BIM技术在环评中的应用

随着经济的快速发展，能源消耗量与日俱增，全球能源短缺的状况日益突显，能源问题已经成为了关乎国家发展战略的关键问题。与此同时，建筑耗能占总能耗的比例不断增加，建筑节能成为了国家节约能源战略的重要环节。由于不同建筑的建筑设计方案在能耗方面会有巨大的差别，因此需要在建筑方案阶段就对建筑进行能耗模拟，判断建筑是否满足节能要求。然而，传统的能耗分析软件对建筑进行节能分析并不是容易的事情：传统能耗分析软件需要大量的专业数据，输入繁琐，专业性强，建筑师很难花大量精力研究能耗模拟软件并完成每种方案的能耗分析工作。另一方面，在传统的设计方法中，建筑专业和设备专业是脱节的，设备工程师需要在输入建筑数据后使用能耗分析软件进行能耗分析，而分析结果并不能直接反映到建筑模型中，导致能耗分析通常安排在设计的最终阶段，不能起到及时为建筑师提供方案设计依据的作用。随着数字化、信息化和智能化技术的发展，以BIM技术为核心的多种建筑3D软件日趋完善和成熟。邱相武等研究了基于BIM的建筑节能设计软件开发，曾旭东等对BIM技术在建筑节能中的应用研究，为建筑节能设计的自动化、智能化提供了基础和平台，使方案设计阶段的建筑节能更快捷方便、准确。由于建筑朝向、围护结构性能、自然通风状况、建筑体形系数、窗墙面积比等都是影响建筑能耗的重要因素。而基于BIM技术的建筑节能设计可以通过建筑师的建筑信息模型来获取建筑朝向，构件几何尺寸、建筑材料、功能分区等建筑信息，因此可以用来进行建筑节能分析计算，使建筑全年能耗满足规定性指标或性能化指标要求。如果建筑不满足节能标准，可以将对模型的修改建议反馈给建筑师，而建筑师根据反馈意见修改建筑模型，如此反复，直到建筑满足节能标准要求为止。因此基于BIM技术的建筑节能还可以解决建筑设计和节能设计过程中数据转换的问题，提高工作效率；对建筑的太阳能利用、舒适度和空调系统的能耗进行分析，为建筑的规划设计节能设计提供可靠的科学依据。

1）信息技术在环评中的应用

近年来，信息技术的快速发展为环境影响评价提供了计算机硬件的支持，国内外已有学者将信息技术应用于环境影响评价中。环境影响评价是我国防治规划编制和建设项目导致的潜在环境污染的制度支撑，公众参与是其中的重要组成部分，蔡欧晨[87]将我国现状与国外经验相结合，设计并提出了应用网络信息技术进行公众参与的系统建设方案。匡吴楠[88]将PPGIS（公众参与地理信息系统）的手段应用于规划环评的公众参与之中，分析得出了一套基于网络的规划环评公众参与流程，具体分析了流程中规划制定方、环评人员和公众的各自角色，以及在这个过程中需要哪些功能来支持这一套公众参与过程的完成。何凯[89]利用GIS技术对研究区域内土地利用现状进行输出和显示，并对区域内的自然保护区和国家森林公园的功能区划范围进行了图形数字化；在此基础上利用GIS技术重新对研究区域内的适宜重建区和不适宜重建区进行了划分并以重新划分的重建区类型对灾后重建规划中的原址重建和异地重建进行了调整，使其更好地与环境保护相容，达到了良好的评价效果。张凯[90]对目前公路环评解译工作中常用的TM、SPOT5、QUICKBIRD等影像在分辨率、波谱征和经济性等方面进行了对比，得知TM影像在分辨率、波谱特性、价格方面均满足公路环评工作的需要，是适合公路环评工作的卫星影像。刘年丰[91]将现代遥感技术、生态评价技术、生态价值量化方法融于土地规划环评之中，并基于遥感技术，尝试了从生态和价值两方面的变化对土地规划进行多视角的分析和评价的方法；在具体运用上，对技术规范评价指标体系的三项指数计算进行了改进。课题《GIS在埃及罗塞塔地区侵蚀影响的环境影响评价应用》中利用GIS研究罗塞塔扩展的规律、速度、程度和影响，防止城市化扩展对尼罗河流域侵蚀的影响。

2）BIM技术在环评中的适用性

BIM技术能够将数据库的三维模型进行整合，并将建筑设计的表达与现实过程中的信息集中化、过程集成化，进而大幅度提高生产效率和减少设计错误。在BIM软件的平台下，以数据库代替数量庞大的图纸，将设计内容以数据库形式归结而非单独的图纸。若设计内容产生变化，可将构件的自身参数进行调整，从而适应新的设计。绿色建筑设计是一项跨学科、跨阶段的综合设计过程，而BIM的产生正好迎合了这一需求，实现了在单一数据平台上各专业的协调设计和数据集中。通过BIM结合相关专业软件应用，可以进行建筑的热工分析、照明分析、自然通风模拟、太阳辐射分析等，为绿色建筑设计带来了便利，为环境影响评价提供定量分析的数据[92]。

3）基于BIM的建筑节能设计应用(www.xing528.com)

利用BIM技术，建筑师在设计过程中创建的虚拟建筑模型已经包含了大量设计信息，包括几何信息、材料性能、构件属性等等，只要将模型导入相关的能量分析软件，就可以得到相应的能量分析结果。原本需要专业人士花费大量时间输入大量专业数据这一过程，如今利用先进的计算机技术就可以自动完成，建筑师不需要额外花费精力。

在建筑设计的方案阶段，能充分利用建筑信息模型和能量分析工具，简化能量分析的操作过程，是建筑师进行绿色建筑设计迫切需要解决的问题。目前，美国的Green Building Studio可以满足建筑师的这一需求。GBS直接从BIM软件中导入建筑模型，利用其中包含的大量建筑信息来建立一个准确的热模型（其中包括合理的分区和方位），并将其转换成XML格式（gbXML是一种开放的XML格式，已被HVAC软件业界迅速接受，成为其数据交换标准）。并根据当地建筑标准和法规，对不同的建筑空间类型进行智能化的假定。最后结合当地典型的气候数据，采用DOE2.2模拟引擎（一个被广泛接受的建筑分析程序）进行逐时模拟。每年能量消耗、费用以及一系列建筑采暖制冷负荷、系统（诸如照明、HVAC、空间供暖的主要电力和天然气的能源使用）数据都能立刻展现出来。而整个过程中，建筑师只需在Green Building Studio中手动的输入建筑类型和地理位置即可。GBS还能输出gbXML、3DVRML、DOE2.2等文件格式，可以利用其他工具诸如Trane的Trace700，或eQuest、Energy Plus等对建筑能效进行进一步的分析。

EnergyPlus是一个建筑全能耗分析软件（Whole Building Energy Analysistool），是一个独立的没有图形界面的模拟软件，包含上百个子程序，可以模拟整个建筑的热性能和能量流、计算暖通空调设备负荷等，并可以对整个建筑的能量消耗进行分析。在建筑设计完成后，对建筑物的能效性能进行计算、分析和模拟等可以考虑到使用EnergyPlus。

在BIM环境中，建筑师在设计过程中创建的建筑信息模型可以方便地同第三方设备例如BsproCom服务器结合，从而将BIM中的IFC文件格式转化成EnergyPlus的数据格式。另外，通过GBS的gbXML也可以获得EnergyPlus的IDF格式。

BIM软件操作过程中由于不同软件的兼容不一致，故需考虑到接口的问题。节能分析软件中EnergyPlus使用较多，而其文件格式是DIF，一般BIM的文件是IFC，所以创建IFC-DIF转换很有必要，并且可以通过不同空间对不同格式的文件进行热能等能耗分析。这种接口可以分为半自动和全自动能耗模拟，对不同情况进行不同功能的分析。