BIM与绿色建筑

2019-09-11 (～￣▽￣)～

据统计建筑能源占全球能源的50%，建筑垃圾占全球垃圾的40%，如何合理利用资源，在建筑物的全生命周期内，最大限度的节能减排、保护环境和创造环境友好型建筑，已经是当今发展和未来城市的重要环节。

从有巢氏「构木为巢以避群害」开始，人类正式有了居住的「巢穴」，随着时代的进步与科技的发展，建筑不再仅仅是为了满足人类的避风挡雨，人们有了更多的要求。而为了适应人类的发展以及生态的平衡，绿色建筑的概念被广泛提出并加以实施。

绿色建筑的概念

绿色建筑来源于人类对于美好生活以及生态平衡之间的双层需求，绿色建筑不是一般意义上简单绿化建筑、屋顶花园的平板概念，绿色建筑的主旨是人与自然和谐共赢，资源循环利用，通过建筑本身的场地选择、节能设计、自然采光、自然通风、减少噪声污染等达到接近零耗能或者零耗能的建筑。

绿色建筑与我国的渊源

从先秦我国绿色建筑的雏形就已经诞生了，在我们一边高喊：“空调、 WIFI、西瓜”一边苦恼于先祖们如何能够在没有空调的酷暑中度过一个又一个的夏天。

其实古人的智慧远远超过我们的想象，他们不仅有利用地下水乘凉的土空调，还有冬暖夏凉的窑洞。

▲ 土空调原理

▲ 土空调

▲ 窑洞

不论是“凉房”，还是“冰室”再到盛唐的含凉殿，无疑不是古人智慧的结晶。

绿建在中国的发展

现如今工业化的发展，人口的大面积增长。高层建筑林立而起，建筑集群大规模生产，原有的「绿色建筑技术」已经无法应用其中，随着知识体系的不断更新与科技的进步为现代绿色建筑提供了更大的发展空间，绿色建筑这一概念也被标准化、规范化，从而更好地应用于现实生活中。

其中BIM作为建筑相关工具软件，它与绿色建筑的适配性不断展现。BIM技术可视化和仿真化、多维信息挂接的技术特点，在建筑设计、建造和运营全生命周期作为模拟分析与管理手段，完全符合绿色建筑的发展理念。

我国《绿色建筑评价标准》：在全生命周期内，最大限度节约资源、保护环境、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。

▲ 绿色建筑标识图

BIM在绿建中的作用

BIM是将一个建筑工程的所有信息及参与建筑的多方数据信息为基本模型，用可视化、仿真化的技术，做到协同工作，统一管理，使参与各方能够相互协作的操作模式。

▲ 绿色建筑全生命周期的BIM应用

在建筑开发中利用BIM技术进行质量、成本、进度管控、施工模拟、冲突检测，以此提高产品品质、控制项目能耗，节约成本，这个方面的BIM应用相对来说已经比较普及。

尤其是一些相对成熟的国外的软件，通过IES/CFD/ECOTECT/Daysim等分析软件，可以提取BIM模型信息，进行动态仿真模拟计算分析，分析数据为设计工作作出指导依据和数据对比，BIM模型导出模型信息的高效性，可以降低仿真模拟的应用成本，为模拟分析应用提供发展空间。

CFD软件主要作用与BIM前期，可以有效的优化建筑布局，对建筑运行能耗的降低，室内通风状况的改善均有较大帮助。

室内环境舒适度CFD分析，优化风口设计布局、自然通风、提高舒适度、保证空气质量。

▲ 室内环境舒适度CFD分析—舒适度模拟

建筑热工和能耗分析

建筑节能是从建筑方案规划、建筑设备系统设计着手，比对不同建筑造型、建筑材料、建筑设备系统组成的各类方案，对每个方案进行能耗评估。建筑物传热是一个动态的过程，室外气候条件、围护结构、HVAC系统和照明系统都能够对其产生巨大影响，这些都需要建立模型，进行动态模拟分析。

能耗系统计算分析，优化设计、节约能源、预测运营能耗和投资回报。

▲ 能耗系统计算分析-能耗模拟

设备系统计算分析，优化节能、系统控制、预估运行费用

▲ 设备系统计算分析—空调系统仿真模拟

采光计算分析

主要是根据规范相应要求需要对室外环境噪声以及公共建筑室内进行模拟分析，和对建筑物主要功能房间的采光模拟分析。

按照模拟对象以及状态的不同，建筑采光模拟软件大致分为静态动态两种。静态软件主要是模拟某一时间点建筑采光的静态图像和光学数据。

例如：Ecotect Analysis软件又叫生态建筑大师，是一款功能全面，适用于可持续设计和采光模拟分析的工具，其中包含应用广泛的仿真和分析功能，能够提高现有建筑和新建筑设计的性能。

BIM与Ecotect Analysis软件的对接

gbxml格式的文件是以空间为基础的模型，主要可以用来分析建筑的热环境、光环境、太阳辐射分析等，也适用于光环境分析、阴影遮挡分析可视化等方面。同gbxml文件相比DXF文件则是详细的3D模型，建筑构件都是有厚度的，分析的结果相对更优。

▲ 室内公共场所采光模拟

动态的一些模拟软件可以依据醒目所属区域的全年气候数据，逐时计算工作面的天然光照，从而经一部计算出全年人工照明所产生的能耗，为照明节能控制提供所需数据。

动态模拟软件中Daysim属于计算精度较高的一款软件，设定人员行为模式及照明控制方式计算全年的照明能耗。但该软件不具备建模能力，一般与Ecotect、SketchUp等软件协同模拟，模拟结果以网页形式呈现，且无法生成静态的可视化图像文件。

BIM 5D技术

指在原有的3D建筑信息模型的基础上添加「时间间进度信息」与「成本造价信息」。能够将3D建筑构件与施工过程衔接，动态模拟施工进度流程、实时监控成本造价，从而达到降低施工风险、减少施工浪费、提高工程进度的的作用，现在大多数的软件仍存在于4D阶段，较完善软件5D技术主要是广联达BIM 5D。

广联达BIM5D以BIM平台为核心，集成全专业模型，并以集成模型为载体，关联施工过程中的进度、合同、成本、质量、安全、图纸、物料等信息。

▲ BIM 5D 软件界面展示

▲ BIM 5D 云平台展示

相对于国外软件的全面与完善，国内关于绿建的一系列BIM应用软件，相对薄弱，但是近年来国家大力支持绿色建筑的发展创新，也出现了一些相对优秀的BIM软件，例如绿建斯维尔，它包含的范围也相对广阔，节能设计、日照分析、能耗计算、建筑通风、采光分析、暖通负荷、建筑声环境、住区热环境。建斯维尔产品基本构建与AutoCAD平台，依照相应国家规范标准进行不同需求的分析，导出Word、excel、dwg等形式呈现。

例如：日照分析软件SUN提供绿色建筑指标、单体日照及太阳能利用模块，通过共享模型技术解决日照分析、绿色建筑指标分析、太阳能计算问题。