張大昕，祝 捷，王江飛，陸 義，徐文超 （天津大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，天津 300073）

Revit 在綠建評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

Application of Revit in Green Building Evaluation

張大昕，祝 捷，王江飛，陸 義，徐文超 （天津大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，天津 300073）

以一個(gè)具體項(xiàng)目為例，介紹Revit在綠建評(píng)價(jià)中的應(yīng)用方法。分別以信息錄入、明細(xì)表統(tǒng)計(jì)、模擬軟件交互分析的方法，將《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中的條文體現(xiàn)在Revit模型中。將Revit模型應(yīng)用于綠建評(píng)價(jià)，可以使綠建評(píng)價(jià)工作的介入時(shí)間提前，將綠建評(píng)價(jià)的結(jié)果隨時(shí)反饋給設(shè)計(jì)人員，避免了重復(fù)工作。這有助于培養(yǎng)設(shè)計(jì)人員的綠建理念，實(shí)現(xiàn)真正的綠色建筑設(shè)計(jì)。

BIM；Revit；綠色建筑；綠建分析

隨著全球氣候變化加劇及能源成本越來(lái)越高，建筑行業(yè)作為傳統(tǒng)的耗材、耗能大戶，壓力也越來(lái)也大。綠色建筑節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材，保護(hù)環(huán)境和減少污染的基本理念，日益受到人們的關(guān)注。政府部門(mén)也采取積極措施來(lái)推動(dòng)綠色建筑的發(fā)展，并推廣適合本國(guó)的綠色建筑評(píng)價(jià)體系，例如美國(guó) LEED、英國(guó) BREEAM、日本 CASBEE 以及加拿大GBC 等。我國(guó) 2006 年發(fā)布了《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(簡(jiǎn)稱《綠標(biāo)》)，并得到國(guó)家和業(yè)內(nèi)的高度重視和大力推廣。截至 2015 年 1 月為止，全國(guó)已有 2 379 個(gè)項(xiàng)目獲得綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)，建筑面積 2.72 億 m2[1]。

另一方面，目前建筑行業(yè)正在經(jīng)歷重大的變革，建筑信息化模型 (BIM) 已經(jīng)在國(guó)內(nèi)興起。BIM 提供了一個(gè)全新的生產(chǎn)方式，運(yùn)用數(shù)字化的方式來(lái)表達(dá)建筑的物理和功能特征，對(duì)建設(shè)項(xiàng)目中不同階段的信息實(shí)現(xiàn)集成和共享，為項(xiàng)目各參與方提供協(xié)同工作的平臺(tái)，提升生產(chǎn)效率，降低成本，縮短工期[2]。此外，國(guó)家也在積極推進(jìn)這項(xiàng)工作的住建部已發(fā)文規(guī)定到 2020 年末，建筑行業(yè)甲級(jí)勘察、設(shè)計(jì)單位以及特級(jí)、一級(jí)房屋建筑工程施工企業(yè)，應(yīng)掌握并實(shí)現(xiàn) BIM 與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用。

在建筑設(shè)計(jì)中，Autodesk Revit 是目前 BIM 主流設(shè)計(jì)軟件之一，其建造的模型中帶有大量的信息。在綠建評(píng)價(jià)中，需要對(duì)建筑內(nèi)多種信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算或模擬分析，然后根據(jù)《綠標(biāo)》條文進(jìn)行綠建等級(jí)評(píng)價(jià)。國(guó)外已有將 BIM 技術(shù)應(yīng)用于綠建評(píng)價(jià)的研究，國(guó)內(nèi)也已開(kāi)始將 Revit 設(shè)計(jì)與綠建評(píng)價(jià)結(jié)合的研究[3-6]。本文以一個(gè)具體項(xiàng)目為例，介紹在設(shè)計(jì)過(guò)程中，將 Revit 用于綠色建筑評(píng)價(jià)的方法及應(yīng)用的意義。

1 綠建評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)前普遍做法的不足

雖然我國(guó)非常重視綠色建筑，但就目前而言，我國(guó)的綠色建筑仍處于粗放發(fā)展階段，存在很多問(wèn)題。首先，綠色建筑師進(jìn)行的是一項(xiàng)跨學(xué)科、綜合性的工作，涉及到非常多的建筑物理學(xué)內(nèi)容，目前以方案和施工圖為主要工作的設(shè)計(jì)師對(duì)綠色建筑普遍缺乏深入的了解與透徹的認(rèn)知。其次，我國(guó)建筑的建設(shè)周期普遍較短，留給設(shè)計(jì)的時(shí)間非常有限。綠建分析需要多種軟件并且單獨(dú)建模，軟件操作也需要專門(mén)訓(xùn)練，設(shè)計(jì)人員往往缺少這些能力與時(shí)間。

實(shí)際上，不少工程的綠建評(píng)價(jià)工作都是在進(jìn)行到施工圖階段，才由單獨(dú)的綠建評(píng)價(jià)人員完成的。綠建評(píng)價(jià)人員往往是根據(jù)設(shè)計(jì)成果(如施工圖)，單獨(dú)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算以及模擬等，再結(jié)合《綠標(biāo)》計(jì)算出綠建得分。這個(gè)過(guò)程更多地是一種獨(dú)立的工作，綠建分析結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)人員的反饋不足，與設(shè)計(jì)脫節(jié)，并未真正融入設(shè)計(jì)過(guò)程中。這導(dǎo)致了目前比較畸形的狀態(tài)——設(shè)計(jì)人員不做甚至不懂綠色建筑；而綠建分析與評(píng)價(jià)人員不做設(shè)計(jì)，只知道分析結(jié)果，卻難以進(jìn)行改進(jìn)。不少工程，為了達(dá)到既定的綠建標(biāo)準(zhǔn)，不得不明顯增加成本，使用一些可以提高綠建評(píng)分，但實(shí)際上并不節(jié)約和環(huán)保的措施。

此外，由于設(shè)計(jì)過(guò)程中難免存在多次修改、變更等情況，因此綠建工作也常出現(xiàn)反復(fù)計(jì)算、模擬等重復(fù)性工作，工作效率有待提高。

2 目前 Revit 模型的不足

Revit 模型是由含有特定信息的構(gòu)件組成的，其本身帶有建筑、結(jié)構(gòu)及設(shè)備等各專業(yè)的大量信息。更重要的是，在 Revit 中可以非常方便地添加信息。從這個(gè)角度來(lái)看，Revit 模型在體現(xiàn)綠建信息上具有天然的優(yōu)勢(shì)。

但由于BIM在我國(guó)仍處于發(fā)展的初期階段，Revit 模型的質(zhì)量參差不齊，特別是多數(shù) Revit 模型的構(gòu)件中缺少《綠標(biāo)》中所需的信息。例如，Revit 中的幕墻族，缺少《綠標(biāo)》中的 4.2.4 條“玻璃幕墻可見(jiàn)光反射比不大于 0.2”這個(gè)信息。在建模過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員往往關(guān)注的是如何讓幕墻的表現(xiàn)形式滿足立面的需求，如何便于修改以符合出圖規(guī)范。再如，《綠標(biāo)》5.2.4 條“供暖、通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)的各類用能設(shè)備能效指標(biāo)符合 DB/T 29-205—2010《天津市綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定”。這就要求設(shè)備的族中，應(yīng)帶有性能系數(shù) COP、能效比 EER、名義制冷綜合性能系數(shù) IPLV 或者鍋爐的熱效率以及風(fēng)機(jī)單位風(fēng)量耗功率等，而一般的設(shè)備族都缺少這些數(shù)據(jù)。

因此，以這些缺少相應(yīng)的綠建信息的構(gòu)件族搭建出來(lái)的 Revit 模型，在用于綠建評(píng)價(jià)時(shí)并不比傳統(tǒng)的 CAD 圖紙更有優(yōu)勢(shì)，仍需要綠建評(píng)價(jià)人員重復(fù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析工作。所以，在創(chuàng)建構(gòu)件族時(shí)，應(yīng)該把這些綠建評(píng)價(jià)所用的信息加入其中，但這在短期內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)。就筆者所接觸的模型文件中，目前 Revit 中族多數(shù)來(lái)自 Revit 軟件中自帶、設(shè)計(jì)人員自建以及為數(shù)不多的廠家制作的族文件。族庫(kù)制作人員對(duì)綠建評(píng)價(jià)可謂一無(wú)所知，制作出的族文件多數(shù)只具備外觀、尺寸和設(shè)備專業(yè)的一些主要參數(shù)，幾乎不會(huì)帶有《綠標(biāo)》中所需的信息。

然而，由于 Revit 中添加信息非常方便，在族文件普遍缺失綠建信息的情況下，設(shè)計(jì)人員可以在建模過(guò)程中補(bǔ)充這些信息，以方便用于綠建評(píng)價(jià)。

3 Revit 與《綠標(biāo)》的結(jié)合

在 Revit 模型中體現(xiàn)綠標(biāo)所需的信息，首先需要對(duì)其進(jìn)行逐條梳理和分類，將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的自然語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為 Revit軟件可以識(shí)別的信息。結(jié)合 Revit 軟件的特點(diǎn)，對(duì)《綠標(biāo)》分析后發(fā)現(xiàn)，可以將各個(gè)條文分為 3 類。

本文以天津大學(xué)北洋園校區(qū)的恐龍博物館為例(圖1)，具體說(shuō)明 Revit 在綠建評(píng)價(jià)中的應(yīng)用的方法。本建筑位于天津市津南區(qū)，樓層為 4 層，建筑高度 22.45 m，建筑面積 5 198.70 m2；主要用于存放恐龍化石及配套辦公用房等。

圖1 恐龍博物館Revit模型

3.1 定性條文——Revit中錄入綠建信息

《綠標(biāo)》中的概述性、人為判斷或者由第三方提供評(píng)估報(bào)告來(lái)判斷的條文，例如 4.1.1 條“項(xiàng)目選址應(yīng)符合所在地城鄉(xiāng)規(guī)劃，且應(yīng)符合各類保護(hù)區(qū)、文物古跡保護(hù)的建設(shè)要求”。是《綠標(biāo)》的控制項(xiàng)，需要根據(jù)“環(huán)境影響評(píng)估報(bào)告”來(lái)判斷是否達(dá)標(biāo)。Revit 模型不能直接用于這些條文的評(píng)價(jià)，更不能替代評(píng)估報(bào)告的作用，但可以將評(píng)估報(bào)告的結(jié)論以信息錄入的方式錄入 Revit 模型中，方便隨時(shí)查看。

新建一個(gè)名為“綠建信息”的共享參數(shù) txt 文檔(如圖2所示)，用于存儲(chǔ) Revit 模型中的綠建信息；然后在 Revit模型中添加“項(xiàng)目參數(shù)”，將 4.1.1 條分組為“綠色建筑屬性”，添加到 Revit 模型的“項(xiàng)目信息”中(如圖3 所示)。用同樣的方法，可以把《綠標(biāo)》中相似的條文，錄入到 Revit 模型中。

圖2 txt 文檔存儲(chǔ)《綠標(biāo)》評(píng)價(jià)信息

圖3 《綠標(biāo)》4.1.1條添加到 Revit 模型的項(xiàng)目信息

3.2 定量分析——Revit 中綠建信息的統(tǒng)計(jì)與分析

《綠標(biāo)》的部分條文是以數(shù)值、比例值為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的。例如是 4.2.1 條中的“人均居住用地指標(biāo)”和“公共建筑容積率”、4.2.3 條中的“地下建筑面積與地上建筑面積的比率”這些需要統(tǒng)計(jì)與計(jì)算的信息，也是傳統(tǒng)的綠建評(píng)價(jià)工作的主要內(nèi)容，需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與計(jì)算。在 Revit 中，這些數(shù)據(jù)可以用明細(xì)表功能實(shí)現(xiàn)。

此外，《綠標(biāo)》的部分條文，需要統(tǒng)計(jì)的信息來(lái)自族文件中。例如 4.2.14“合理規(guī)劃地表與屋面雨水徑流，對(duì)場(chǎng)地雨水實(shí)施外排總量控制”。不同材質(zhì)的地表(屋面)有不同的徑流系數(shù)，但一般的地表(屋面)的族文件都缺少這項(xiàng)信息。所以，在 Revit 建模過(guò)程中，以共享參數(shù)的方式，將“徑流系數(shù)”這項(xiàng)信息，添加到 Revit 模型的地形和屋頂中(如圖4 所示)；再用明細(xì)表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)項(xiàng)目所在地的年降雨量(天津年均降雨量 540 mm)計(jì)算出地面徑流量(如表1 所示)。

圖4 徑流系數(shù)添加到Revit模型中

表1 恐龍博物館地表年徑流量統(tǒng)計(jì)

用同樣的方法，把其他《綠標(biāo)》評(píng)價(jià)所需的信息添加到Revit 模型的族文件中。例如將綠建信息分別添加到窗、風(fēng)機(jī)及變壓器的族文件中(圖5)。有了這些含有綠建信息的族文件，Revit 模型建好之后，即可用明細(xì)表直接給出統(tǒng)計(jì)結(jié)果，不用再由專門(mén)的人員進(jìn)行綠建評(píng)價(jià)工作。此外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員也可以隨時(shí)用明細(xì)表對(duì)模型進(jìn)行檢查，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行改進(jìn)。

圖5 含有綠建信息的窗、風(fēng)機(jī)和變壓器族文件

3.3 模擬分析——Revit 模型與分析軟件的交互

除信息錄入與統(tǒng)計(jì)計(jì)算外，《綠標(biāo)》中還有部分條文是以日照、流體及能耗等分析軟件的模擬分析結(jié)果為判斷標(biāo)準(zhǔn)的。例如對(duì) 4.1.1條，需要模擬建筑的日照情況及對(duì)周?chē)ㄖ挠绊?；?duì) 4.2.5 條，需要模擬場(chǎng)地內(nèi)噪聲情況；對(duì)4.2.6 條，需要模擬分析冬季(及過(guò)渡季、夏季)典型風(fēng)速和風(fēng)向條件下，建筑周?chē)诵袇^(qū)的風(fēng)速、風(fēng)壓、渦旋等。

這些分析軟件種類繁多，對(duì)于綠建評(píng)價(jià)工作，國(guó)家并沒(méi)有指定具體的模擬軟件。就筆者單位而言，綠建模擬軟件有光模擬的 Ecotect、風(fēng)模擬的 Phoenics、能耗模擬的Green Building Studio。一般的綠建評(píng)價(jià)中，需要在各模擬分析軟件建模，再進(jìn)行模擬分析；部分模擬軟件可以使用SU、3DS 等模型導(dǎo)出的文件。但若建筑形體復(fù)雜，在軟件交互過(guò)程中很難保證信息傳遞的完整性與準(zhǔn)確性。

Revit 模型可以導(dǎo)出 DXF、gbXML、FBX 等多種格式的文件。導(dǎo)出的文件在導(dǎo)入 Ecotect 時(shí)，基本可以保證信息的完整與準(zhǔn)確及構(gòu)件識(shí)別良好(圖6)。稍作修改與設(shè)置，即可進(jìn)行模擬分析。

圖6 Revit 模型導(dǎo)入 Ecotect

對(duì)于風(fēng)環(huán)境模擬，Revit 模型基本不能與 Phoenics 軟件進(jìn)行交互。Phoenics 不能識(shí)別模型構(gòu)件的坐標(biāo)，也不能識(shí)別較為復(fù)雜的模型。為了避免重復(fù)建模，筆者采用了綠建斯維爾的風(fēng)環(huán)境模擬軟件 Vent 2016。該軟件在 Revit 2016 的插件，可以將 Revit 模型導(dǎo)出(圖7)，并完整、準(zhǔn)確導(dǎo)入其分析軟件，不用重復(fù)建模。在與模擬軟件的交互后，可以把模擬分析結(jié)果以信息錄入的方式，反饋至 Revit模型中，方便查看。

圖7 Revit 模型導(dǎo)入綠建斯維爾風(fēng)模擬軟件 Vent 2016

4 結(jié) 語(yǔ)

隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排的要求越來(lái)越高，綠色建筑已經(jīng)逐漸成為一種標(biāo)配。綠建評(píng)價(jià)的工作越來(lái)越多、要求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的綠建評(píng)價(jià)工作模式已經(jīng)越來(lái)也不適用，綠色建筑應(yīng)成為各專業(yè)設(shè)計(jì)師的基本理念。

根據(jù)《綠標(biāo)》的內(nèi)容和 Revit 軟件的特點(diǎn)，以信息錄入、明細(xì)表統(tǒng)計(jì)和軟件模擬分析 3 種方式，把 Revit 用于綠建評(píng)價(jià)中，這在初期的確會(huì)明顯增加工作量。但有了幾個(gè)項(xiàng)目的積累后，可以將包含了綠建評(píng)價(jià)信息的 Revit 文件做成模板，在以后的項(xiàng)目中，不用再逐條添加綠標(biāo)條文，只要正常建模與設(shè)計(jì)即可。將綠建評(píng)價(jià)工作從施工圖階段提前到設(shè)計(jì)階段，促進(jìn)設(shè)計(jì)人員以綠色建筑的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，并不會(huì)顯著增加工作量。此外也可以將存儲(chǔ)《綠標(biāo)》條文共享參數(shù)的 txt 文檔用于其他項(xiàng)目的 Revit 模型中，進(jìn)行綠建評(píng)價(jià)。就目前情況而言，這是一種切實(shí)可行且較為方便的一種操作方法。

將 Revit 模型和綠建評(píng)價(jià)結(jié)合，可以在兩方面促進(jìn)綠色建筑的推進(jìn)。首先，綠色建筑逐漸變成設(shè)計(jì)人員的一種共識(shí)。在包含綠建信息的 Revit 模板上進(jìn)行設(shè)計(jì)建模過(guò)程中，綠色建筑的理念和信息一直伴隨著設(shè)計(jì)人員。其次，這個(gè)綠建評(píng)價(jià)的工作方法，并不會(huì)明顯增加設(shè)計(jì)人員的工作量。不管是綠建信息錄入，還是模擬分析，設(shè)計(jì)人員用的都是同一個(gè) Revit 模型。就整個(gè)工期而言，甚至減少了單獨(dú)的綠建評(píng)價(jià)人員的工期，也避免了信息在不同人員之間傳遞過(guò)程中的失真。更重要的是，設(shè)計(jì)人員做出的綠建，才是真正的綠建。

當(dāng)然，筆者提出的這種 Revit 在綠建評(píng)價(jià)中的應(yīng)用方法，也有不少有待改進(jìn)的內(nèi)容。例如，在需要根據(jù)環(huán)境(規(guī)劃)評(píng)估報(bào)告錄入的信息中，Revit 模型也應(yīng)提供一些具有參考價(jià)值的信息，而不僅僅依據(jù)評(píng)估報(bào)告。在明細(xì)表統(tǒng)計(jì)中，筆者認(rèn)為，根本的解決方法是建立綠色建筑構(gòu)件的族庫(kù)，而不僅僅是在項(xiàng)目中把綠建屬性的信息賦予構(gòu)件。限于水平，這些問(wèn)題仍有待解決。在與模擬軟件的交互中，歐特克公司已經(jīng)在將整合分析軟件放到 Revit 中，例如 FormIt 360 和Insight 360，但效果如何還有待實(shí)踐檢驗(yàn)。筆者認(rèn)為將模型和分析整合到一個(gè)軟件體系中，是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

[1] 李晨楠,張金月. 基于BIM的綠色建筑設(shè)計(jì)評(píng)審系統(tǒng)初探[J]. 項(xiàng)目管理技術(shù),2016(1):55-59.

[2] 劉凱英,田慧峰. 基于《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的綠色建筑設(shè)計(jì)流程優(yōu)化[J]. 施工技術(shù),2014(4):60-62,74.

[3] 程斯茉.基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)沙:湖南大學(xué),2013.

[4] 章帥.基于BIM技術(shù)綠色建筑環(huán)境性能評(píng)價(jià)[D].南京:南京林業(yè)大學(xué),2014.

[5] 李驍. 綠色BIM在國(guó)內(nèi)建筑全生命周期應(yīng)用前景分析[J]. 土木建筑工程信息技術(shù),2012(2):52-57.

[6] 盧琬玫.BIM技術(shù)及其在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].天津:天津大學(xué),2014.

TU50

A

1674-814X(2017)01-0016-04

2016-09-12

張大昕，現(xiàn)供職于天津大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院。作者通信地址：天津市南開(kāi)區(qū)鞍山西道192號(hào)。郵編：300073。