BIM在绿色建筑中的应用
2019-03-28
(吉首大学张家界学院 湖南 张家界 427000)
一、前言
(一)绿色建筑概述
由于我国人口基数大，建筑消耗面积占世界前列，绿色建筑成为近年来建筑界研究的新方向。绿色建筑的定义为：在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节约能源、节约土地、节约水资源、节约材料)，保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。[1]需要在建造及使用过程中，减少对环境的污染，利用可再生的环保资源，避免过度使用资源，以及对环境的破坏。使人们的生活环境兼顾健康与环保两方面。
(二)BIM技术概述
建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)是近几年建筑界热捧的新名词，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息[2]。BIM以三维数字技术为基础，在设计阶段，对建筑结构及内部各构建进行优化。而使用阶段，通过数字化技术的支持，提供与真实建筑相似度极高的信息库，对整个项目进行了数字化表达。
二、BIM技术对绿色建筑设计的影响
BIM技术颠覆了传统的建筑设计模式、工程造价模式和施工模式。它的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术提供完整的与实际情况一致的工程信息库。BIM应用于项目全寿命周期的不同领域，可以称其为建筑领域的一次革命[3]。美国国家建筑科学研究院下属的美国国家BIM标准项目委员会(the National Building Information Model Standard Project Committee-United States，NBIMS-US)也在2007年12月发布了美国国家BIM标准的第一部分，主要包括信息交换和开发过程等方面的内容，明确了BIM过程和工具的各方定义、相互之间数据交换的编码，使不同部门可以开发充分协商一致，更好地实现协同[4]。绿色建筑的节能、节水、节材、节地。
三、BIM技术在绿色建筑设计中的应用
(一)前期规划阶段
1.选址。利用BIM软件结合GIS技术，模拟真实环境中的街道，绿化，日照信息，能精准选择优良的居住环境。减少了在城市规划，经济因素等方面的前期调研成本。
2.环境影响。模拟出建筑造型，通过数据分析得出大概的能源消耗，环境影响等信息，得出绿色建筑整体性的量化分析。及时在场地的选择、建筑的朝向、对环境的影响等方面进行优化。
(二)方案设计阶段
BIM技术将建筑模型以三维模式立体展示出来，使各专业间能进行更为直接明了的交流，各方意图更直观地表达出来。建筑师通过BIM来对建筑的布局造型、通风采光、热传导、人体工学、声学、色彩等内容进行修改。工程师可以通过BIM技术对地基基础、结构体系、结构构件和外立面进行优化设计，达到节材效果。由于能够将管线数据集成至BIM软件中，该技术有效在设计阶段解决许多大型项目中出现的管线问题。
(三)施工建造阶段
在BIM技术全周期中，使用频率最高的阶段即是施工建造阶段。BIM技术主要应用于该阶段的模型检查、施工可视化、碰撞检查和工程量技术等方面。设计师可通过BIM技术，实时对建筑的效果、质量、预期功能进行完整性检验。并且实时对绿色建筑的能耗，对周边环境的影响，进行分析。
BIM还可以提供一个绿色建筑评估体系，通过将BIM与物联网结合，将传感器与终端控制器连接起来，对建筑物进行健康监测，利用云计算平台，将每层建筑能耗计量与节能管理系统组合起来，形成一个总的管理系统，方便住户及物业人员进行操作管理。
(四)运营维护阶段
BIM技术通过整合项目基本讯息，可在后期运营维护阶段对绿色建筑的相关数据进行不间断的分析，提供各类相关的讯息与数据。满足了后期运营阶段的信息需求。建筑能耗分析直接关系到绿色建筑的实际效果，国内目前常用的分析软件有DOE.2、Energy Plus、DeST和PKPM等，其中以中国建筑科学研究院的PKPM软件最为常用由于建设项目所处的现实环境复杂多变，每个项目的功能各不相同，而这些软件在形式、功能、操作、系统模型假设和适用对象上均不尽相同，使用单位在软件的选取上存在一定困难；其次，这些软件存在一定的缺点，比如分析结果的准确性与现实数据相差较大，即使对同等条件下的同一栋建筑采用不同的分析软件，其分别得到的结果也存在很大差异；第三，几乎所有的软件都存在一定的局限性，例如大部分软件没有嵌入节能设计标准，即使嵌入节能设计标准的PKPM软件也存在一定的局限性，如果建筑外形是曲面的，PKPM也只能通过直线连接的方式来得到，分析模型不够精确[5-7]。
而目前绝大多数BIM软件都有将其模型数据导出为统一格式，并将数据共享给各种分析软件使用的功能。为之后的分析计算，减少了大量中间步骤。给各类分析软件的使用提供了捷径，减少资源浪费。[8]
四、结语
BIM技术已经成为未来的发展趋势，它为绿色建筑设计过程中的建筑材料、建筑能耗、建筑环境等的计算和评估提供了分析依据，有效实现合理利用土地、材料，降低能源消耗，降低噪声、光能、风能等对环境的污染程度，同时还可以通过对生态环境指标的分析与评估，提出一套完整的降低能耗与合理有效利用自然能源的方案，为实现“节能、节水、节材、节地”，环保，实用性这三项绿色建筑评价标准提供了强有力的技术支撑。随着BIM研究和应用的不断深入，其对绿色建筑的发展和完善也必将产生更为深远的影响，对我国生态环境的良性循环和经济的可持续发展,同样也有着重大而深远的意义。
