郑州西亚斯学院河南省郑州市451150
摘要：随着我国低碳经济的快速发展，节能和低碳在发展的道路上是必不可少的两大要素，并且人们的环保意识也不断增强。建筑是建筑行业响应可持续发展战略号召的应用实践。为了让人们对低碳建筑有一个更好的认识，建筑师在建筑设计的时候会在设计中融入低碳绿色的设计理念。把建筑碳排放的计算方法融合到BIM模型中，通过参数修改进行比选，达到低碳建筑。
关键词：BIM；低碳建筑；节能分析
一、相关研究综述
（一）对低碳建筑的研究综述
综合相关文献，我们可以看出对于把建筑设计和BIM联系起来的研究很少。国外对这方面的研究要早得多，并且已经有了很优秀的案例；我国在最近几年才开始了相关的研究。
在建筑设计中，低碳理念是一个重要的环节，我国目前面临着资源紧缺，越来越严重的能源消耗、环境污染这些问题。建筑行业应该在设计过程中应用低碳理念，让一个建筑达到能降低能源消耗，保护环境的目标。
近年来国外对低碳建筑的研究取得了显著的进展。在英国，他们开展了大量的科研项目来考虑建筑节能和二氧化碳的减排策略。此外，对于低碳建筑的建筑研究，目前开展了绿色建筑、节能建筑的认证，例如英国的BREEAM和美国的LEED这些较早的体系，我们可以在他们的基础上进行发展。
（二）本文的研究思路
参考关于低碳建筑，BIM的相关文献，在建筑设计阶段进行模型建设，利用BIM技术，根据当前低碳建筑应考虑的因素，结合建筑生命周期碳排放的计算和来进行分析，本文提出了基于BIM的低碳建筑设计阶段的节能分析。
二、BIM及其应用
（一）BIM的概念
BIM（BuildingInformationModeling）：
Building–建筑或建筑物：广义上讲，应涵盖所有工程结构（包括土木和建筑）。它指的是我们生活中的“物理空间”，由BIM提出的技术水平而不是工程技术来划分。
Information–信息：信息技术是指物理空间中工程结构数据或行为的数字表示。它是BIM的核心，尤其是几何信息与非几何信息的关系。
Model(ing)–建模：Modeling是信息技术中面向对象技术的一个特殊术语。简单地说，它的意思是“客观化”。指物理空间（如柱）的性质（如截面尺寸、材质等）和行为（如梁或柱在顶部和底部连接，或判断侧面是否有墙的标准）。图像技术在虚拟空间中构建这种关系，称为对象化。
BIM的焦点不是“工具”本身，而不仅仅是“成型”。BIM的重点是“信息共享”。
（二）BIM的特点
1.可视化
BIM提供了一种直观的思维方式，使人们可以在面前形成一个三维的物理图形，将过去的线性构件展现在人们面前。BIM所提到的可视化是一种可以与组件形成交互和反馈的可视化。由于整个过程是可视化的，可视化结果不仅可以通过效果图和报表生成来显示，更重要的是项目设计、施工和运营过程中的沟通、讨论和决策都在可视化的状态下进行。
2.模拟性
在设计阶段，BIM可以模拟一些需要在设计中模拟的东西。如：节能模拟、应急疏散模拟、日照模拟、导热模拟等。
3．优化性
BIM模型提供了建筑物实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了变更后建筑物实际存在的信息。当复杂度较高时，参与者自身的能力无法掌握所有的信息。因此他们必须依靠一定科学技术和设备的帮助。现代建筑大多比参与者自身的能力极限更复杂。BIM及其各种优化工具提供了优化复杂项目的可能性。
4.参数化性
这是BIM的优势，只要修改数据，模型就会实时调整。
（三）BIM在设计阶段的价值
1.可视化设计
BIM技术下的建模与设计过程是基于三维状态的，与CAD中基于二维状态的设计不同。在设计阶段，采用BIM技术构建建筑构件的三维实体模型，可以直观地观察建筑构件，分析建筑结构的功能布局，推断建筑体积。
2.能耗分析
在建筑信息模型中，建筑构件不仅是一个虚拟的可视化构件，而且除了几何形状外，还可以模拟一些非几何属性，如材料的耐火等级、材料的传热系数、构件成本、采购信息、重量、应力等。传统的二维方法更适合于分析这些困难属性，通过引入BIM技术，建立了基于建筑节能的模型，帮助建筑师更好地分析能量损失点，并做出相应的调整，如日照分析、碳排放分析等。提高了建筑设计的效率，实现了绿色建筑。
麦格劳-希尔的报告展示了BIM在实现绿色设计和可持续设计方面的优势：BIM可用于分析建筑性能的各个方面，包括照明、能效和影响绿色条件的可持续材料；它可以分析并实现最小值通过通风、照明、空气分配等方式消耗能源。通过对人的心理感受的视觉控制，达到节能环保的目的；在项目建成后，还可以利用BIM概念计算日照，模拟风环境，从而为项目的“绿色探索”注入高科技力量。
三、低碳建筑以及建筑生命周期碳排放
（一）低碳建筑的概念
低碳建筑是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内，以低能耗、低排放、低污染为基础，降低温室气体的排放，为人们提供绿色环保的使用空间的建筑模式。
以低碳设计理念为前提的建筑设计，使建筑的价值得到了很大的提升，也让建筑的实用性、环保性得到了有效的提升。现代建筑在发展的过程中不断追求、探究节能环保、绿色舒适、实用美观等建筑原则。在建筑设计中我们可以考虑对能源进行有效的节约、对资源进行有效的节约、考虑建筑材料使用天然材料这些因素。
（二）低碳建筑生命周期的碳排放
1.建筑生命周期
建筑生命周期是指从原材料的生产与采用、建造与运输、运营维护及拆除处理（废弃、再循环和再利用等）的全循环过程。全生命周期低碳就是在以上建筑的每一环节中都有低碳的理念。
2.建筑生命周期的碳排放
建筑生命周期的碳排放是指把建筑产品的全生命周期看作一个系统，该系统由于消耗能源、资源向外界环境排放的总碳量。建筑生命周期的碳排放来源如下表所示，包括了建筑材料的生产、加工和建筑安装施工，运行维护及拆除处置等阶段的碳排放。
建筑碳排放的计算，是经过不同设计方案的对比，选择较好的低碳建筑设计方案。为了得到建筑的碳排放建筑模型，我们就要来衡量建筑的环境影响评价。清华大学张智慧[3]应用了建筑物的生命周期思想，认为生命周期包括建筑材料的获取及加工制造、建筑物的施工运营及拆除处理等的整个过程，因此低碳建筑模型考量的边界即为建筑的全寿命周期低碳排放评价系统边界，如下表所示
（三）基于BIM计算设计中建筑低碳设计模型的碳排放量
1.碳排放计量的概念
建筑物的碳排放充斥着整个设计项目的时时刻刻，包括决策、规划、施工、运营及维护等等。碳排放是关于温室气体排放的一个总称或简称。温室气体中最主要的气体是二氧化碳，因此用碳（carbon）来代表温室气体。针对某产品，碳排放量是指在生产、运输、使用、回收和处理该产品时产生的平均温室气体量，同一产品的各个批次之间会有不同的动态碳排放量；针对某机构或企业，碳排放量是指其在运作过程中产生的直接、间接、和其他碳排放量。碳计量或碳排放量的计量，即计算碳排放量，也可称作碳盘查和编制温室气体排放清单。
2.碳排放计量的计算方法
CarbonEmissions＝AD×EF×GWPCarbonEmissions───碳排放量
AD───碳排放活动数据EF───排放因子GWP───全球暖化潜值
绿色建筑运行计量期碳排放总量为所有排放源的活动数据与其排放因子以及全球暖化潜值乘积之和[4]。
排放源1:AD1xEF1xGWP1=CarbonEmissions1，
排放源2:AD2xEF2xGWP2=CarbonEmissions2,
排放源n:ADnxEFnxGWPn=CarbonEmissionsn
四、结束语
随着我国技术的发展，和产业结构的调整，建筑能耗所占的总能耗比例也将不断上升。做好建筑节能设计具有良好的意义，是解决能源消耗的方法之一，也为可持续发展做出贡献。本文从理论的角度研究基于BIM的低碳建筑设计阶段的节能问题，建筑节能是建筑物在设计规划与使用中，硬性按照节能的标准和要求执行，通过选择高效节能技术建材等，打造出合格的绿色产业产能，进一步提高建筑物在各个方面的效率。利用BIM的优势，在建筑设计过程中要融合低碳理念，让建筑达到降低能耗、减少环境污染的效果。
参考文献
[1]筑龙建筑网，2013，11
[2]绿色建筑与生态城研究中心.BIM技术与绿色建筑[J]，2013，9
[3]张智慧.生命周期评价与管理与建筑业可持续发展[J]，2004，2
[4]IPCC国家温室气体清单特别工作组.2006年IPCC国家温室气体清单指南[J]，2006