田立臣

(黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025)

綠色建筑理念指的就是在建筑項(xiàng)目建設(shè)的全過(guò)程中,必須通過(guò)合理手段節(jié)約能源和資源,促進(jìn)可再生能源技術(shù)的使用，來(lái)減少空氣污染物的排放,保護(hù)建筑周邊環(huán)境,為人們提供健康舒適的生活空間。為了合理發(fā)展綠色建筑,就需要把環(huán)境節(jié)約的設(shè)計(jì)理念落實(shí)于整個(gè)建筑規(guī)劃的全過(guò)程,尤其是在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)的過(guò)程中。因此設(shè)計(jì)者必須了解可持續(xù)發(fā)展對(duì)于建筑設(shè)計(jì)的重要性,并將之付諸設(shè)計(jì)實(shí)踐。但近年來(lái),由于建筑物構(gòu)造日趨復(fù)雜,功能特點(diǎn)也日益多樣,僅憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)主義很難正確掌握綠色建筑設(shè)計(jì)的內(nèi)涵，而B(niǎo)IM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的實(shí)際運(yùn)用不但能夠?qū)?fù)雜的數(shù)據(jù)進(jìn)行演算,還能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)仿真,從而全方位解析建筑的物理性能與環(huán)境特點(diǎn),進(jìn)而更有效提升綠色建筑設(shè)計(jì)的水平。

1 當(dāng)下我國(guó)綠色建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展?fàn)顩r分析

1.1 缺少健全合理的綠色建筑體制和規(guī)范

目前,綠色建筑技術(shù)在我國(guó)取得了快速的進(jìn)展和廣泛應(yīng)用,不少地區(qū)都有了綠色建筑的試點(diǎn),但這種建設(shè)主要是政府政績(jī)的要求,卻不能有效體現(xiàn)綠色建筑的實(shí)用價(jià)值。由于中國(guó)綠色建筑行業(yè)起步較晚,雖然中國(guó)建筑業(yè)正在高速發(fā)展,但是對(duì)綠色建筑技術(shù)的關(guān)注還比較缺乏,所以迫切需要完善綠色建筑體制和規(guī)范。

1.2 對(duì)于綠色建筑沒(méi)有科學(xué)的評(píng)估系統(tǒng)

雖然我國(guó)2015年頒布的《綠色建筑評(píng)價(jià)規(guī)范》在一定程度上對(duì)綠色建筑評(píng)估進(jìn)行了完善和創(chuàng)新，確定了評(píng)價(jià)因素,但仍面臨不少問(wèn)題。在綠色建筑評(píng)估領(lǐng)域,仍然缺乏科學(xué)合理的指標(biāo)體系,有關(guān)指標(biāo)的測(cè)量也缺乏科學(xué)合理的依據(jù)，我國(guó)綠色建筑評(píng)價(jià)體系還有待進(jìn)一步完善。同時(shí)，相比發(fā)達(dá)國(guó)家,中國(guó)對(duì)于綠色建筑的評(píng)判準(zhǔn)則仍具有很大差距,這導(dǎo)致了在具體的工程中往往無(wú)法研發(fā)出符合綠色建筑規(guī)范的理想建筑。

1.3 綠色建筑缺乏跨專(zhuān)業(yè)協(xié)同與配合

建筑在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要許多學(xué)科的密切配合,比如，建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、水電等學(xué)科中,在城市綠色建筑工程的各個(gè)環(huán)節(jié)中會(huì)出現(xiàn)協(xié)調(diào)與配合上的問(wèn)題,但也就是因?yàn)檫@些方面沒(méi)有系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合,所以在出現(xiàn)交叉問(wèn)題時(shí),就很難加以協(xié)調(diào)配合,從而造成了在城市綠色建筑設(shè)計(jì)和施工中出現(xiàn)可能的問(wèn)題。

1.4 綠色建筑設(shè)計(jì)理念未能貫徹于實(shí)際施工全過(guò)程

在建筑施工環(huán)節(jié)中,很可能對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)理念認(rèn)識(shí)上存在一定的偏差,而導(dǎo)致這種問(wèn)題的主要因素也有不少,大致包括以下因素:一是不少設(shè)計(jì)人員對(duì)現(xiàn)實(shí)的施工情況都知之甚少,又或者缺乏在實(shí)際施工工地的工作經(jīng)驗(yàn),所以當(dāng)做出綠色建筑工程方案設(shè)計(jì)時(shí),就很容易與實(shí)際施工出現(xiàn)“兩張皮”現(xiàn)象；二是因?yàn)槭┕と藛T的綜合能力參差不齊,許多工作人員并未進(jìn)行過(guò)專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)的訓(xùn)練,對(duì)建筑物的設(shè)計(jì)理念缺乏基本的概念,又或者沒(méi)有看設(shè)計(jì)圖紙的能力,從而無(wú)法全面正確地掌握綠色建筑設(shè)計(jì)者的實(shí)際要求。

2 BIM技術(shù)概述

2.1 BIM技術(shù)的定義

BIM技術(shù)是數(shù)據(jù)化的對(duì)建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造、管理的世界領(lǐng)先的信息技術(shù)工具。它主要運(yùn)用基于三維圖像的建筑計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),對(duì)建筑物的具體朝向和建筑的基本功能等進(jìn)行建模的工具。BIM的科學(xué)內(nèi)涵表述為:是一個(gè)可以數(shù)字化表達(dá)工程施工過(guò)程的物理特征、功能參數(shù)、包括設(shè)備等數(shù)量信息,可以為工程施工的決策流程奠定可信性的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),而借助BIM技術(shù),工程不同階段均可在函數(shù)模式中導(dǎo)入,以獲取、完善與調(diào)控的數(shù)量依據(jù),從而有效配合工程建設(shè)工作[1]。

2.2 BIM信息技術(shù)的形成大背景

任何一種新型技術(shù)的誕生,都與其更廣闊的市場(chǎng)需要有關(guān)，而B(niǎo)IM技術(shù)正是在如此的重要前提下應(yīng)運(yùn)而生的。一方面,針對(duì)傳統(tǒng)的中國(guó)國(guó)內(nèi)綠色建筑設(shè)計(jì)與管理工作,因?yàn)橐话愕慕ㄔO(shè)管理方法都是分階段性的管理,從工程的整個(gè)角度來(lái)看,這些不連貫的和不完善的建筑管理方式極易產(chǎn)生管理漏洞,從而導(dǎo)致綠色建筑出現(xiàn)工程問(wèn)題。另一方面，隨著多數(shù)綠色建筑工程項(xiàng)目的高額投入、設(shè)計(jì)方式特殊,對(duì)大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)要求相對(duì)較高的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3 BIM建筑設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的差異及特點(diǎn)

3.1 BIM建筑設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的差異

由于以往的建筑方法大多基于平面設(shè)計(jì)，雖然可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)，但只是在數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性方面存在較大的問(wèn)題，建筑的工作效率也很低。隨著建筑科技的發(fā)展,先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)在建筑過(guò)程中的運(yùn)用也日益普遍,尤其是BIM技術(shù)在建筑中的運(yùn)用是十分重要的,能夠有效提升建筑的品質(zhì),目前BIM技術(shù)在建筑中的使用已經(jīng)形成了完整的管理模型,通過(guò)BIM技術(shù)能夠全面展示建筑實(shí)際施工中的各種數(shù)據(jù),使施工管理人員有了更多的機(jī)會(huì)全方位、直觀的掌握建筑施工的現(xiàn)實(shí)情況,以便有效糾正建筑中可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題[2]。此外,BIM技術(shù)還能夠在不同的設(shè)計(jì)領(lǐng)域間建立良性的聯(lián)系,從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑過(guò)程中的一些問(wèn)題，對(duì)設(shè)計(jì)的不斷改進(jìn),不僅降低了在實(shí)際施工中錯(cuò)誤的可能性,還減少了建設(shè)企業(yè)的生產(chǎn)成本,從而提升了綠色建筑的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 BIM技術(shù)的特點(diǎn)

3.2.1 協(xié)調(diào)性與可視化

BIM技術(shù)有較好的可視性,施工者可以利用BIM技術(shù)建立較為完整的綠色施工流程,從而使得施工空間結(jié)構(gòu)更為合理?？茖W(xué)合理地使用BIM技術(shù)可以幫助工程設(shè)計(jì)師更全面地了解施工結(jié)構(gòu)特征,從而豐富建筑設(shè)計(jì)者的視覺(jué)感受,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代施工方法的良好實(shí)施效果。與傳統(tǒng)的施工方式比較,在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于建筑設(shè)計(jì)師之間沒(méi)有充分的信息交流，建筑方案設(shè)計(jì)的實(shí)施效率將受到嚴(yán)重影響，BIM技術(shù)有著很大的協(xié)調(diào)性，通過(guò)BIM技術(shù)的應(yīng)用，能夠增強(qiáng)施工單位、業(yè)主、施工設(shè)計(jì)師之間的密切協(xié)作,并針對(duì)施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題提出適當(dāng)?shù)奶幚泶胧?/p>

3.2.2 參考性和信息完備性

BIM技術(shù),能夠?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)技術(shù)人員提供更加精確的工程設(shè)計(jì)參考,具有信息完備的參考性功能,進(jìn)而有效提升了建筑的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)效率。BIM技術(shù)的信息完整性,主要表現(xiàn)在對(duì)施工信息的更精確體現(xiàn)上,有效提高了綠色建筑設(shè)計(jì)方案的實(shí)施效果，保證了施工項(xiàng)目中信息更加準(zhǔn)確。

4 BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

4.1 BIM在綠色建筑物形態(tài)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

隨著建設(shè)審美觀念的提升，BIM技術(shù)的參數(shù)化和可視化建筑設(shè)計(jì)功能很快就可以解決人們對(duì)概念建筑的建模要求，使得建筑設(shè)計(jì)在必須保證外形的合理性和室內(nèi)空間的實(shí)用性同時(shí),還必須符合現(xiàn)代建筑節(jié)能的特點(diǎn)。由于參數(shù)化建筑設(shè)計(jì)能夠迅速地對(duì)整個(gè)建筑物外觀信息進(jìn)行掃描并實(shí)現(xiàn)模型,所以即使由于建筑數(shù)據(jù)調(diào)整參數(shù)時(shí),BIM軟件也還能夠自動(dòng)保持原來(lái)不變的參數(shù),從而使得整個(gè)建筑信息看起來(lái)比較協(xié)調(diào),進(jìn)而得到整體建筑效應(yīng)。而可視化的建筑設(shè)計(jì)功能還可以使得設(shè)計(jì)師更好的把握建筑的整體效果，為建筑設(shè)計(jì)管理工作提供了很大的方便。

4.2 BIM在綠色建筑室外環(huán)境設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

綠色建筑要根據(jù)環(huán)境等因素來(lái)決定建筑的方向，同時(shí)，要做好建筑規(guī)劃和景觀布局。在具體工程設(shè)計(jì)中，在全面掌握建筑環(huán)境信息的基礎(chǔ)上，還需要系統(tǒng)分析研究建筑周?chē)L(fēng)的分布和混凝土的風(fēng)蝕狀況，在建筑室外環(huán)境建模設(shè)計(jì)階段，應(yīng)采用計(jì)算機(jī)建模技術(shù)分析空氣流體，根據(jù)相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合和利用，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，建造出更適合實(shí)際環(huán)境需要的綠色建筑。

4.3 BIM在日照、采光環(huán)境設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

玻璃幕墻在建筑物中的主要功能是有效阻擋日光。目前,綠色建筑設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是通過(guò)穩(wěn)步減少建筑物能耗,進(jìn)一步降低室內(nèi)溫室氣體排放量,改善建筑物主體的保溫效果,以實(shí)現(xiàn)所預(yù)期的優(yōu)化調(diào)整及運(yùn)行目標(biāo)。采用BIM技術(shù)進(jìn)行模擬分析設(shè)計(jì)時(shí),能夠通過(guò)建筑內(nèi)部三維數(shù)字模型的建立,分析建筑物表面的日光照射狀況,從而更加精確到每一時(shí)期,而通過(guò)BIM技術(shù)所得到的信息可以作為對(duì)特定建設(shè)方向規(guī)劃的基礎(chǔ)。而建筑物采光方式主要包括自然光和人工光兩種方式,充分利用建筑的天然光源、增強(qiáng)建筑物利用自然光源的效果是綠色建筑的節(jié)能建筑設(shè)計(jì)基本理念和體現(xiàn)建筑節(jié)能的特性。在建筑物室內(nèi)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,通過(guò)BIM技術(shù)分析建筑物的采光特性,進(jìn)而制定出合理的建筑物照明設(shè)計(jì),以達(dá)到資源的合理使用[4]。此外，建筑工程設(shè)計(jì)和技術(shù)人員要在適當(dāng)?shù)膮^(qū)域設(shè)置遮蔽設(shè)備，如在房間內(nèi)設(shè)置遮陽(yáng)窗簾，可以避免陽(yáng)光直接照射的問(wèn)題；在室外種植花卉時(shí)，形成蔭涼，也具有一定的綠化效益。

4.4 BIM技術(shù)在綠色建筑熱設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在綠色建筑熱工程設(shè)計(jì)中,外墻結(jié)構(gòu)的性能一直是關(guān)鍵問(wèn)題。因此在綠色建設(shè)中,根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱卣?有必要改善外墻保溫性能和建筑物保溫特性。因此,一是采用輕質(zhì)建材如聚苯板、聚苯顆粒保溫水泥等,可以有效降低填充建筑材料的用量,從而降低了建筑的熱荷載,同時(shí)提高了外墻保溫性能；二是采用雙層中空玻璃可以有效減少玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)，可選擇性能良好的雙面中空玻璃；三是按照要求對(duì)建筑物的樓頂設(shè)計(jì)合理的保溫系統(tǒng),并結(jié)合建筑綠色工程減少樓頂?shù)膶?dǎo)熱系數(shù),使建筑物在夏季酷暑的氣候里依然可以保持相對(duì)低的室內(nèi)外高溫；四是可以通過(guò)設(shè)置遮陽(yáng)板例如全擋板、水平+垂直一體化的遮陽(yáng)板的方式,提高隔熱效果；五是可在建筑施工立面下大量采用攀附性綠色植物,并利用綠色植被本身的遮蔽效應(yīng)和熱蒸騰作用,實(shí)現(xiàn)對(duì)氣溫的合理調(diào)控。例如,運(yùn)用BIM技術(shù)中的REVIT工具能夠?qū)κ┕^(qū)域內(nèi)的各種地質(zhì)因素以及植物分布情況進(jìn)行仿真,可以模擬風(fēng)、雨、雪等惡劣天氣，并作為基準(zhǔn)，在綠色建筑設(shè)計(jì)中加入施工地的特點(diǎn)，利用BIM技術(shù)為熱工設(shè)計(jì)提供一定的參考，從而提高熱工設(shè)計(jì)的合理性和有效性。

4.5 BIM技術(shù)在建筑環(huán)境中的合理運(yùn)用

總的來(lái)說(shuō),綠色建筑設(shè)計(jì)能夠通過(guò)科學(xué)合理的使用環(huán)境資源,進(jìn)而達(dá)到人與自然的和諧相處,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的目的,這也是綠色建筑設(shè)計(jì)中最明顯的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。BIM技術(shù)可以對(duì)建筑節(jié)能、綠色照明控制系統(tǒng),以及建筑的可持續(xù)發(fā)展等方面都進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。在進(jìn)行綠色建筑設(shè)計(jì)的時(shí)候,對(duì)建筑物能耗和實(shí)際使用中建筑能耗的成本等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,同時(shí)為建筑設(shè)計(jì)人員在實(shí)際建筑過(guò)程中,對(duì)建筑材料耗能以及利用建筑物能源的成本等也進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,為設(shè)計(jì)人員在實(shí)際建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中,提供一定的建議和信息借鑒。在綠色建筑設(shè)計(jì)中,可以利用BIM技術(shù),將建筑結(jié)構(gòu)的環(huán)境特性有機(jī)地融合,以合理的數(shù)據(jù)構(gòu)建建筑環(huán)境,同時(shí)有機(jī)結(jié)合全國(guó)各地的自然氣候特點(diǎn)進(jìn)行綠化施工過(guò)程模擬，進(jìn)而對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)提供切實(shí)的指導(dǎo)建議。利用BIM技術(shù)能夠根據(jù)建筑物的地域采光性做出判斷,通過(guò)模擬建筑當(dāng)?shù)氐臏囟茸兓?，在建筑中?duì)外墻的光強(qiáng)度做出重新設(shè)定,通過(guò)利用或綜合BIM技術(shù)分析之后所得出的結(jié)果,就可以進(jìn)行對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)各個(gè)方面更加科學(xué)以及合理的調(diào)節(jié),從而達(dá)到環(huán)保的目的。

5 結(jié) 語(yǔ)

建設(shè)綠色建筑既是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中對(duì)建筑行業(yè)的需要,同時(shí)也是每一位設(shè)計(jì)者的社會(huì)責(zé)任。對(duì)如何建設(shè)綠色建筑以及如何判斷一個(gè)建筑是不是屬于綠色建筑,目前主要由有關(guān)的綠色建筑評(píng)價(jià)機(jī)制來(lái)決定?？傊?在綠色建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中最關(guān)鍵的問(wèn)題是在將BIM技術(shù)實(shí)踐運(yùn)用到各個(gè)階段的綠色建筑設(shè)計(jì)中,發(fā)揮各種BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)針對(duì)綠色建筑模擬性的特征,通過(guò)提高對(duì)建筑的風(fēng)速、光照、氣溫、噪聲等建筑環(huán)境模擬,合理調(diào)節(jié)建筑物的內(nèi)部空間布局與周?chē)h(huán)境,不但便于建筑設(shè)計(jì)者客觀全面、正確合理的開(kāi)展高質(zhì)量綠色建筑設(shè)計(jì),而且也為我國(guó)促進(jìn)綠色建設(shè)健康迅速發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持與基礎(chǔ)保證。