随着科技的发展，BIM技术越来越多的应用于建筑设计。于此同时由于能源的过度消耗，绿色医院建筑设计成医院建筑的放向。本文基于这种现状，对目前国内外具有代表性的BIM技术结合医院建筑绿色设计成功案例进行分析，并以摩洛哥某医院的建筑设计过程为例探讨基于BIM建筑信息模型结合相关能量分析软件在绿色医院设计上实施的可行性。总结并对未来BIM技术在绿色医院建筑设计中的应用提出建议。
 
引言：
      绿色医院建筑设计的设计及方法成了当今世界热门的议题。节能技术、生态技术、节能材料研发如火如荼的发展，然而口号响亮，效果却并非想象中理想。纵观目现状仍存在问题。
      （1）目前的绿色医院设计概念往往注重的是节能技术手段和材料，而不是自建筑设计本身出发来达到绿色可持续。
      （2）现阶段对绿色医院的节能评估更多关注的是运营阶段，而忽略了设计施工材料运输阶段间接的能源消耗。绿色医院不应是某阶段的节能可持续而是建筑全生命周期视野下的绿色可持续。绿色建筑设计从源头开始，从场地设计开始持续到施工建造，惠及运营和改扩建。
      （3）在传统设计过程中存在“信息孤岛”的问题。建筑是一个复杂的系统，包含许多信息，彼此相互关联，很难通过一个角度判断哪种方案是最优的。这就阻碍了建筑设计和能耗计算之间的信息共享，不好综合考虑。而BIM技术正是一个信息模型将几何的非几何的信息都包含在模型中，为绿色医院设计提供了新的途径。
 
1.BIM技术概述
      BIM是建筑信息模（Building Information Modeling）的简称，通俗来说,BIM技术主要是利用Revit或Arch3D等平台制作3D数字模型。在理论上说等于在虚拟的平台上进行建筑物的模拟设计，并对施工过程、进度、后期维护管理等进行模仿，实现建筑工程的数字化管理，为建筑的实际施工奠定坚实的理论基础。分条来说BIM技术主要有以下几个特点。
1.1可视化
      传统的建筑设计过程主要是通过手绘或者SKETCHUP+CAD完成。CAD主要是为了后期施工提供相应的尺寸规格及效果展示。但是不够直观。SKETCHUP虽然是三维的，但是多半用来推敲方案，在相关数据的准确性上有很大不足。BIM技术的出现弥补两款软件的劣势，综合了CAD的数据性和SKETCHUP的可视性，为建筑设计的直观展现提供了平台，设计人员的设计理念，数据信息，造型效果都能在一个模型中表现出来，方便相关人员的内部交流讨论，对建筑方案进行全面综合的考量后作出相对理性的决策。
1.2协调性
      协调性主要是在建筑设计公司内部各专业间的协调。公司内制定一个标准的模板文件，大家在同一平台上合作最后形成一个综合各专业信息的文件，共同促进建筑工程的进程。因为在同一平台上，各专业可以看到其他专业的信息，并根据其他专业的情况进行或改进自己的设计，最大限度地减少专业间的冲突。缩短现在设计院所谓的各专业碰撞方案过程。
1.3模拟性
      关于模拟性就是在施工前就可以建造虚拟的模型，在建造之前的设计阶段发现问题并进行改进消除。并且是携带物理信息的模型的建立使得方案可以进行模拟环境下的物理性能分析，测试方案的可行性与否。减少设计师随意性不确定性，减少设计偏差。理性的选择相对节能低耗的方案，拒绝在建筑设计上就奢侈浪费的方案。
 
2.绿色医院建筑设计需要BIM
      现在医院面临智能化信息化、功能流线复杂、特殊空间严格物理条件、医技设备更新快等现状，这导致医院建筑面临弱电系统复杂、难以保证所有房间空间品质、管线复杂、能耗巨大、建成即过时面临改造的问题。这导致现代医院发展必然发展绿色医院理念。
      绿色医院建筑强调在建筑的全生命周期即从建筑前期规划开始到施工建筑运营维护都做到节能环保。而BIM技术的优势也是有赖于建筑全生命周期的使用BIM技术得以发挥。BIM模型所携带的几何非几何信息对绿色建筑设计概念有定量的验证和理性的支撑。在BIM平台上可以实现更好的优化。BIM技术给了绿色医院建筑设计一个可持续性分析的平台。BIM模型更方便导入相关能量分析软件，且BIM模型自身携带物理信息本身就可进行物理性能分析。可以快速校验物理性能方面的合理性，完成建筑的绿色性能化分析和评估，降低性能化分析的时间周期，实现工作过程的优化。
      虽然，目前BIM技术在现实应用中还存在很多不足，但随着计算机技术的进步，BIM技术在建筑设计中的应用会是未来的发展趋势并逐步走向成熟。我这篇论文就是要探索这种三维设计思想下的BIM技术对绿色医院建筑设计的影响。
 
3.BIM技术对绿色医院设计的影响
      具体来说通过BIM应用软件，创建建筑模型及场地模型。建筑师在设计的任意阶段尤其是初期都可以方便又相对理性对方案布局朝向材料等等进行建筑物理环境的评价，这对建筑的节能、舒适性以及全生命周期的可持续性发展都有重大意义。
3.1BIM技术在设计思维上的影响
      BIM技术的介入。它在设计中改变我们对建筑物程式化的理解，为我们打造全新的设计思维方式。让我们从二维的思维方式转向三维思维方式。按照传统工作习惯将三维建筑二维化，通过设计平面、立面、剖面最终来形成三维的印象。而BIM平台则是要我们从三维出发，以模型作为设计的起点，在虚拟环境中生成概念，在模型推敲中进行创作与再创作（图1）。
图1 工作模式对比
      设计从模糊不可控的想象转入相对具体理性的方向。通过仿真模拟，可度量的数字数据进行分析，把对建筑所要求的物质或精神的要求一一验证。比如建筑的绿色节能要求。基于BIM平台使能耗模拟和评估工作在建筑方案设计的早期阶段进行，这将彻底改变传统设计方法中的项目设计和节能设计分离问题，有效地保证建筑全生命周期能耗模拟和评估的实现。
3.2BIM技术在空间规划上的影响
      BIM技术在绿色医院建筑设计前期规划上的作用是很大的。绿色医院设计首先就是合理的空间规划。体量形态的设计。下面以摩洛哥医院方案设计过程分析。
3.2.1和CIVIL3D+Googleearth结合建造地形
      在规划设计过程中，首先进行地形分析。二维地形图的缺点是仅凭数字以及等高线判断对整体环境感受不明显。这将影响建筑师对建筑造型的选择。根据公开的地理信息在CIVIL3D中生成地形（图2）后直接导入REVIT，免去了SKETCH等软件通过CAD重新建模的过程。地形建好进行高程分析。不同坡度可通过不同颜色直接标注，可用范围清晰明了。
图2 地形照片和地形模型图
      通过坡向分析进一步明确能争取良好朝向的建造范围，方便对建造范围的进一步筛选。在建造范围缩小后，结合坡度分析，确定成本较低的建造范围区域，结合坡向分析，确定能争取良好朝向的区域，结合道路等原有布置，划分大的功能区（图3）。
图3 功能分区
3.2.2和ECOTECT结合进行场地风环境分析
      将备选的方案做成体量模型在ECOTECT里进行得到分析结果如图4，可以比选备选方案的优劣。方案一采用沿山布局，病房等面山布置，由图中可看出在病房北侧风速过大，入口处容易引起过强气流。方案二在拐角位置以及北侧临山部分风速过低，使得住院部内部通风效果减弱，不利于被动式节能。方案三当全部体块形成条状与山体垂直时，整体风环境处于较合理的范围，住院部分以及门急诊部分风速合理。
图4 风环境分析结果
3.2.3和CFD结合详细分析建筑风环境
      对于建筑而言有三种节能措施在设计初期要被考虑到（1）自然通风；（2）朝向摆布；（3）被动式太阳能。在此地区主要耗能为：（1）建筑外立面开窗；（2）建筑朝向；（3）屋顶措施；4.室内采光。
      该地区以东西风向为主，建筑受地形影响旋转一定角度后可使内部自然通风加强。该地区夏热冬冷，冬天需要采暖，夏季温度较高，需要大量遮阳和自然通风。根据风环境的分析：风向:东向，风速:4.7m/s；场地风速:小于5m/s;对于风速过大区域，避免设置住院等功能，对于入口设置挡风墙，避开风速大的朝向，提供舒适的使用环境（图5）。
图5 CFD风环境分析
      而关于遮阳的考虑。适合的遮阳方式可以帮助在冬季让阳光照入室内而在夏季防止进入室内，遮阳系统强日照而尤为重要。借助辅助措施，纵向百叶旋转37°在东南向病房朝向时遮阳效率最高。最后经过立面百叶CFD模拟分析，测试模拟图6显示目前的百叶设置可以很好的完成通风的功能。
图6 立面百叶CFD模拟分析
3.3BIM技术在模型建构上的影响
      数字化技术日新月异，我们使用REVIT等软件制造虚拟电子模型。表现的并不仅仅是几何形状构成的视觉因素，更拓展到三维空间以外的光照条件、材料质感、声场音效、能源利用等方面。通过对光线阴影运动的模拟，可以观察到一天内光环境的变化；场地音效的模拟可以探索不同方位的声音效果，从而发现和解决设计中出现的声响问题，也可以依此来调节房间内部空间的尺度；通过对建筑物内部及其与其他建筑物之间的温度、湿度和气流变化状况的仿真，考量热传导和自然通风中能源效率的应用，从而指导建筑中开放空间及房间比例的设计。
      在北大南区病房楼中，revit模型携带大量信息如图7，这是三维模型区别于以往任何二维图形的根本，这使得操作者加强了对建筑的控制力，以及以后日后运营管理的便捷。
图7 北大南区病房楼标准层模型
      比如建筑立面窗户选择好之后，其窗户所附带的信息就不仅仅是粗略的尺寸信息。它还包含窗框材质尺寸、窗户材质尺寸、构造节点甚至窗户的厂家等等，这就已经智能地生成了窗户截面的保温系数，再选定了保温隔热设备、内墙外墙材料内外墙装饰等等之后，这些大量的信息经过REVIT的计算可以实现每个房间的温度湿度都将在未建成前成为可衡量可控制的因素。这就大大提高了设计这对建筑的控制力，大大减小了以后施工或者使用之时的浪费。让建筑设计成为一个成竹在胸的过程（图8）。
图8 北大南区病房楼病房冷热负荷分析
      在能量分析方面，只要将房间的各种信息设定清楚，便可以有REVIT直接生成能量分析报告（图9）。
图9 能量分析报告
 
4.总结
      BIM技术已经深刻影响着建筑设计行业，并且逐渐在设计阶段起到越来越深刻的作用。提高建筑设计行业的整体效率，优化设计流程，保证设计质量，减少浪费，精益设计，精益建造。基于BIM平台使能耗模拟和评估工作在建筑方案设计的早期阶段进行，这将彻底改变传统设计方法中的项目设计和节能设计分离问题，有效地保证建筑全生命周期能耗模拟和评估的实现。促进绿色医院建筑设计的发展。当然这对设计的深度和建筑师的水平就有了更高的要求，我们都要时刻准备着。