā)，造成有許多功能的缺失，這讓用戶在運(yùn)用和操作上帶來(lái)極大的不便。如何編制適應(yīng)國(guó)內(nèi)的需求，開(kāi)發(fā)穩(wěn)定性，兼容性都比較好的軟件，是國(guó)內(nèi)的軟件開(kāi)發(fā)商面臨的重大課題[10]。

7 結(jié)束語(yǔ)

盡管建筑信息模型的理念已提出了十多年，但目前還是處于倡導(dǎo)階段，存在很多問(wèn)題。不過(guò)BIM技術(shù)已經(jīng)成為建筑生命周期中各環(huán)節(jié)運(yùn)用的必然趨勢(shì)，且發(fā)展速度極快，這必將給建筑業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)新的革命。當(dāng)前我們只有梳理好各影響要素的關(guān)系，制定準(zhǔn)確合理地施工設(shè)計(jì)，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，保障資金、材料設(shè)備、勞動(dòng)力三大資源地供給，合理安排工程程序，建立網(wǎng)絡(luò)技術(shù)信息交流與共享平臺(tái)，構(gòu)建共享機(jī)制，并在政府、行業(yè)協(xié)會(huì)、建筑設(shè)計(jì)院、軟件公司、開(kāi)發(fā)商等大力支持下，明確BIM技術(shù)能給工程建設(shè)行業(yè)及相關(guān)企業(yè)帶來(lái)更大商業(yè)價(jià)值，那么BIM技術(shù)時(shí)代的到來(lái)只是時(shí)間問(wèn)題。