结合信息技术的LCA评价方法

建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）的概念起源于美国，是以三维数字技术为基础集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，在现代建筑行业中运用十分广泛。BIM能够创建并利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理。BIM相关软件的广泛应用能够对设计阶段建筑能耗进行预测并调整，从而使设计乃至整个工程的质量和效率得到提高，其在设计阶段的价值主要体现在以下几个方面：可视化、协调、模拟、优化、出图。建筑信息模型（BIM）被许多公司用于建筑、工程、施工和运营领域的建筑设计[41]。

信息技术的快速发展对建设项目的环境影响评价带来了巨大的好处，为解决建设项目方案决策的问题提供了途径。在工程及工程技术领域中，仿真建模及信息技术工具在可持续发展问题决策过程中发挥了重要的作用，诸如能源消耗及环境影响问题。但结合信息技术的LCA研究成果并不多见，2002年，由清华大学张智慧教授主持的国家自然科学基金资助项目“建筑工程生命周期环境影响评价理论与方法的研究”[42]得出了一个基于Web的建设项目生命周期评价数据库和评价体系BEPAS（Building Environmental Performance Analysis System）的结论。虽然只涉及了6种主要的建筑材料（水泥、结构用钢、平板玻璃、铝合金、木材、PVC管）数据库，但此评价体系是第一个从全生命周期的角度对我国建筑物进行评价的系统，还需要不断地补充和完善。万源[43]对基于Web的全生命周期建设项目的集成管理系统进行研究，提出PIMS的逻辑体系结构和物理结构，并对子功能模块进行划分、定义，运用面向对象的分析方法进行项目信息模型分析。胡光忠[44]深入研究了基于GIS（地理信息系统）的产品全生命周期管理技术，建立了面向全生命周期的产品模型，提出了面向全生命周期产品流技术的概念及理论，应用产品流技术构建了基于GIS的产品全生命周期管理体系结构，并对系统实现方法和应用进行了研究。刘芳等[45]论述了GIS技术与LCA评价方法数据库相结合的必要性、可能性及数据交换方式，分析了包含环境、经济、社会公平三方面评价数据的LCA数据库的数据构成与数据库结构，有效利用了GIS的研究成果和现有数据，弥补了原LCA数据库中地理相关信息的缺失，为LCA提供更加全面和准确的数据支持。闵世平等[46]以实际案例分析和探讨三维GIS技术如何在铁路勘察设计、施工建设和安全运营各阶段实现广泛深入的应用，发挥其基础性和支撑性作用，并为铁路信息化建设的进一步提高提供一些可供参考的技术思路和实用工具。

目前建筑领域的相关研究中，通过BIM技术构建项目3D模型和通过LCA评估框架分析环境影响因素是较为重要的方法，但是将二者相结合通过BIM模型的元素信息进一步量化LCA的评价结果，并利用评价结果进一步优化设计施工方案是现阶段研究方法中较为缺乏的。本书从建设项目全生命周期角度出发，运用BIM技术及工具构建建设项目的多维信息模型，并进一步定义BIM模型元素和建筑材料的关系，较为系统地量化计算建筑物构部件的材料环境影响，并运用层次分析法建立建设项目环境影响评价指标库。环境影响的类别根据TRACI2.1（the Tool for the Reduction and Assessment of Chemical and other environmental Impacts）划分为八大类。TRACI2.1是由美国环境保护署（EPA）针对可持续性评估、全生命周期评价、工业生态学等研究而开发的。(www.xing528.com)

国外对于BIM和LCA结合的研究相对较少，特别是将两者结合用于住宅建筑设计方案的优化较少。挪威科技大学的Blane Grann[47]对基于LCA的依据被动房标准建造的一所大学医院建筑的建筑信息模型进行研究。国内一些专家学者将BIM应用到全生命周期管理中，过俊等[48]通过BIM在世博会国家电网企业馆的应用实践，很好地诠释了该联盟对BIM应用价值的定义，同时也为BIM在建筑全生命周期中的应用提供了一个很好的案例。耿跃云[49]以申都大厦改建工程全生命周期BIM应用为例，介绍BIM技术在设计、施工和运营阶段的一些具体应用，突出了建筑信息在全生命周期的流转与管理，强调了模型、图纸和现场施工一致的重要性，反映出BIM平台重要的整合作用。黄华[50]提出利用建筑信息模型作为信息共享平台，各工具软件可通过API接口与之动态集成，数据库与BIM之间的连接将以ODBC为基础，构建基于BIM的建设项目全生命周期成本的解决方案。王上[51]基于工业工程方法论，结合全生命周期评估（LCA）的基本理论和框架，总结筛选了能源以及主要建材碳排放因子，建立了典型住宅建筑全生命周期碳排放的数学计算模型，同时基于BIM模型对其中一栋住宅的性能进行了系统研究。