BIM技术下绿色建筑全生命周期的增量经济效益分析

BIM技术下绿色建筑全生命周期的增量经济效益分析

韩玉麒高倩

韩玉麒高倩

重庆建筑工程职业学院重庆400070

摘要：一般而言，BIM主要是通过表达建筑项目的几何，物理和功能信息来支持整个建筑生命周期的建设，也可以视为一种运营和管理的技术手段。由相关技术建立的建设项目信息模型称为BIM模型。它是代表建筑项目的物理和功能模型，为建筑项目的全生命周期的所有决策提供有效参考。

关键词：BIM技术；绿色建筑；全生命周期

前言

我国绿色建筑起步较晚。我国绿色建筑发展从2004年开始进入启蒙发展阶段。2006年，我国出台了首个《绿色建筑评价标准》。目前绿色建筑领域执行最多的就是住建部“三星”建筑能效测评体系。

1BIM技术的概念

BIM的英文全称是BuildingInformationModeling，即建筑信息模型。其定义为：创建并利用数字模型对项目进行设计、建造和运营管理的过程，即利用计算机三维软件工具，创建建筑工程项目的完整数字模型，并在该模型中包含详细信息，能够将这些模型和信息应用于建筑工程的设计过程、施工管理、物业和运营管理等全生命周期管理过程中。

2绿色建筑的简述

根据《绿色建筑评价标准》，绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，尽可能地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，达到建筑与自然环境的和谐统一，为居民提供舒适的生活环境。据统计，全球能源消耗总量有40%来自建筑，三分之一的碳排放也来自建筑。近年来，随着中国建筑业迅速发展，国内单位建筑面积能耗比发达国家高出两倍以上，建筑能耗占社会总能耗的28%，能源负担和环境污染已经制约着我国的可持续发展，在这样的情况下，发展绿色建筑刻不容缓。

3绿色BIM相关研究与实践

绿色建筑和BIM的结合称之为“绿色BIM”（“greenBIM”或“BIMforgreenbuildings”），是在绿色建筑、可持续设计、可持续建造等相关概念的基础上扩展而来的。根据绿色BIM的已有研究可将其定义为“以建筑信息模型为基础，生成和管理建筑全生命周期数据信息的过程，并提升建筑性能，推动和完成预期的可持续目标”。绿色BIM在国外发展较为成熟，国内关联绿色BIM的理论研究成果较少，近两年呈逐渐增多的趋势，主要集中于BIM在绿色建筑领域中的应用、设计流程及方法研究等。绿色BIM受到政府、设计机构和相关行业人员的关注，他们普遍认为BIM为绿色建筑提供了强有力的技术支撑，一些具有建设性的应用策略和关键技术被提出。BIM有助于优化绿色建筑设计方法和设计流程，实现降低建筑能耗、减少碳排放量、促进材料再利用、合理开发利用可再生能源的目标。此外BIM在普通建筑中的应用研究较多，也为绿色建筑设计提供了一些参考和借鉴。从2002年Autodesk公司率先提出BIM理念至今，BIM在业界广泛应用，并不断尝试与绿色建筑相结合。在我国城镇，越来越多的绿色建筑工程实践充分应用BIM理念和技术，优化设计质量、提高施工效率、节约成本，为“绿色探索”注入科技因素。

4绿色建筑全生命周期过程

在保证建筑性能、室内外环境质量的前提下，绿色建筑不仅考虑前期规划、方案设计，还强调在建造施工和运营管理上对环境负责和提高资源使用效率。BIM侧重于协同作业和实际效果，在时间维度及信息周期上与绿色建筑相配合。BIM发挥辅助设计与辅助管理两大职能，整合后期建造和运维在内的绿色建筑全生命周期过程，解决了诸多复杂的项目难题。设计阶段的BIM模型可以持续地为绿色建筑各个阶段提供完整可靠、直观清晰并且实时协调的各种数据。在建造施工阶段，3D－BIM模型中加入时间信息形成工程项目4D－BIM施工动态管理平台，实施进度计划与模型关联、进度仿真模拟与分析、质量安全管理等，较为准确地保证或缩短工期。在建筑全生命周期中，相对于设计、建造阶段，项目运营管理的时间往往更长久。良好的运营管理是绿色建筑的重要组成部分，BIM运维平台能够处理大量复杂数据，使空间信息与实时数据融为一体，管理人员可以直观、清晰地了解楼宇信息、能源信息、室内温湿度实时变化、通风情况等相关运行状态，配合节能运行实现高效管理。

5BIM技术在绿色建筑全生命周期中的技术瓶颈及其策略

5.1技术瓶颈

5.1.1图纸表达的局限性

目前，施工阶段仍以施工图纸的形式出现。传统的施工图纸是从建筑物，结构，设备和其他方面的特点中提取的。CAD和其他二维图形软件描述了构造的关键信息，但并不包括所有的信息，架构不仅有限而且简洁，当前社会中绿色建筑领域出现了越来越复杂的项目，而二维图纸的施工图难以对复杂的形状、类型进行分析和描述。在现有技术模式下，有必要对技术瓶颈问题进行解决。

5.1.2绿色建筑的精确化要求

目前较为普遍的建筑实施观念是在施工之前购买的材料通常会超过估算值，由此避免因错误或损坏而导致重复购买所需的工作量，但是多余的材料与绿色建筑的概念和评价不一致。在这种情况下，构建辅助技术需要对相关项目进行量化。建筑的设计结果往往在自我评估阶段就开始考虑材料的使用和评价标准，使建筑空间以及所需材料的比例达到相应的标准，越来越精准化的要求提高了评价难度。

5.2解决策略

5.2.1实现BIM的协同工作

通过协同设计可以专业横向工作的工作效率，可以找到绿色建筑设计的关键点，有效地提高各环节的质量，这是传统建筑设计的解决方案难以具备的优势。由此可以优先考虑将大型项目分解为单个部分，然后使用族库进行协作设计。以上海中心工程的实施为例，该项目在利用BIM平台的基础上进行了全面设计，解决了过去两个维度难以解决的综合问题，通过对几何图形和数据的准确评估，提高了施工评价的准确性。

5.2.2建立量化分析数据库

第一，根据控制要素、区域控制点和外部环境，整理相关的生态数据，尽可能确保收集过程的完整性。其次，对相关数据进行总结分析，分析所需参数，并通过相关分析软件对所输入的结果进行探讨。第三，根据建筑项目的需要，调整包括三维材料或者是图纸在内的生态分析形式。

结束语

绿色建筑不仅要贯彻“绿色”理念，还应该在整个设计、建造、运维阶段全面采用能帮助实现“绿色”标准的新技术。BIM与绿色建筑的高效整合则为绿色建筑提供了重要的技术平台与实现手段，帮助解决城镇绿色建筑发展遇到的难题。“十三五”期间，住建部将全面提高建筑业信息化水平，开展多专业间的数据共享和协同，推进基于BIM的建筑工程设计、生产、运输、装配及全生命期管理。作为国家重点推广技术，BIM将在全国普及。随着绿色建筑与BIM研究的不断发展，相关政策、标准、工具的完善，推动两者的整合及应用将对绿色建筑普及和生态城市发展具有重要的意义。绿色BIM将成为中国建筑界的新常态。

参考文献：

[1]王锋.BIM技术在绿色建筑设计中的应用分析[J].山西建筑，2019，45（06）：189-190.

[2]姜曦，王君峰.BIM导论[M].北京：清华大学出版社，2017.

[3]GB/T50378—2014，绿色建筑评价标准[S].

基金项目：重庆市2016年建设科技计划项目“建设工程项目中BIM的效益评价分析研究”基金编号：2016-17