基于BIM某银行信息技术研发基地绿建认证的实践与思考

    赵雪锋  滕飞  朱红河  

    摘要

    绿色建筑是我国建筑发展方向，BIM是其使能工具。本文基于某银行信息技术研发基地绿建认证过程中BIM在建立管理系统、制订实施总控表、性能分析、碰撞检查、能耗模拟、绿化模拟、材料管控、后期运维等方面的实践应用，试图构建BIM支持绿建工作的方法体系，并对现实问题做了梳理和思考。

    关键词：绿色建筑、BIM、性能分析、碰撞检查、能耗模拟

    01、引言

    在建筑行业发展过程中，更多节能、减排、低碳的绿色节能建筑是我国实施能源发展的重要战略举措，绿色建筑的理念就是节约资源、回归自然、营造舒适健康的生活环境。绿色建筑要求跨学科综合性全程模拟分析，使用BIM技术能够有效满足这个要求。BIM技术是通过模拟建筑的方式把建筑的各种信息统一表现出来，把建筑属性完全数字化，确保建筑信息的可计算性和可预估性，因此使用BIM技术模型来进行绿色建筑设计、施工和运维，能够最大程度的完成节能分析和环境分析，促进绿色建筑的发展。很多项目业主自发地进行项目的绿色建筑认证。

    02、工程概况

    本项目实际可建设用地40375㎡，绿地面积12113㎡，总建筑面积为178975㎡，其中地上建筑面积为104975㎡，地下建筑面积为74000㎡。建筑使用性质是高层民用公共建筑。项目包括研发A楼、研发B楼及其地下室、生产运营楼及其地下室，其效果图如图1所示。建筑地上5-10层，地下4层，建筑高度45米。

    图1项目效果图

    03、项目实施难点与业主方要求

    此项目是银行科研基地项目，本身建筑面积大、工程量大、施工场地小、施工环境复杂、施工工期紧迫，业主方为了在项目施工前对图纸进行优化，确保项目施工的顺利进行、施工成本的节约、增强对项目的整体把控等，特要求采用BIM技术对项目进行整体把控，业主方要求将BIM运用在规划、设计、施工、运维全过程中，将BIM技术作为项目实施的纽带，要求利用BIM技术获得施工前期对图纸进行三维核查，制作重点难点工艺的施工模拟，制作整体施工概况的施工模拟，并在后期形成运维平台为业主对整体建筑的后期运营、维护、管理提供便利等一系列的效益。

    此项目是银行科研基地项目，因此建筑本身后期能耗高、产生污染大，业主为响应国家号召，特在项目规划时期制定申报设计阶段绿建三星标识与运营阶段绿建三星标识及LEED金级认证，从而使项目满足国家绿建要求的同时还有优于国家标准，做成同类项目绿建领域的标杆，上述三个奖项在国际中都有着无法比拟的权威性，项目本身申报此三类任意一个奖项都是一个巨大的挑战，本项目将同时申报三个奖项，在国际绿色建筑领域都属于标志性案例。

    本项目采用BIM技术推动项目整体的实施与运行，并结合实际利用BIM技术推动绿建方面的发展，在模拟建筑本身能量消耗、自然采光度、空调冷热水系统的耗电输热（冷）比、自然通风模拟分析等方面都与BIM技术相结合，利用BIM模型进行模拟实验，使得数据更加精准、模拟更加便利、数据链更加紧密。并且项目利用了BIM大数据库，对项目施工现场材料进行整体把控，严格管控进场材料是否符合绿建要求。

    04、如何使BIM推动绿色建筑发展

    根据在此银行信息技术研发基地项目中BIM与绿色建筑以下方面的实践，将BIM助力绿色建筑建设归为以下几点：

    4.1建立BIM管理系统

    建立BIM管理系统，将项目所有资料和与项目有关资料导入BIM管理系统，可以进行统一管理。BIM管理系统拥有完备、准确的数据库，它可以记载建筑材料的属性和建筑材料的能耗。利用BIM技术选用可循环材料，一方面可以节约能源、减少建筑垃圾，另外一方面从长远的角度来看，对后期运维意义重大。BIM全专业系统模型如下。

    图2项目BIM全专业模型截图

    4.2制定绿色建筑与BIM实施进度总控表

    制定绿色建筑与BIM施工实施总控表，如图3所示，获取宏观控制参数，对项目整体施工过程进行预判。在此过程中，还可通过BIM模拟技术制作整体建筑物生命周期的动态模拟，并对一些施工重点、难点进行模拟动画制作，让施工人员更加直观的了解施工方案，提前发现施工中可能产生的问题并提出解决方案，达到指导施工的目的，大大缩短了项目的工期。

    图3项目BIM及绿建工作计划图

    4.3性能分析

    基于BIM建筑模型以及当地日照数据,真实模拟出全年建筑阴影遮挡关系、建筑各处日照时间,动态可视化的显示出任意时间任意点的遮挡关系和日照效果,然后再和当地规范标准相结合,最后进行调整，使建筑得到优化。同时对需要遮阳的部分进行遮阳设计，确定遮阳形式、效果和范围。在计算不同工程时会产生互相影响，比如周围相邻建筑对该建筑计算日照采光遮阳的影响，所以在软件设计时，必须将现有数据和专业建筑性能分析软件导入BIM模型，进行能耗、热工等分析，根据分析结果进行设计参数的调整，进而达到节能效果；也可以用BIM模型优化设计建筑的形体、朝向、墙窗比、楼间距等，提高能源利用率，减小能耗。如图4所示本项目利用BIM技术基于BIM建筑模型对建筑物本身的通风性能进行分析，分析建筑物由于形体、朝向、墙窗比、楼间距等导致的自然通风率是否能达到国家绿建要求，从而做到在施工前优化完善建筑物本身设计方案。

    图4项目性能分析截图

    4.4碰撞检查

    利用BIM技术进行碰撞检测，在建筑施工前，检查建筑结构机电的碰撞，避免碰撞或冲突导致的二次施工。BIM建模属于将传统的二维图纸三维化，更加直观的展示项目的预览效果，因为BIM建模效率高、时间短、数据更加精准，所以可以在项目施工前将建筑物建造而出，利用软件自带碰撞检测功能进行模拟，如下图所示，提前发现问题、解决问题、避免二次施工导致的材料浪费与工期延误，提高项目整体效率，并最大限度的节约资源。

    图5项目机电碰撞模型截图

    4.5自然采光模拟

    利用BIM技术对建筑室内自然采光进行模拟，保障符合国家标准，在一定程度上节约电能的消耗；一般建筑都是使用玻璃幕墙或者是镜面类型的装饰外墙，这种外墙反射度比较高，如果建筑本身不能得到充分的光照就会引发能耗的刚性需求增大，利用BIM技术制作模型，进行采光试验，通过对模型的简单调整之后就能够得出光照模拟的数据,避免了绿色建筑设计中容易出现的失误。如图6所示，如果得到的结果不符合绿色建筑规范，可以进行修稿与完善，使得后期建筑施工更加顺利。

    图6项目自然采光率模型及模拟分析截图

    4.6能耗模拟

    通过搭建BIM模型，对建筑的空调、供暖、通风系统进行模拟，图7A即为本项目对供暖设备能耗进行提前模拟，分析出设备的能耗数据，提前了解建筑能耗是否达到国家标准；同时结合BIM建筑信息模型数据和当地气象数据,可以分析得出在任点的太阳辐射里,利用主动或被动的方式控制太阳辐射里,减少设备负荷。同时利用各种太阳能采集装备与技术,通过不同方式、设备的选择,最大化合理利用可再生能源；图7B为本项目基于BIM建筑模型利用REVIT软件内自带的能耗分析系统，对建筑物的能源消耗强度、月热负荷、月冷负荷、月耗电量、生命周期能耗、自然采光率等进行模拟数据分析，提前分析建筑物能耗程度，在施工前进行调整完善。

    图7项目综合能耗模型及分析截图

    4.7园林绿化设计

    传统2D图纸并不能直观展现项目整体园林环境效果，基于BIM的建筑模型可以将三维效果展示出来，了解设计过程中是否合理，绿化率是否达到国家标准；在绿色建筑评价标准中，对绿地率、室外透水地面有具体要求，基于BIM的建筑模型能更有效直观的对项目绿化率、室外透水地面进行评判。

    图8项目园区绿化效果模拟图

    4.8施工阶段材料与设备的管控

    绿色建筑设计中，对于材料的采购，应选用就近取材，材料且符合国家标准，还应考虑材料种类、使用量以及可再利用建筑材料等因素，利用BIM系统，可以将材料进行预算工程量、材料种类统计、材料来源厂家、材料符合国家什么级别标准等信息录入（例如：REVIT中的明细表功能），实现这一功能，有利于提高材料的利用率，严格控制材料的选用和成本,减少不必要的浪费；对设备来说，国家对专用设备有专门的绿色标准，必须保障设备满足日常使用的同时，最大限度的降低能耗，并降低污染排放量，利用BIM技术能提前对设备进行能耗模拟，保障设备最大限度的响应“绿色建筑”这一号召。

    4.9后期运维

    从长远角度或业主方考虑，比较关心的问题应该是能耗监测和设备维护管理；那么使用BIM的后期运维管理系统可以提升运维人员的管理能力和工作效率，还可以实现追踪工作记录的完整。在空间管理、设施管理、隐蔽工程管理、应急管理、节能减排管理等都可以与BIM技术相结合实现建筑监控。建立管理平台对建筑的空间、设备资产等进行科学管理，对可能发生的灾害进行预防，形成维修示意，降低运营维护的成本。

    基于BIM建筑模型构成的BIM管理系统，如图9所示，所呈现出的建筑物细节更具准确性和可行性，将建筑物实时信息与BIM管理系统进行连接，能实时快捷的了解建筑物安全状态、各项能源消耗情况、建筑物内部空间舒适度，对建筑物后期运营维护达到全天候、全方位、全专业的效果。

    图9银行信息技术研发基地项目后期运维截图

    05、现阶段BIM与绿色建筑结合面临的问题

    5.1BIM软件的问题

    软件多为国外研发，其中一些操作点不一定适用于我国的现况；各专业协调性有待加强、软件操作相对复杂、BIM软件与绿色建筑分析软件接口兼容性差导致部分专业人员采用更简单的非BIM版绿色建筑软件。解决这一问题，国家需要加强对BIM技术的支持与投入力度，鼓励发展本土软件或与外企合作进行软件二次开发，满足项目需求。

    5.2设备厂商整体有待提升

    根据BIM系统数据收集显示，有许多设备厂家本身对于绿建标准的响应并不积极，并且满足绿建要求的设备相对价格偏高，导致业主成本投入提高，从而使业主方积极性大大降低。

    5.3人才不足

    懂BIM技术又懂绿色建筑的人才相对匮乏。传统原有的建筑施工人员和设计人员基本都不具备BIM与绿色建筑相关专业知识，许多建筑学和建筑工程院校内也缺乏甚至没有设置相关的专业技术教学课程。需加强二者的协调关系，使其相互融入，创造出更多的行业人才。

    5.4国家监管力度不足

    国家现如今正处于发展中阶段，对于BIM与绿色建筑并没有真正意义上的监管部门，缺少绿色建筑BIM建模标准，导致目前建筑物本身对于BIM与绿色建筑的态度松懈。为此应组建建筑节能、设计研究领导机构，编制建筑节能专项规划和加强监督管理。

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