基于BIM技术的绿色建筑功能评价研究

赵晓光 孙盛楠 王丽芸 徐晓晔

摘要：绿色建筑是我国未来建筑的发展方向，是符合我国环境保护策略的，在我国双碳目标的政策指引下，发展绿色建筑是势在必行的。本文首先介绍了国内外绿色建筑的发展历史，其次重点阐述了我国绿色建筑的评价体系和评价指标，然后说明了传统评价绿色建筑功能的方法，重点解释了BIM技术应用于绿色建筑功能评价的方法和优势，最后详细叙述了绿色建筑功能提升的措施，说明了BIM技术与绿色建筑的结合是未来建筑发展的方向，具有无限的潜力和巨大的优势。

关键词：BIM技术  绿色建筑  功能评价  功能提升

科学技术的进步为我国的建造业带来了巨大的进步，由此带来了大量的能源消耗。有统计表明：我国建筑行业的能源消耗占社会总能源的消耗比例已经由20世纪的10%上升至现在的33%，在能源消耗不断增加的同时，其利用率低的问题越来越受到人们的关注。建筑业作为我国的支柱行业，其发展建设应符合我国生态文明理念和“健康中国”的国家战略。同时，绿色建筑的发展对实现我国的生态环境保护、最大限度地节约能源都能起到巨大的助力作用。为了使建筑业向更加环保型方向转型，发展绿色建筑是最好的选择。

1绿色建筑的发展

1969年，美国建筑设计师鲍罗·索勒首次提出了“生态建筑”概念，由此打开了人们对建筑探索的新世界。随后在20世纪70年代爆发的能源危机使得人们对资源利用的高效性越来越重视，而建筑业所带来的能源高消耗和能源利用率低的问题就逐渐成为人们关注的焦点。从20世纪80年代开始，各国开始思考并制定与本国国情相符的法律法规及相关的政策体系，促使本国的建筑设计更加绿色环保。英国在1990年率先发布了世界首个建筑评估法则——“建筑研究所环境评估法”，随后世界各国也开始陆续出台法律法规发展环保型建筑。1992年绿色建筑在“联合国环境与发展大会”首次问世，并快速被国际社会广泛接受。进入21世纪后，绿色建筑的发展迎来了快速发展的新阶段。

我国在1992年第一次引用绿色建筑的概念，并进行了大力推广。由住建部在2004年第一次组织的“全国绿色建筑创新奖”评奖活动为我国的绿色建筑打开了新的发展世界。随后，我国不断出台关于绿色建筑的政策，指导绿色建筑的发展。随着《绿色建筑评价标准》《绿色建筑评价技术细则》和《绿色建筑评价标识管理办法》的相继出台，我国的绿色建筑发展走向了更加规范化的道路，极大地促进了绿色建筑施工技术的实施。此后，国家各部门持续出台各项政策措施激励绿色建筑的发展，同时也加大了绿色建筑的宣传力度，使普通民众也意识到了绿色建筑的优势，对绿色建筑的接受程度更快提升。近几年，我国的建筑施工技术得到了突飞猛进的发展，特别是BIM技术的问世，为建筑业的发展带来了新的活力，应用BIM技术对绿色建筑进行全方位的管理和提升，促使綠色建筑更加绿色环保。

2017年，习近平主席提出了“健康中国”的理念，而绿色建筑的内涵是与“健康中国”的理念不谋而合的。绿色建筑的出现既满足了节约能源的需求，同时也为人类带来舒适生活的同时，减少了建筑对环境产生的负面作用。随着我国对节能环保的重视程度越来越大，传统建筑及建造方式已经不再适应现在社会的发展，绿色建筑的诞生，体现了建筑与自然、环境、生态和谐发展的理念，具有无限的潜力。

2 国内外绿色建筑的功能评价体系

目前，传统建造业的快速发展是以牺牲自然资源和自然环境为代价的，是不可持续的。因此，建设资源节约、环境友好的新型建筑已经是迫在眉睫;而绿色建筑的评价体系作为评估绿色建筑的功能价值的重要体系，对绿色建筑推动与发展起着强大助推力作用。

国内外对绿色建筑的功能评价已形成了较为成熟的体系，各个国家也已经建立了适合本国国情的绿色建筑功能评价标准。英国的绿色建筑评价体系形成最早，应用范围最广，也最为成熟。该体系综合评估了建筑与环境的适应性和建筑与经济的适应性，避免为过分追求绿色而忽略了成本的情况。该体系的评价指标较多，采用能源、污染、交通等10个指标进行全方位的评价，对每个指标进行打分，并乘以该指标的权重，最终得到该建筑物的综合评分，依据该评分将建筑物划分为6个等级。

美国绿色建筑的功能评价体系也较为完善，并且也被世界上很多国家所采纳。该体系是从8个指标来评估建筑的节能环保特性，其中该体系特别将意识与教育列为评估指标之一，不断强化人们对绿色建筑的认识。此外，美国的绿色建筑功能评价体系的可持续发展列为指标之一，说明该体系不只关注建筑当前的状态，更关注建筑未来的发展状态。

随着我国绿色建筑的发展越来越受到关注，我国也出台了自己的绿色建筑功能评价体系，并且随着绿色建筑的发展变化，也在不断更新和改进。我国的绿色建筑功能评价体系是定性与定量相结合的，同时具备精确性与灵活性，是一个相对完善的评价体系。我国的绿色建筑评价体系包括7个指标，分别为运营管理、施工管理、整体的环境质量、节能与能源利用、节能与水资源利用、节能与材料资源利用、节地与室外环境。每个指标又分为一般项目、控制项目和优选项目，应用分项系数法，计算总得分，最后依据建筑物的得分划分为3个等级，分别为一星、二星和三星。

各国不同的绿色建筑评估体系体现了各国的国情和设计理念，虽然侧重点各有不同，但是评估的体系大体相近，评估的目的均是为了促进绿色建筑向更加节能环保、与环境更适应的方向发展。

3 基于BIM技术的绿色建筑功能评价方法

BIM有3种含义，第一种为“Building Information Model”，其中文解释为建筑信息模型;第二种为“Building Information Modeling”，其中文解释为建筑信息建模;第三种为“Building Information Management”，其中文解释为建筑信息管理。在本篇文章中采用的是第一种含义，即建筑信息模型，应用BIM软件建立建筑的三维模型，然后在绿色建筑分析软件中，通过设置不同的条件，评价该建筑的各项功能指标，以检测该建筑物是否符合国家要求的绿色建筑功能标准。

BIM模型的特点是三维可视化，并且可以储存该建筑全寿命周期的信息，为参与建筑施工的各方提供一个可交流的公共信息平台，让建筑信息在各方之间畅通流动，为各方参与施工建造提供极大的方便，如图1所示。将BIM技术应用于绿色建筑功能评价中，可分析绿色建筑的采光、通风、噪音、能源效率和可持续性材料等各项建筑性能，还可以模拟绿色建筑与周围环境的适应性，并针对其中不合理的部分进行优化，让建筑成为真正的“绿色建筑”。

在进行绿色建筑的功能评价时，可以借助于BIM技术完成绿色建筑全寿命周期内的功能评价。BIM技术采用一种交互式的编辑模式，技术人员通过建立绿色建筑的数字化模型，在制定构件时输入详细的数字参数，最终形成一个完整的数据系统。利用建立好的建筑模型作为模拟本体，结合当地的地理位置、自然气候和实际环境条件，如风向、日照、温度等，模拟不同工况下建筑物的采光、通风和隔声等情况，将模拟的条件与国家和地方的规范标准进行对比，找出设计不足的地方，进行优化设计，最终达到提升绿色建筑的功能的目的。此外，BIM技术还可以为绿色建筑的安装施工、管线碰撞、现场布置等均可以提供模拟，并且进行优化，以此起到节约能源，降低成本的作用。

通过BIM技术可以实现节能、节水、节材，全面提升绿色建筑的质量，使绿色建筑更加生态化、人性化、智能化。BIM技术在绿色建筑全寿命周期的应用，可以将绿色建筑的理念与经济社会发展的效益结合起来，使二者达到平衡状态，这对于推动绿色建筑的可持续发展有长远的意义。

4 绿色建筑功能提升措施

目前，我国已经提出了碳达峰和碳中和的双碳目标，大力推广绿色建筑是实现我国“双碳目标”的重要改革措施之一。采用绿色建筑，能够在很大程度上降低建筑对各类资源的消耗，提升资源的利用效率，减少二氧化碳的排放，减轻建筑对环境的负面影响。

4.1 提高设计人员的绿色建筑理念

首先，建筑设计人员需要勇于接受最新的建筑设计理念，增强对通风、采光、能源消耗等建筑环境的认识，并将这些理念认识应用于绿色建筑的设计方案中，这样不仅可以达到节约能源的目的，还会优化建筑结构，充分考虑建筑与周边环境的融合性，对建筑结构进行合理的布局，既能提高绿色建筑环境的整体质量，又利于绿色建筑的整体施工。

4.2 提升建筑与周围环境的适应性

在进行建筑设计之前，设计人员需要对建筑所在的环境进行充分的调研了解，在此基础上，首先考虑尽可能地利用周边已有的环境，如天然的湖泊、草坪、公园等为新建建筑物服务。在此基础上，应用BIM技术，对建筑的室内环境和室外环境进行模拟，检测其适应性是否达到最佳状态，并不断改进，使其与建筑周边环境更好地融合。

4.3 提升建筑外形的合理性

目前，建筑外形的设计趋于两种形势，一类是规则的几何外形，主要是针对普通住宅等建筑物;另一类是追求复杂的建筑外形，过于追求艺术表达，主要是在一些公共建筑中有所体现。绿色建筑的设计要求不仅要满足节能环保的要求，更重要的是为人类的生活带来舒適感。因此，可以利用BIM技术建立建筑的模型，从而计算出建筑的相关参数，在此基础上改善建筑外形，使其达到相对合理的程度。

4.4 提升建筑物的节能设计

建筑的节能设计是提升绿色建筑功能的重要措施之一，在建筑设计阶段就要对建筑的节能设计进行优化，特别是建筑的围护结构。在设计阶段，应用BIM技术建立建筑模型，包括其门窗的大小、门窗的位置等，从而准确计算出门窗的面积及其采光参数等，对于不符合要求的，要及时进行修正。此外，建筑的保温隔热性能主要是由维护结构来保障的，对维护结构进行设计时，要优先选择节能环保并且保温隔热性能好的材料，验算这些材料的隔热性、保温性等，尽量利用材料的性能来保障建筑室内环境的舒适性和稳定性，避免使用空调来进行调节，达到节约能源的目的。最后还应合理设计合理的污水处理回收系统，实现污水的循环利用，达到节约用水的目的。

4.5 应用绿色建筑施工技术

在建筑的施工过程中，制定绿色施工方案是十分必要的，可以减少施工过程对环境带来的污染，这就要求施工人员在制定施工方案之前要充分掌握建筑的周围环境及当地的气候特点，在此前提下，充分利用当地的有利条件，实施绿色施工。同时，在施工过程中尽量采用能耗小、污染小的施工机械，避免产生不必要的能源消耗。

5 结语

绿色建筑是我国未来建筑的发展方向，这是与我国的可持续发展理念非常契合的，随着BIM技术的引入，为绿色建筑的发展带来了新的生机，注入了全新的活力，二者的全新结合可以使绿色建筑的功能得到全方位的改善与提升，使绿色建筑的设计更加方便。BIM技术的应用不止是在功能评价方面，更可以应用于绿色建筑的施工阶段、运营维护阶段，为绿色建筑提供全方位的服务。今后，BIM技术应用于绿色建筑的领域将更加广泛，将从建筑的全寿命周期内对绿色建筑的功能进行评价与管理，使绿色建筑更加节能环保并被人们所接受。

参考文献

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作者简介：赵晓光（1988—），男，硕士，讲师，主要从事土木工程材料的耐久性、BIM工程管理、绿色低碳节能建筑的研究工作。

基金项目：河北环境工程学院科研课题（项目名称：基于BIM技术的绿色建筑功能评价研究，项目编号：2020RWQN03）;秦皇岛市科学技术研究与发展计划项目（项目名称：基于BIM技术的绿色建筑新型物业管理模式研究，项目编号：202101A276）;秦皇岛市科学技术研究与发展计划项目（项目名称：数字化技术在被动式建筑中的应用研究——以侨商大厦为例，项目编号：202101A265）。