基于BIM技术的绿色建筑协同设计

柴海华

（甘肃林业职业技术学院，甘肃·天水 741020）

1 引言

随着经济的快速发展，传统建筑能源消耗量与日俱增，对环境的污染，对人体健康的影响以及拆除后建筑垃圾的处理都增加了对环境和人的负担，人们开始关注建筑所带来的能源问题和环境问题[1]。因此，努力推广绿色建材，实现绿色建筑的快速发展和普及，从根本上改变中国传统建筑高投入、高污染、低效率的长期格局，推动绿色建筑产业蓬勃兴起，已成为建筑业的一个重要发展方向。

“十三五”期间，绿色建筑得到进一步发展，但目前建筑节能的推进还远未达到发展的要求。大多数建筑物都基于现有的生态建筑设计的案例和技术手法，而没有对检验设计效果是否节能、是否经济，是否绿色的方案和计算分析方法[2]。建筑设计是绿色建筑设计的第一阶段，其中以BIM 技术为核心的各种建筑3DCAD 软件日益完善和成熟，为绿色建筑设计中能量分析的自动化、智能化提供了基础和平台[3-4]。本文将以绿色建筑的协同设计为主线展开讨论和研究，在当前绿色建筑的设计过程中，如何实现BIM 技术和网络技术的协同设计，以及各参与者的协同工作，就存在的主要问题提出相应的解决方法。

2 绿色建筑与BIM 技术

据有关统计，美国50%以上的绿色建筑使用BIM 技术。通过使用BIM 技术，用户可以对建筑物的能耗进行准确、系统和全面的分析，有利于绿色建筑的推广和使用。

2.1 绿色建筑的内涵

中国《绿色建筑评价标准》将绿色建筑定义为：“为了在建筑的整个生命周期内最大限度地节约资源（节约能源、节约土地、节约用水、节约材料）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和有效的空间利用，实现建筑与自然的和谐相处。”今天的绿色建筑不再是一般意义的三维绿化和屋顶花园，而是代表一个概念或象征，在不破坏环境基本生态平衡的条件下，能够充分利用环境自然资源来塑造整体建筑文化的环保生态哲学[5]。

国际上对绿色建筑没有统一的定义，不同的国家根据自身的情况有着不同的定义，但从本质上来说，其基本观点是一致的：绿色建筑必须符合可持续发展理念，与自然和谐相处。在建筑整个生命周期中（选址、规划、设计、施工、运营维护及拆除），最大限度地节约资源，保护环境，为人类生存提供健康舒适的工作和学习环境。将绿色建筑设计融入生态环境，实现建筑与自然的和谐，追求人类社会的可持续发展。

2.2 BIM 技术

计算机技术诞生以来，在建筑设计的各个领域得到了广泛的应用。由简单到复杂、由平面图到三维建筑模型的出现，涵盖了建筑设计外部空间、立面，造型等。但不能够实现设计完成之后的各个工作上的再应用，BIM 技术的出现弥补了这一空白，保证了数字化模型设计过程中的信息顺畅，明确了各工作阶段按顺序进行。

中国《建筑对象数字化定义》把建筑信息模型（BIM）定义为：协助建筑信息数据的完整组织，计算机应用程序可以对其进行添加、修改或访问。美国《National Building Information Standard，version 1-part 1：Overview.Principles，Methodologies》对建筑模型（BIM）所给的定义是：BIM 是建筑物或设施的物理和功能特征的数字表示，它是有关建筑物或设施信息的共享知识库。

根据建筑模型的定义可知，BIM 涵盖了建筑生命周期的整个过程。是一种用于管理、建造、设计的数字化方法，它能够减少建筑工程在整个进程中的风险，也能大幅度提高整个进程的效率[6]。

BIM 技术有以下主要特点：

2.3 BIM 技术在绿色建筑设计中的应用

BIM 技术可以管理建筑物的整个生命周期。BIM 技术包含了三个方面的信息：拓扑、几何、物理。

图1 BIM 的主要特点

表1 BIM 技术所包含的信息

BIM 技术对整个建筑设计过程的影响本身就体现了绿色建筑，包括能源消耗分析，增加了建筑物的环境性能。BIM 技术的应用，通过数据转换以及BIM 模型中的虚拟建筑与能耗软件分析相结合为建筑师带来了诸多益处，它可以及时准确地反应建筑能耗信息，并分析建筑物整个生命周期内的能源消耗情况，为绿色建筑设计提供了一个很好的平台。

3 BIM 技术与网络技术的协同设计

随着计算机辅助技术的快速发展，各种能耗分析软件层出不穷，为绿色建筑的设计提供了一个新的舞台。只需将软件工具与基于BIM 技术的虚拟建筑模型相结合即可实现绿色建筑设计。大部分的建筑能耗分析软件由四个主要模块组成：负荷（Loads）、系统（Systems）、设备（Plants）、经济（Economics），这四个模块也可简写为LSPE，它们互相联系，构成了一个建筑系统模型[7]。常见的能量分析软件见表2。

4 各参与人员在绿色建筑设计中的协同

在建筑物施工前，应进行建筑物的设计。事先准备一个全面的计划，制定解决这些问题的方案、计划，使用图纸和文件来表达。由于建筑设计过程中有许多方面，尤其是在绿色建筑设计过程中，设计师与非设计师之间必须有交流。开发者的、建设者和消费者之间也必须有交流，他们都需要协作工作。

表2 BIM 技术与常用能量分析软件

4.1 设计人员与非设计人员交流

在设计师对建筑物主要内容的布置有一个粗略的想法之后，即进入了初步设计方案阶段。在使用建筑模型进行能耗分析的同时，设计人员应当及时同使用者和规划部门充分交换意见，各项设计工作都应当在各技术工种共同商议之下进行的，并得到相应的认可。在进行绿色建筑设计时，应当充分利用当今电子计算机带来的新技术，用模拟建筑模型和网络技术结合的设计手段，解决建筑设计中遇到的复杂矛盾和问题，研究其逻辑关系和程序关系。建立模型，实现建筑的绿色设计。

4.2 施工者与开发商的交流

开发商作为某个项目的第一承担人，应当是一个有思想、有责任、有诚信的开发商，应当对社会公众做出自己的价值判断和行动回应，开发商承担某个项目之后，授权施工者施工。在绿色建筑设计过程中，施工单位和开发商应及时交流相关意见。但是在进行建筑设计时，缺少了这种沟通，导致一些本可以规避的问题出现，给绿色建筑带来了一定的阻碍。

4.3 开发商与消费者之间的交流

作为绿色建筑的拥有者，开发商参与到绿色建筑设计的整个进程中，如何做到有良心、全面利用BIM 技术进行绿色设计，主动权在开发商手里。而绿色建筑消费者作为绿色建筑产品的最后使用者，有权对开发商的行为进行监督，通过这种相互制约，才能实现建筑全生命周期的绿色设计。

4.4 施工者与消费者之间的交流

一个建筑进行了BIM 技术与网络技术协同的绿色设计之后，就需要进行施工建造。可是一旦在施工中出现偷工减料、不使用绿色建材产品，之前的设计就会功亏一篑。造成最大损失的应该是广大消费者，对此，要求施工方有业界良心的同时，广大消费者也应积极参与到绿色施工中，才能保证绿色设计持续发展。

5 结论与建议

1）建筑领域的能源消耗是节能减排的重要领域，尤其是绿色建筑设计的实施。从建筑整个生命周期的角度进行研究和设计，借助BIM 技术和网络技术，分析建筑材料生产阶段和运行阶段的能源消耗情况，有利于绿色建筑设计的大量应用和全面推广。

2）绿色建筑设计没有特定的标准，但在追求可持续发展共同理念的指导下，最大限度地追求建筑与自然的和谐发展、和谐统一。政府和有关部门要大力鼓励和支持推广绿色建材，普及环保节能知识，联合开发商建立绿色建筑示范项目。BIM 技术在建筑整个生命周期中的设计得到充分展现，营造出强调绿色建筑和绿色设计的氛围。

3）运用BIM 技术进行绿色建筑设计时，重点是涉及到建筑整个生命周期，绿色建筑设计是一个极为复杂庞大的系统。各参与人员应当及时沟通，相互信任，在任何一个“设计环”中一旦出现问题，应当多方协商，及时解决问题，而这种问题只有在建筑模型在绿色建筑设计时，才会得到解决和完善。要实现建筑与自然的和谐发展、BIM技术在建筑全生命周期中的绿色设计，应当最大限度地实现在绿色建筑设计中人与人的相互信任、和谐统一。

4）中国的绿色建筑设计才刚刚开始。何况市场经济混杂、各种不良竞争频繁出现，出台相应的技术标准和法规来避免这种不良风气，有利于绿色建筑和绿色设计的可持续发展。