屈思嘉 華僑大學建筑學院碩士研究生，助理建筑師

韓曉琬 中國建筑科學研究院建筑設計院助理建筑師

綠色建筑的設計理念隨著我國近年來的建筑實踐不斷深入人心。加之國家政策的扶持、相關標準的完善，綠色建筑具有良好的發(fā)展前景。如今BIM技術的應用已經(jīng)相對普遍，不僅促進了綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展，也提供了高效、創(chuàng)新的分析與管理方法。辦公建筑屬于建筑工程規(guī)模較大、能源消耗和使用頻率較高的建筑[1]，而BIM技術的使用恰恰可以整合設計過程，統(tǒng)籌全局以減少不必要的能耗。如廣州周大福金融中心、武漢綠地中心、望京SOHO等辦公建筑設計。

1 相關理論概述

BIM技術是采用信息化模式將建筑工程項目在建設過程中的多個步驟綜合整合到同一軟件上，并以此來對施工的各個環(huán)節(jié)進行全面監(jiān)控的現(xiàn)代化手段。BIM具有可視化、協(xié)同化、信息化3個方面的特點，主要體現(xiàn)在5個層面：3維可視化、增加項目團隊協(xié)同意識、及時準確地提供工程項目建設全過程的建筑信息、構建工程數(shù)據(jù)模型、構建實施管控模型[2]。

合理利用BIM技術對每個環(huán)節(jié)來說都至關重要。一方面，工程人員將與施工有關的數(shù)據(jù)進行整合處理，從而降低資源浪費，節(jié)約施工成本。另一方面，利用新技術和新手段強化生態(tài)建設，達到節(jié)能的目的。

2 BIM技術在工程各階段的應用

2.1 設計階段

BIM技術以其全面、精確、覆蓋面廣的優(yōu)點，能夠將所有數(shù)據(jù)在同一界面完整地顯示出來，讓工程相關人員能夠直觀地了解到設計問題。收集和整合數(shù)據(jù)后，通過信息化手段進行高精度的測算，相關前期工作如場地分析、道路分析等，將抽象的空間數(shù)字化，使與建設有關的準備工作更加合理、有效。

在設計過程中，只需建立三維模型便可將所有方案設計條件涵蓋其中，對建筑的形體進行分析。模型建好后自動生成平面圖，減少傳統(tǒng)方案設計中的冗余步驟，使設計更加高效。BIM平臺還支持多種不同的能耗軟件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)間的交互，對建筑的生態(tài)性能進行分析，如中國建筑科學研究院研發(fā)的PKPM-BIM機電相關軟件，基于BIM平臺實現(xiàn)了不同階段的節(jié)能計算。

2.2 施工階段

運用BIM技術能夠全面模擬施工情況，在施工前期的測算過程中，事先模擬好所需模型結構，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析其內部函數(shù)關系，及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差，加以改正。這些優(yōu)點可以有效避免工程返工、工程結果沒有實現(xiàn)預定目標等問題，有效節(jié)約施工成本。而且，BIM技術可詳細記錄每一個步驟的數(shù)據(jù)，及時對比分析、調整歸納，有利于提高工作效率，進行集中管理。

2.3 運維管理

BIM平臺的介入能夠極大提高建筑的運營管理效率。物業(yè)管理方可以通過BIM平臺快速了解建筑內不同空間的使用情況。同時，管理者可以通過可視化的三維空間模型對建筑空間進行合理的規(guī)劃與分配，如望京SOHO項目（圖1）中，利用物聯(lián)網(wǎng)進行實時數(shù)據(jù)采集，以能源管理為切入點，為物業(yè)管理者提供便利，實現(xiàn)多系統(tǒng)的融合[3]。

圖1 望京SOHO建筑信息總覽

面對建筑內來往復雜的人群，BIM通過安全管理模塊與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的對接，分別對內部和外部、不同等級人員進行管理，每天將建筑使用者的基本信息通過攝像頭采集傳送到數(shù)據(jù)庫中。BIM還可以對建筑內部水暖電設備進行遠程監(jiān)測，通過BIM模型對設備進行精準定位，有利于設備的維護保養(yǎng)與節(jié)能降耗。

3 節(jié)能設計優(yōu)化策略

3.1 項目建設環(huán)境評估

辦公建筑是員工日常長期停留的場所，良好的空氣和通風是員工高效辦公的前提。室內溫度要適宜，冬季室溫不宜低于16 ℃。舒適的光環(huán)境對于辦公相當重要，可采用人工光與自然光結合的方式滿足光源要求。

項目的前期設計依托BIM平臺對項目建設環(huán)境進行評估、分析，為創(chuàng)造舒適的辦公環(huán)境打下基礎。利用Ecotect、Green Building Studio、EcoDesigner等分析軟件輸入項目位置的地理信息，調取建筑所處環(huán)境的各類氣象參數(shù)，如：夏季空氣溫度、相對濕度、降水量、風速以及太陽輻射強度（圖2）等。通過這些數(shù)據(jù)能夠對建筑的日照、風、熱、聲環(huán)境展開模擬分析，從而輔助建筑形體的生成，使設計更加合理。例如，利用BIM軟件對建筑進行日照分析，可以直觀地得到不同建筑排布方案下的陰影分布及太陽輻射情況，最大限度地為辦公建筑提供自然采光。

圖2 利用Ecotect進行太陽輻射分析與風分析

3.2 性能與舒適度優(yōu)化

隨著辦公建筑形體與使用功能的復雜化，傳統(tǒng)建筑能耗分析軟件已不能滿足設計需求。信息模型的建立可以對建筑能耗進行更為綜合的計算與分析，它可以將建筑位置、建筑圍護材料參數(shù)、熱工分區(qū)信息以及設備系統(tǒng)信息等儲存為信息模型，能耗模擬軟件通過讀取相應數(shù)據(jù)對建筑進行能耗模擬計算。例如，進行圍護結構深化設計時，可以設置并選取不同熱工參數(shù)的材料，驗證外墻、門窗、屋頂以及遮陽等部位的傳熱系數(shù)、遮陽系數(shù)等相關指標是否滿足節(jié)能要求，并通過比較選擇最適合、最節(jié)能的建筑外維護結構材料。BIM相關軟件還可以對工程量進行統(tǒng)計，將信息模型導入到算量軟件中，進行清單定額套取并計算工程量，從而獲得合理經(jīng)濟范圍內的最優(yōu)節(jié)能方案。

建筑物舒適度是對建筑環(huán)境進行模擬、評價、分析后做出的判斷。由于辦公建筑人員構成復雜，綜合協(xié)調難度較大，辦公樓除內部員工外，還包含大量來訪客人、安全管理及衛(wèi)生服務人員等。依托BIM技術進行優(yōu)化設計，提高辦公建筑的舒適程度，可以在最大限度上給不同辦公人群提供舒適的使用體驗。充分發(fā)揮BIM技術，不斷推動綠色建設，減少建筑過程中可能出現(xiàn)的問題。利用BIM技術將建筑工程以模擬的方式提前預估出方案的合理程度，提前將問題處理好。利用綠色建筑軟件，結合BIM模型對建筑的室內外環(huán)境要素進行模擬，對照綠色建筑評價標準進行各項評估，對未達標項進行修改，以滿足評分項要求，從而提升建筑舒適度。

3.3 建筑運營能耗管理

根據(jù)美國國家BIM標準委員會的資料，建筑物生命周期75%的成本發(fā)生在運維階段。辦公建筑具有設備運營能耗高的特征，原因為：（1）自動化程度高；（2）樓內設備多且復雜；（3）節(jié)假日與休息日需要正常運轉，供電不間斷。這些需求加大了設備的運營、管理、維護成本以及建筑整體能源消耗。尤其在北方地區(qū)，四季分明，冬季干冷，需要在辦公建筑中增設供暖設施。通過BIM技術，還可以在設備上安裝能耗檢測系統(tǒng)，即時檢測能耗異常，節(jié)省建筑運維成本，進而帶來經(jīng)濟效益。同時，監(jiān)測數(shù)據(jù)也可以被計入數(shù)據(jù)庫，結合綠色建筑能耗模型，通過數(shù)據(jù)模擬和分析技術進行多種條件下的運行能耗模擬預估，實現(xiàn)對綠色建筑運營期的能耗管理優(yōu)化。

4 結語

BIM技術是科技化時代下的新型建筑施工技術，它可以最大程度地模擬施工狀況，提高工作效率。BIM技術的實施使得工程各部分的數(shù)據(jù)信息變得清晰明了，讓建筑施工變得專業(yè)化、精確化，使得工程管理具有專業(yè)性、標準性。基于BIM技術，提出辦公建筑節(jié)能設計的具體優(yōu)化策略，強化建設工程項目的質量、安全、進度管控，將理論聯(lián)系到實際，更好地應用新技術、新手段。