基于BIM技术的绿色建筑设计探讨

田立臣

(黑龙江建筑职业技术学院，黑龙江 哈尔滨 150025)

绿色建筑理念指的就是在建筑项目建设的全过程中,必须通过合理手段节约能源和资源,促进可再生能源技术的使用，来减少空气污染物的排放,保护建筑周边环境,为人们提供健康舒适的生活空间。为了合理发展绿色建筑,就需要把环境节约的设计理念落实于整个建筑规划的全过程,尤其是在建筑规划设计的过程中。因此设计者必须了解可持续发展对于建筑设计的重要性,并将之付诸设计实践。但近年来,由于建筑物构造日趋复杂,功能特点也日益多样,仅凭借个人经验主义很难正确掌握绿色建筑设计的内涵，而BIM技术在绿色建筑设计中的实际运用不但能够对复杂的数据进行演算,还能够实现设计动态仿真,从而全方位解析建筑的物理性能与环境特点,进而更有效提升绿色建筑设计的水平。

1 当下我国绿色建筑设计的发展状况分析

1.1 缺少健全合理的绿色建筑体制和规范

目前,绿色建筑技术在我国取得了快速的进展和广泛应用,不少地区都有了绿色建筑的试点,但这种建设主要是政府政绩的要求,却不能有效体现绿色建筑的实用价值。由于中国绿色建筑行业起步较晚,虽然中国建筑业正在高速发展,但是对绿色建筑技术的关注还比较缺乏,所以迫切需要完善绿色建筑体制和规范。

1.2 对于绿色建筑没有科学的评估系统

虽然我国2015年颁布的《绿色建筑评价规范》在一定程度上对绿色建筑评估进行了完善和创新，确定了评价因素,但仍面临不少问题。在绿色建筑评估领域,仍然缺乏科学合理的指标体系,有关指标的测量也缺乏科学合理的依据，我国绿色建筑评价体系还有待进一步完善。同时，相比发达国家,中国对于绿色建筑的评判准则仍具有很大差距,这导致了在具体的工程中往往无法研发出符合绿色建筑规范的理想建筑。

1.3 绿色建筑缺乏跨专业协同与配合

建筑在设计过程中需要许多学科的密切配合,比如，建筑设计、结构、水电等学科中,在城市绿色建筑工程的各个环节中会出现协调与配合上的问题,但也就是因为这些方面没有系统的协调配合,所以在出现交叉问题时,就很难加以协调配合,从而造成了在城市绿色建筑设计和施工中出现可能的问题。

1.4 绿色建筑设计理念未能贯彻于实际施工全过程

在建筑施工环节中,很可能对绿色建筑设计理念认识上存在一定的偏差,而导致这种问题的主要因素也有不少,大致包括以下因素:一是不少设计人员对现实的施工情况都知之甚少,又或者缺乏在实际施工工地的工作经验,所以当做出绿色建筑工程方案设计时,就很容易与实际施工出现“两张皮”现象；二是因为施工人员的综合能力参差不齐,许多工作人员并未进行过专业系统的训练,对建筑物的设计理念缺乏基本的概念,又或者没有看设计图纸的能力,从而无法全面正确地掌握绿色建筑设计者的实际要求。

2 BIM技术概述

2.1 BIM技术的定义

BIM技术是数据化的对建筑进行设计、建造、管理的世界领先的信息技术工具。它主要运用基于三维图像的建筑计算机辅助设计,对建筑物的具体朝向和建筑的基本功能等进行建模的工具。BIM的科学内涵表述为:是一个可以数字化表达工程施工过程的物理特征、功能参数、包括设备等数量信息,可以为工程施工的决策流程奠定可信性的数据基础,而借助BIM技术,工程不同阶段均可在函数模式中导入,以获取、完善与调控的数量依据,从而有效配合工程建设工作[1]。

2.2 BIM信息技术的形成大背景

任何一种新型技术的诞生,都与其更广阔的市场需要有关，而BIM技术正是在如此的重要前提下应运而生的。一方面,针对传统的中国国内绿色建筑设计与管理工作,因为一般的建设管理方法都是分阶段性的管理,从工程的整个角度来看,这些不连贯的和不完善的建筑管理方式极易产生管理漏洞,从而导致绿色建筑出现工程问题。另一方面，随着多数绿色建筑工程项目的高额投入、设计方式特殊,对大量基础数据要求相对较高的设计标准。

3 BIM建筑设计和传统建筑设计的差异及特点

3.1 BIM建筑设计和传统建筑设计的差异

由于以往的建筑方法大多基于平面设计，虽然可以实现项目的整体设计，但只是在数据准确性方面存在较大的问题，建筑的工作效率也很低。随着建筑科技的发展,先进的计算机技术在建筑过程中的运用也日益普遍,尤其是BIM技术在建筑中的运用是十分重要的,能够有效提升建筑的品质,目前BIM技术在建筑中的使用已经形成了完整的管理模型,通过BIM技术能够全面展示建筑实际施工中的各种数据,使施工管理人员有了更多的机会全方位、直观的掌握建筑施工的现实情况,以便有效纠正建筑中可能会出现的问题[2]。此外,BIM技术还能够在不同的设计领域间建立良性的联系,从而及时发现建筑过程中的一些问题，对设计的不断改进,不仅降低了在实际施工中错误的可能性,还减少了建设企业的生产成本,从而提升了绿色建筑的经济效益。

3.2 BIM技术的特点

3.2.1 协调性与可视化

BIM技术有较好的可视性,施工者可以利用BIM技术建立较为完整的绿色施工流程,从而使得施工空间结构更为合理。科学合理地使用BIM技术可以帮助工程设计师更全面地了解施工结构特征,从而丰富建筑设计者的视觉感受,进而实现现代施工方法的良好实施效果。与传统的施工方式比较,在建筑设计过程中，由于建筑设计师之间没有充分的信息交流，建筑方案设计的实施效率将受到严重影响，BIM技术有着很大的协调性，通过BIM技术的应用，能够增强施工单位、业主、施工设计师之间的密切协作,并针对施工过程中出现的问题提出适当的处理措施。

3.2.2 参考性和信息完备性

BIM技术,能够为工程设计技术人员提供更加精确的工程设计参考,具有信息完备的参考性功能,进而有效提升了建筑的设计实现效率。BIM技术的信息完整性,主要表现在对施工信息的更精确体现上,有效提高了绿色建筑设计方案的实施效果，保证了施工项目中信息更加准确。

4 BIM技术在绿色建筑设计中的运用

4.1 BIM在绿色建筑物形态设计中的运用

随着建设审美观念的提升，BIM技术的参数化和可视化建筑设计功能很快就可以解决人们对概念建筑的建模要求，使得建筑设计在必须保证外形的合理性和室内空间的实用性同时,还必须符合现代建筑节能的特点。由于参数化建筑设计能够迅速地对整个建筑物外观信息进行扫描并实现模型,所以即使由于建筑数据调整参数时,BIM软件也还能够自动保持原来不变的参数,从而使得整个建筑信息看起来比较协调,进而得到整体建筑效应。而可视化的建筑设计功能还可以使得设计师更好的把握建筑的整体效果，为建筑设计管理工作提供了很大的方便。

4.2 BIM在绿色建筑室外环境设计中的应用

绿色建筑要根据环境等因素来决定建筑的方向，同时，要做好建筑规划和景观布局。在具体工程设计中，在全面掌握建筑环境信息的基础上，还需要系统分析研究建筑周围风的分布和混凝土的风蚀状况，在建筑室外环境建模设计阶段，应采用计算机建模技术分析空气流体，根据相关环境数据信息进行整合和利用，优化设计方案，建造出更适合实际环境需要的绿色建筑。

4.3 BIM在日照、采光环境设计中的应用

玻璃幕墙在建筑物中的主要功能是有效阻挡日光。目前,绿色建筑设计的主要目标是通过稳步减少建筑物能耗,进一步降低室内温室气体排放量,改善建筑物主体的保温效果,以实现所预期的优化调整及运行目标。采用BIM技术进行模拟分析设计时,能够通过建筑内部三维数字模型的建立,分析建筑物表面的日光照射状况,从而更加精确到每一时期,而通过BIM技术所得到的信息可以作为对特定建设方向规划的基础。而建筑物采光方式主要包括自然光和人工光两种方式,充分利用建筑的天然光源、增强建筑物利用自然光源的效果是绿色建筑的节能建筑设计基本理念和体现建筑节能的特性。在建筑物室内设计的过程中,通过BIM技术分析建筑物的采光特性,进而制定出合理的建筑物照明设计,以达到资源的合理使用[4]。此外，建筑工程设计和技术人员要在适当的区域设置遮蔽设备，如在房间内设置遮阳窗帘，可以避免阳光直接照射的问题；在室外种植花卉时，形成荫凉，也具有一定的绿化效益。

4.4 BIM技术在绿色建筑热设计中的应用

在绿色建筑热工程设计中,外墙结构的性能一直是关键问题。因此在绿色建设中,根据当地的气候特征,有必要改善外墙保温性能和建筑物保温特性。因此,一是采用轻质建材如聚苯板、聚苯颗粒保温水泥等,可以有效降低填充建筑材料的用量,从而降低了建筑的热荷载,同时提高了外墙保温性能；二是采用双层中空玻璃可以有效减少玻璃的导热系数，可选择性能良好的双面中空玻璃；三是按照要求对建筑物的楼顶设计合理的保温系统,并结合建筑绿色工程减少楼顶的导热系数,使建筑物在夏季酷暑的气候里依然可以保持相对低的室内外高温；四是可以通过设置遮阳板例如全挡板、水平+垂直一体化的遮阳板的方式,提高隔热效果；五是可在建筑施工立面下大量采用攀附性绿色植物,并利用绿色植被本身的遮蔽效应和热蒸腾作用,实现对气温的合理调控。例如,运用BIM技术中的REVIT工具能够对施工区域内的各种地质因素以及植物分布情况进行仿真,可以模拟风、雨、雪等恶劣天气，并作为基准，在绿色建筑设计中加入施工地的特点，利用BIM技术为热工设计提供一定的参考，从而提高热工设计的合理性和有效性。

4.5 BIM技术在建筑环境中的合理运用

总的来说,绿色建筑设计能够通过科学合理的使用环境资源,进而达到人与自然的和谐相处,进而实现人类经济社会可持续发展的目的,这也是绿色建筑设计中最明显的技术优点。BIM技术可以对建筑节能、绿色照明控制系统,以及建筑的可持续发展等方面都进行数据分析。在进行绿色建筑设计的时候,对建筑物能耗和实际使用中建筑能耗的成本等进行数据分析,同时为建筑设计人员在实际建筑过程中,对建筑材料耗能以及利用建筑物能源的成本等也进行了统计分析,为设计人员在实际建筑设计过程中,提供一定的建议和信息借鉴。在绿色建筑设计中,可以利用BIM技术,将建筑结构的环境特性有机地融合,以合理的数据构建建筑环境,同时有机结合全国各地的自然气候特点进行绿化施工过程模拟，进而对建筑工程设计提供切实的指导建议。利用BIM技术能够根据建筑物的地域采光性做出判断,通过模拟建筑当地的温度变化，在建筑中对外墙的光强度做出重新设定,通过利用或综合BIM技术分析之后所得出的结果,就可以进行对绿色建筑设计各个方面更加科学以及合理的调节,从而达到环保的目的。

5 结 语

建设绿色建筑既是经济社会发展中对建筑行业的需要,同时也是每一位设计者的社会责任。对如何建设绿色建筑以及如何判断一个建筑是不是属于绿色建筑,目前主要由有关的绿色建筑评价机制来决定。总之,在绿色建筑设计过程中最关键的问题是在将BIM技术实践运用到各个阶段的绿色建筑设计中,发挥各种BIM技术的优点,通过运用BIM技术针对绿色建筑模拟性的特征,通过提高对建筑的风速、光照、气温、噪声等建筑环境模拟,合理调节建筑物的内部空间布局与周围环境,不但便于建筑设计者客观全面、正确合理的开展高质量绿色建筑设计,而且也为我国促进绿色建设健康迅速发展提供了有力的技术支持与基础保证。