[營建知訊轉載] 基地綠化量估算 BIM創造新機會 周敬淳、謝尚賢(2017.6)

周敬淳  國立臺灣大學 土木工程學系BIM研究中心專案經理
謝尚賢  國立臺灣大學 土木工程學系系主任兼BIM研究中心主任
 
輔助綠建築設計  實例應用  
 
    為響應當今人類致力於發展永續工程，臺灣於1999年建立EEWH系統，朝更有效率的運用資源、保護人類健康，以及降低對環境之衝擊等目標努力。此系統透過生態、節能、減廢、健康四面向，評估一棟建築物的綠建築性能表現，共涵蓋九大指標。本專欄在2014年10月亦曾簡單地討論BIM如何協助建築師及工程師達成綠建築的設計與建造[1]。本文在此介紹兩個應用BIM輔助綠建築設計的研究案例，皆以綠化量指標作為研究對象，但從不同的面向切入輔助設計流程，分別以法則式規範檢核，以及性能式估算的方式評估綠化量。希望能藉此二案例，進一步展示BIM在綠建築的應用，不僅可以輔助現行設計模式，還可以開創出更貼近實務的新設計模式。
 
計算CO2固定量  評估綠化量 
綠化量指標評估對象為建築基地綠化植栽對CO2流量的影響，主要目標為提高建築在其生命週期（約40年）中，周遭綠化植栽自幼苗開始成長對環境的貢獻量，並以此作為評估基地生態的「量」。估算概念採用某類型植栽（大小喬木、灌木等）的栽種面積，乘以該類型植栽單位面積的CO2固定量，以此獲得總CO2固定量。不同使用分區的用地，採用相應的固定量基準值，且對栽植原生或誘鳥誘蝶的品種者給予優惠。
 
公式變數多  計算耗時耗力
 
綠建築評估手冊[2]運用一系列計算公式，估算綠化量得分。為了降低設計者的工作負擔，手冊中儘量降低計算的複雜度，以在工作效率與量化精確性之間求取平衡。儘管如此，整體來看，計算綠化量指標仍需使用達16項變數，且公式中多為求和計算，設計者需依照平面設計圖，區分可綠化以及不可綠化的區域，計算綠化面積，並依照設計栽植類型挑選適當的參數，逐一代入公式進行估算與加總，過程耗費許多工時；若遇到設計方案變更，則重新計算更是耗費人力。

 
BIM輔助法則式評估
 
為了降低人工計算綠化面積以及查找植栽參數所花費的時間，陳以文在其碩士論文研究[3]中建立一個法則式規範檢核輔助系統（如圖一），該系統具備四項功能：自動化計算、法則式規範檢核、計算結果視覺化、以及輸出檢核報告。 由於綠建築規範多由文字描述以及表格組成，研究者透過以下幾個步驟建立法則式規範檢核系統：首先，分析規範的語意，建立相應的規則與邏輯結構，同時釐清需要輸入的資訊；接著，儲存這些規則與邏輯結構於規則資料庫中。如此一來，輔助系統便可依據這些規則，從BIM模型中擷取資訊，或要求設計者輸入數據。經過輔助系統自動計算與判斷後，最終呈現檢核結果於使用者介面，呈現方式包含模型元件亮顯，以及各項目得分，藉此幫助設計者了解是否符合規範。當使用者決定好設計方案後，亦可運用此系統輸出檢核報告。

此方法節省了設計者從專案擷取綠化區域的屬性，以及查找規範中各類表格與套用公式的時間，並可快速比較不同的設計方案。當綠建築規範更新時，亦可透過規則管理員以更新資料庫。
 
BIM輔助性能式評估 

如前所述，綠建築評估手冊為降低估算的複雜度，讓設計者較易計算，僅依據植栽類型而非品種，給予不同的單位面積CO2固定量，且忽略環境對植栽生長的影響。因此，另一篇研究[4]則應用BIM技術的自動化以及分析模擬功能，將植栽品種分類以及栽植區域的日照量對CO2固定量的影響納入考量，以掌握更精確的估算結果。研究者採用具國際依據且以植栽品種作為分類的估算方法，此方法與EEWH的基本架構類似，同樣是栽植面積乘以單位面積CO2固定量。但相異之處在於，此方法中每一「品種」植栽的單位面積CO2固定量由5種參數決定，而EEWH的方法中每一「類型」植栽的單位面積CO2固定量僅需1種參數決定。整體來看，研究者所提出的方法比EEWH需要更多的參數。為了方便管理及取用這些參數，研究者提出，將可獲得的臺灣原生植栽參數儲存於資料庫，並透過集中式管理，達成資料的正確性與一致性。日照對植栽生長情況的影響則參考臺灣原生植物圖鑑，將各品種植栽合適的日照環境輸入資料庫。圖二說明研究者提出的CO2固定量估算流程，分為四個步驟：首先，設計者建立定義好綠化區域的BIM模型。接著輸入分析所需的相關資料（地理資訊、綠化類型等）。系統取得所需數據後，即分析綠化區域的日照量，並提供建議的綠化植栽以及植栽的相關資訊讓設計者挑選。最終，設計者可以隨時查看由系統所估算出目前配置的CO2固定量，若符合需求則可輸出報告。

導入BIM技術後的CO2固定量估算方法，可以幫助設計者僅需專注於自身專業，大幅降低人工計算的負擔，並更細緻地考量植栽品種之間的差異以及其所受到生長環境的影響，有助於提高CO2固定量估算的準確性。
 
 
下一步  工作流程改造或重塑
 
    BIM技術能從不同的面向來輔助綠化量估算。如第一個案例，當BIM模型具備足夠的資訊後，便能藉由規則管理員，自動化檢核設計是否符合規範，並自動化產出所需之報告表單，減少設計者的工作負擔。而從另一個角度思考，過去難以達成的分析與模擬，透過BIM技術則有機會提供新的解決方案，這很可能會改變當初規範制定時的限制與假設，此時，應該進一步思考，是否可以重新塑造新的工作流程，以更貼近規範制定時的初衷來達成規範目標。亦如本專欄於2014年10月所提及，規範朝向性能式發展的趨勢已相當明顯，BIM技術在建築性能評估的重要性也將與日俱增。
 
 
參考文獻

1. 謝尚賢(2014)，"綠建築結合BIM 開創可能性"，營建知訊，第381期，第63-66頁。
2. 財團法人臺灣建築中心(2014)，"綠建築評估手冊(2015年版) "，財團法人臺灣建築中心。
3. 陳以文(2013)，"應用BIM模型之法則式綠建築設計輔助系統之研發"，碩士論文，國立臺灣大學土木工程學系。
4. 周敬淳(2016)，"基於BIM之綠化植栽CO2固定量估算方法"，碩士論文，國立臺灣大學土木工程學系。

轉載自營建知訊413期頁55-59。