基于BIM的绿色建筑室内设计技术探讨

■张　磊

■北京筑邦建筑装饰工程有限公司

摘要　室内设计似乎一直游离在绿色建筑设计之外，原因是作为设计依据的绿色建筑法规并未对室内设计提出强制性的要求，而且几乎没有定量指标。在绿色建筑从设计建议发展为设计规定的当下，在北京市要求所有新建、改扩建项目必须达到绿色一星的今天，室内设计必然要成为绿色建筑的室内设计，而实现这一目标的方法就是运用绿色室内设计技术。在绿色建筑的定义中，全生命周期是一个关键词，而BIM技术恰恰是能够应用于建筑全生命周期的设计技术，我们因此开始基于BIM的绿色建筑室内设计技术研究。

关键词　BIM技术　绿色建筑　室内环境质量

引言

住房与城乡建设部近期发布了修编后的《绿色建筑评价标准》（GB/T50378—2014），自2015年1月1日起实施。新标准采用了打分的方式，改变了原2006版标准中分六大指标的分项数量评级，更为科学和严谨。相对而言，此次发布的新标准更细致，实操性更强，是绿色建筑发展的重要一步。但是与英国、德国等绿色建筑发展较好的国家相比，新标准仍然是大量的定性、定项指标，缺少更为明确的定量指标，我国的绿色建筑评价体系还有大量的工作需要开展和完善。

最近在《生态城市与绿色建筑》杂志的一次沙龙讨论中也谈到了这个问题，与会者普遍认为：由于我国幅员辽阔，地形地貌差异大，因此在国家标准的层面上难以形成类似英国、新加坡等小国的绿色建筑数据指标，需要省级地方性绿色建筑标准承担更为重要的责任，针对区域性的特点制定适宜的量化指标。从这一点来说，地方标准高于国家标准的要求。

2006年的国家标准出台之后，全国各省、直辖市先后发布了绿色建筑的设计和评价标准，当其评价体系依然更多是参照国家标准的定性或分项指标，例如北京市发布的《绿色建筑评价标准》（DB11/T825—2011）和《绿色建筑设计标准》（DB11/938—2012），由于缺少各类建筑实际运行的数据库，标准的指导不够翔实（图1）。

北京市政府同时制定了《关于全面发展绿色建筑推动生态城市建设的意见》和《北京市绿色建筑行动实施方案》，要求从2013年6月1日起，北京新建建筑基本达到绿色建筑一星级及以上，并在全国率先将绿色生态指标纳入土地的招拍挂出让，绿色建筑在设计方面已经具有强制性。

就建筑的全生命周期而言，建设期只是其中的一个很小的阶段，更应该关注的是使用阶段。而绿色建筑的定义就是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材），保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。可见，由于我国建筑行业的独特现状，完成土建后的建筑室内设计，应该更多的承担绿色建筑的使命。一方面，室内设计对建筑的空间进行细致的调整和完善，与建筑师的设想不同，却不受施工图设计审查的限制；另一方面，在建筑、结构的50～100年的使用年限中，其内部功能往往会发生变化，即便是功能不变，其室内的装饰装修也需要翻新，各种设备需要更新。室内设计对绿色建筑是多么的重要！

作为中国室内行业具有影响力的设计企业，北京筑邦建筑装饰工程有限公司组织开展绿色建筑室内设计技术研究，初步探索出一个操作性强、符合设计发展潮流的设计方法——基于BIM的绿色建筑室内设计技术。

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）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，是对该工程项目相关信息的详尽表达。BIM是计算机辅助设计技术的第二次革命，BIM设计方法与传统设计方法相比，有以下3个特点。

（1）可视化：设计提交给建设方和施工单位的施工图纸，是各个构件的信息在图纸上采用线条、文字的绘制表达，是投影的三视图，包括平面、立面、剖面，其表达的构造形式需要专业人员根据专业知识和经验去理解和想象。而以二维图纸信息表达三维的建筑构件，必然会产生设计信息的损失和理解的差异。如建筑设计大师扎哈的作品，都是自由的三维曲面，建筑师只能采用BIM系列的软件直接以三维模型的方式进行设计。如果还用二维图纸表达信息，图纸量会非常巨大，并且难以表达充分和清晰，图纸的理解和想象会非常困难。BIM提供可视化的解决办法，将构件以三维的立体实物图形展示在人们面前，可以由观察者自由调整角度，多方位查看，构件之间也能够形成关联性。从设计的方案阶段到施工管理阶段，整个过程都是可视化的，使得设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都能够在可视化的状态下进行，在一个模型平台上，各方面的人员都在这个平台上工作，相互协调及配合都非常便捷、顺畅，极大地提高效率（图2）。

（2）模拟性：与设计效果图常用的3ds max软件不同，BIM建立的建筑物模型不是简单的几何模型，而是模拟真实的构造模型，模型的构件具有物理性和关联性，可以模拟建筑物在真实世界中的某些情景。在设计阶段，BIM可以对日照、节能、安全疏散、空气流通等进行模拟，在复杂的建筑系统及关联信息中，对模拟的结构进行分析，从而进行预判、验证和优化。这种模拟性极大地开拓了设计思路，摆脱设计经验的制约，允许设计师做出多种尝试，从而鼓励和实现创新；在招投标和施工阶段，可以进行项目的建造模拟、成本控制等，根据施工组织设计方案模拟实际施工，从而进行选择和优化，确定最合理的施工方案来指导施工（图3）。

（3）可出图性：对于设计工作而言，施工图和方案效果图的不一致是以往普遍出现的问题，并且由于设计阶段经常是方案多次修改占用大量时间，施工图设计时间紧张、任务重，造成图纸不够细致和严谨，甚至存在一些错漏碰缺。BIM模型因为包含了相关的构造信息，能够直接转化为二维施工图纸，极大地提高了施工图的工作效率（图4）。

北京市《绿色建筑设计标准》中，要求对室内空气质量进行预评估，提供照明节能计算书，并对隔声、吸声提出了具体的要求，这3个都是室内设计师关注不多、技能不强方面，并且设计经验也难以提供准确的判断。利用BIM模型，可以尝试对室内空气质量、隔声与吸声、照明的模拟与计算进行研究。

室内空气质量的研究方面主要是对室内装饰材料的选择应用，通过搜集材料的各方面性能数据，并由材料厂家提供材料的检测报告，初步建立了常用装饰材料的数据库，重点关注甲醛、苯、氨、氡等有害物质的含量，将信息添加到BIM模型当中，利用BIM模型的统计功能，计算出不同房间的VOC含量，对照《室内装饰装修材料　人造板及其制品中甲醛释放限量》（GB 18580）、《室内装饰装修材料　混凝土外加剂释放氨的限量》（GB 18588）、《建筑材料放射性核素限量》（GB 6566）和《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB 50325）的要求，进行设计优化选材。在同类产品和外观类似产品中选择有VOC含量低的；在普通装饰材料和功能材料（负离子功能建筑室内装饰材料、调湿功能室内建筑装饰材料、室内空气净化功能涂覆材料）之间选择功能材料；考虑不同通风环境、人员数量和停留时间，采用更为严格的要求；有针对性地选择室内绿化植物，提出植物净化空气的设计方案。例如，在某个办公楼的封闭会议室的室内设计中，设计师在方案设计时选用了欧松板，符合《绿色建筑设计标准》中推荐使用的利废材料，通过BIM技术的模拟计算，大面积使用后，在未开启空调通风的情况下，室内空气质量指标不理想，于是改用外观效果类似的麦秸秆，在模拟计算后空气质量指标显著改善（图5、图6）。

室内空间的隔声和吸声主要是满足《民用建筑隔声设计规范》（GB 50118—2010）的要求，同时根据近年来使用者对声环境的要求越来越高，不仅对人员密集场所，还对酒店客房、餐厅包间等安静场所进行声学的模拟计算。声学计算的原理并不复杂，室内设计师很容易学会。然而，混响时间的计算是一个数据量非常巨大的事情，为了设计一个适当的混响时间，需要不断地调整装修的材料的种类、面积，而且对于不同倍频程的声音，材料的吸声系数也不同，这往往会让室内设计师焦头烂额。利用BIM模型的构造与信息采集、统计功能，我们编写了Excel表格，内置计算公式，室内空间的混响时间的计算和调整就变得非常方便和快捷，极大地减少了声学计算的枯燥工作，也让设计师更愿意提高声环境的水准。例如办公楼中庭的混响时间计算，原来需要一个设计师计算一周的时间，现在只需要一天。通过BIM模型的统计表，还能够迅速发现空间中隔声性能最差的材料或构造，经过数据的分析判断，进行设计修改或优化。酒店客房的电视机在方案设计中与隔壁房间对位安装，因此旁边的电源插座、信号插座也是对位的，便于施工安装，但是经过BIM模型的统计计算，此处墙体的隔声性能非常差，不能满足《民用建筑隔声设计规范》的要求，因此对设计方案进行修改。

室内采光和照明的模拟计算是绝大多数的室内设计师不具备的能力。目前国内使用的专业照明计算软件主要是Agi32软件和DIALux软件（图7）。其中Agi32软件能够利用dwg格式的三维模型，因此可以和Revit软件很好的结合使用。而DIALux软件虽然不能导入dwg格式的三维模型，但可以导入其他文件格式，同时由于是免费的软件，同时有中文界面，所以受到更多室内设计师的欢迎。目前我们在室内采光和照明的模拟计算中，在简单的规则的房间的照明计算中使用DIALux软件进行计算，在复杂的不规则空间的照明计算中使用Agi32软件。随着使用Revit软件建立BIM模型的增多，Agi32软件更方便一些。例如在会议室的照明设计中，我们用DIALux软件对设计方案进行验证，发现桌面照度满足《建筑照明设计标准》（GB 50034— 2013）的要求，但空间中存在照度比大的问题。我们在设置投影幕的位置保留了较大的照度比，而且在其他区域增设了灯具。

对于利用BIM技术探讨绿色建筑的室内设计才刚刚开始，仍然处于摸索阶段。2014年5月在与德国可持续建筑建筑协会（DGNB）的交流中，看到德国的设计同仁熟练应用BIM技术对绿色建筑进行设计分析和优化，更感觉到自身的差距和技术进步的压力。室内空间质量已经引起越来越多的设计师关注，美的感受不仅仅是造型、色彩和材质，更是空间性能、健康，我们不能舍本逐末。当下正处于雾霾笼罩下的我，已经迫不及待了，写此文与大家共勉。

参考文献

［1］欧阳东.BIM技术——第二次建筑设计革命［M］.北京：中国建筑工业出版社，2013.

［2］JGJ/T229—2010.民用建筑绿色设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2011.

［3］GB/T50378—2006.绿色建筑评价标准［S］.北京：中国建筑工业出版社，2006.

［4］DB11/938—2012.绿色建筑设计标准［S］.北京：中国建筑工业出版社，2013.

［5］DB11/T825—2011.绿色建筑评价标准［S］.北京：北京城建科技促进会，2011.

［6］Chuck Eastman·Paul Teicholz·Rafael Sacks·Kathleen Liston.BIM Handbook：A Guide to Building Information Modeling for Owners，Managers，Designers，Engineers，and Contractors.John Wiley＆Sons，Inc.，Hoboken，New Jersey.