基于BIM技術的HVAC系統能耗管理探究

鄧蘭西 李明柱 張凱博

摘要：建筑低能耗是提升建筑品質和性能的關鍵，HVAC系統作為建筑的重要組成部分，該系統的能耗管理體系對降低建筑能耗至關重要。傳統HVAC系統存在設備選型、管網布置不合理，運維管理不規范等問題。基于BIM技術的HVAC系統實現了全生命周期內，各階段數據的采集、儲存、分類、處理。結合各項數據，設計出一套具有數據統計分析，實時能耗監控，故障報警的HVAC系統能耗管理方法，推動BIM技術在暖通行業能耗管理方向的應用。

關鍵詞：BIM技術;HVAC系統;能耗管理;全生命周期

隨著我國經濟發展進程的加快，能源需求的不斷增長與能源儲量減少的矛盾日益突出。建筑場館中的HVAC（Heating，Ventilation and Air Conditioning）系統，可處理室內空氣的溫度、濕度、流動速度以及新鮮度等指標，以達到使環境舒適的需求。目前，我國暖通空調系統的現狀主要為能耗大，HVAC系統占建筑的總用電量的很大一部分，約為60%-70%，特別是夏季空調用電高峰季節，和冬季供暖期間，能耗管理顯得尤為重要。

1HVAC系統能耗管理的現狀

當前HVAC系統的復雜性、多樣性及不確定性，加上傳統的管理方法，使得各階段數據難以收集，對運維管理造成阻礙，導致能耗過大，節能措施不合理等情況。引發的原因有：工程前期階段，未能準確規劃建筑物的功能、用途，從而對工程實施階段造影響;HVAC系統設計、設備選型、管網布置方面存在不合理之處;設備在安裝施工過程中，根據現場情況進行修改、調整，導致信息傳遞不一致及遺漏。各階段的缺陷使得運維階段的能耗管理難以達到設計要求。同時建筑運行維護周期長，設備維護不及時，管理方式不科學，導致能耗過大。而建筑具有投資回報周期長的特性，同時不確定性高，所以能耗控制在前期規劃階段不被重點考慮，又由于后期信息的采集、整理、對接，以及運維管理的不完善，使得能耗管理難以發展。

2BIM技術在HVAC系統的應用

2.1工程前期階段

此階段數據可分為兩部分：概念階段和優化階段，在概念階段時設計模型的位置、空間、設施、系統等數據，在優化階段時會產生更多有關設施的選材數據，空間位置數據等的信息。

詳細規劃工程交付范圍，各參與方的工作范疇，準確錄入建模的建筑構件，使BIM信息能夠滿足設施能源管理的需求。并向設計團隊，施工團隊提供所需數據的詳細清單。

工程實施階段，各方數據格式不統一，需要在工程開始前，制定明確的數據交付格式，對軟件產生的數據進行結構化處理以滿足能耗管理系統的特定要求。

不同于傳統的二維設計中使用的線條，同時使用文字和數字的輔助方法，BIM技術能表達管道的實際位置，設備的相互連接方式和線路以外，它還以點、線、面的形式，全面、精細的表達HVAC系統的設計特點。同時，BIM技術的應用可以直接選擇管道和設備的模型，并根據實際需要建立管道尺寸，高度和相關的三維信息模型。直觀的表達，有助于施工人員更好的了解和掌握設計要點，降低施工難度。

2.2施工階段

用BIM模型替代的圖紙可以直接生成所需材料的名稱、數量和材料等信息，當出現設計變更時，該變更需要及時錄入BIM信息庫的相關明細中。同時BIM技術的應用，對多專業、多系統的數據，按系統和構件類型進行劃分統計整理，為工程設備采購管理提供數據支持，有效避免因材料投放過多或過少而產生的額外費用。

2.3移交運維階段

根據HVAC系統設備的具體狀況，制定合理的維護計劃，對設備的運行狀態進行檢查與管理，并且記錄其管理的信息，使之有效的投入使用。同時對HVAC系統內部運行的過程中的一些能源消耗進行數據整理，就一些不合理的消耗加以處理，并將能源優化輸送到對應的渠道。

3BIM技術jHVAC系統能耗管理方法

基于BIM技術的HVAC系統能耗管理體系主要分三部分：數據統計管理，能耗監控管理，報警系統管理，如圖所示。

數據統計分析系統需要對HVAC系統各設備能耗數據，實時采集和遠程傳輸管控。系統管理人員對現場采集的數據進行分類、分析，并以圖像，表格等形式對信息進行整理。能耗監控分析系統需要實時反饋HVAC系統的能耗情況，主要涉及供暖、制冷系統狀態監控，燃氣鍋爐系統狀態監控，太陽能系統狀態監控，水泵系統狀態監控等。管理人員依據監測反饋，分析HVAC系統能耗趨勢，并以趨勢圖的形式對時趨勢、日趨勢、月趨勢進行表達，對能耗管理方案及時進行調整。同時，加入報警系統，對所監測的HVAC系統設備處于一場工作狀態下，系統自動發出報警信息并記錄。

4結束語

BIM技術有助于在HVAC系統全生命周期中實現信息傳輸和處理。BIM模型將HVAC系統的預先計劃數據傳遞到設計、施工階段，并將這部分數據傳遞到運行維護管理階段。它實現了數據的高校集成和靈活使用，并為HVAC系統的能耗監測和管理提供數據支持。本文結合HVAC系統組成部分，設計了能耗管理方法，提出了系統構架。以節能為核心，設計HVAC系統能耗管理體系，能促進暖通行業綠色化、信息化的發展，為HVAC系統能耗管理的研究提供參考方向。