BIM技術(shù)在綠色運(yùn)維中的應(yīng)用研究

梁雪婷 胡利超 劉庭禎

【摘要】實(shí)現(xiàn)綠色運(yùn)維是以建筑能有最長(zhǎng)健康運(yùn)營時(shí)間為最終目標(biāo)。注重前期規(guī)劃、設(shè)計(jì)以及施工階段應(yīng)該考慮的技術(shù)策略，通過BIM技術(shù)串聯(lián)起這三個(gè)階段的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將任務(wù)分解到運(yùn)維階段對(duì)應(yīng)的各個(gè)方面。以BIM技術(shù)的功能優(yōu)勢(shì)進(jìn)行設(shè)計(jì)、管控運(yùn)維全過程，將綠色理念、可持續(xù)發(fā)展貫徹于建筑運(yùn)維階段，最終實(shí)現(xiàn)建筑綠色運(yùn)維項(xiàng)目落地。

【關(guān)鍵詞】BIM;綠色運(yùn)維;建筑可持續(xù)化;物聯(lián)網(wǎng);綠色建筑

【中圖分類號(hào)】TU71

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

建筑可持續(xù)發(fā)展理念備受關(guān)注，綠色節(jié)能技術(shù)已在眾多建筑項(xiàng)目中得以應(yīng)用。在運(yùn)維階段，基于BIM技術(shù)的綠色節(jié)能技術(shù)能夠快速、有效地整合信息數(shù)據(jù)，進(jìn)行空間定位，幫助維護(hù)人員更加直觀、方便地進(jìn)行專項(xiàng)運(yùn)維管理，并在物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控下，在系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以便對(duì)各項(xiàng)設(shè)備設(shè)施的適用狀態(tài)提前作出分析與判斷，及時(shí)運(yùn)維，最大程度地節(jié)省時(shí)間，避免人力、物力資源的浪費(fèi)。由此可見，基于BIM技術(shù)，促成綠色運(yùn)維的實(shí)現(xiàn)有利于推廣建筑可持續(xù)發(fā)展理念，也是促進(jìn)當(dāng)前綠色建筑設(shè)計(jì)的重要逆向動(dòng)力。

1 傳統(tǒng)運(yùn)維方式的不足

1.1 傳統(tǒng)運(yùn)維缺乏創(chuàng)新性

當(dāng)前， “低碳”、“環(huán)保”、“節(jié)能”已經(jīng)成為熱詞。為實(shí)現(xiàn)建筑的低耗能以及可持續(xù)發(fā)展，在運(yùn)維階段上需要更多的資金、技術(shù)等投入，而傳統(tǒng)的運(yùn)維管理僅是單純保證建筑在使用過程中的順利進(jìn)行，并未通過技術(shù)以及管理的創(chuàng)新方法去實(shí)現(xiàn)綠色運(yùn)維，從而提高建筑在綠色經(jīng)濟(jì)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

1.2 傳統(tǒng)運(yùn)維具有滯后性

建成后的建筑物會(huì)涉及到多方面的構(gòu)件系統(tǒng)，在各個(gè)部位內(nèi)部系統(tǒng)中都包含著大量的設(shè)備和管線。傳統(tǒng)的運(yùn)維方式會(huì)從這些系統(tǒng)構(gòu)件在使用過程中的狀態(tài)人手，到特定的維修期才進(jìn)行相應(yīng)的檢查與更換。假定某個(gè)設(shè)備在使用過程中出現(xiàn)問題，從問題出現(xiàn)至特定維修期的這一時(shí)間段，設(shè)備必定會(huì)經(jīng)過一定的損耗，其中能源也有一定的損失，這是整個(gè)運(yùn)維過程中極大的資源浪費(fèi)。

針對(duì)傳統(tǒng)運(yùn)維方式的能源流失與處理滯后性，采用BIM技術(shù)可以得到有效處理，在數(shù)據(jù)整合、定位分析以及可視化等優(yōu)勢(shì)條件下，有力地把綠色觀念貫徹于建筑運(yùn)維階段中。

2 BIM技術(shù)在綠色運(yùn)維上的價(jià)值

2.1 數(shù)據(jù)信息的高效使用

在項(xiàng)目竣工后，將設(shè)計(jì)、施工過程中的工程信息納入BIM模型中，再將此BIM模型轉(zhuǎn)交給在運(yùn)維階段進(jìn)行管理的單位或者第三方，為后期運(yùn)維提供數(shù)據(jù)支持。

運(yùn)維過程中很重要的是各種應(yīng)急處理，與傳統(tǒng)運(yùn)維方式不同，基于BIM技術(shù)將實(shí)時(shí)監(jiān)控與及時(shí)維護(hù)結(jié)合，力求快速有效的解決方案。這里以消防事件為例，在某個(gè)公共建筑使用過程中發(fā)生了火災(zāi)事故，在這種緊急情況下，整個(gè)救援時(shí)間要控制在最短。消防人員利用BIM技術(shù)模型，可以從信息系統(tǒng)中提取到此建筑的結(jié)構(gòu)、設(shè)施設(shè)備信息，減少盲區(qū)，從而在最短時(shí)間內(nèi)精確定位到火災(zāi)發(fā)生的源頭和詳細(xì)位置。并且可了解到火災(zāi)發(fā)生部位具體所使用的構(gòu)件材料，有針對(duì)性地完成滅火任務(wù)。整個(gè)過程中減少了不必要的人力、物力資源浪費(fèi)，從而利用BIM模型信息庫采取最經(jīng)濟(jì)且有效的應(yīng)急處理方式。

2.2 能源消耗最小化

綠色理念貫徹下，BIM技術(shù)能進(jìn)行的工作也在節(jié)能、環(huán)保以及可持續(xù)方面有極大的體現(xiàn)，這三者是當(dāng)代人熱衷的生活方式理念。

利用BIM技術(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)信息的整合形成能耗季度制度，在BIM模型下的能耗管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)將建筑內(nèi)部信息分解為若干部分，并將每一部分的用能情況納入監(jiān)控和管理之下，反饋用戶在一定時(shí)間內(nèi)的能源用量情況。在每季度均收集并整理能耗情況，定期在所得數(shù)據(jù)中進(jìn)行分析，對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常現(xiàn)象迅速查找原因，制定相應(yīng)的措施。

2.2.1用水資源最優(yōu)化。利用BIM技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用。雨季，通過調(diào)整和處理雨水收集系統(tǒng).增大雨水收集量，確保雨水回收利用率。在長(zhǎng)期的操作中，雨水收集系統(tǒng)在建筑中可以發(fā)揮很好的節(jié)能作用。

而對(duì)污水處理的管控以發(fā)展成中水系統(tǒng)，將產(chǎn)生的污水、廢水進(jìn)行集中管理，再將檢測(cè)后可二次使用的水進(jìn)行處理，處理后的水資源便可以引入中水系統(tǒng)儲(chǔ)備，而整個(gè)中水系統(tǒng)在BIM模型下可實(shí)時(shí)分配。這里水資源大體可分為兩部分使用，一是在居民建筑中，分配用于居民日常清潔用水，二是在公共建筑中的公共景觀用水、城市綠化灌溉和道路灑水等，以此緩解目前水資源緊缺的現(xiàn)狀，中水系統(tǒng)的應(yīng)用和發(fā)展是城市建筑行業(yè)給排水系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢(shì)。

基于BIM技術(shù)，雨水收集系統(tǒng)和中水系統(tǒng)的結(jié)合有力地緩解了水資源緊缺壓力，在當(dāng)代綠色建筑行業(yè)和綠色生活理念中均有一定的推進(jìn)價(jià)值。

2.2.2電力資源節(jié)能化。在BIM技術(shù)下，將所有的光照數(shù)據(jù)集中在一起，以所設(shè)置的數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)所處環(huán)境的光照數(shù)據(jù)相比較，對(duì)控制區(qū)域的照度進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)人體光照舒適度達(dá)到最大程度的優(yōu)化。

采用數(shù)字模擬與中央處理器相結(jié)合的方式，用數(shù)字模擬生成信息，再由中央處理器依據(jù)采光模擬的照度值判斷是否需要對(duì)設(shè)備照度進(jìn)行調(diào)整。通過比較兩者的比值，計(jì)算出設(shè)備的發(fā)光調(diào)節(jié)值，使建筑的照明設(shè)備光值度保持在發(fā)光調(diào)節(jié)值范圍內(nèi)，從而完成對(duì)照明設(shè)備發(fā)光亮度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。例如，迪拜的絕大多建筑充分利于了BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，建筑表面與太陽光照收集器呈一定的角度，與BIM數(shù)據(jù)的收集相結(jié)合，調(diào)整到照明設(shè)備的最佳使用狀態(tài)，讓自然光照得到充分利用，從而最大程度地降低照明以及供暖設(shè)備的成本支出。

這樣的管理可以滿足用戶在節(jié)能方面的綠色生活理念以及在舒適度上的要求。同時(shí)，在很大程度上給相關(guān)管理部門也減輕大量工作，從而在運(yùn)營維護(hù)過程中最大程度地實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約和成本控制。

3 BIM結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)對(duì)可持續(xù)理念的促進(jìn)

3.1 BIM與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控

在BIM技術(shù)可視化功能的基礎(chǔ)上，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑運(yùn)營階段的遠(yuǎn)程監(jiān)控。加強(qiáng)運(yùn)維階段對(duì)建筑的監(jiān)控，使物聯(lián)網(wǎng)和建筑之間實(shí)現(xiàn)互動(dòng)，在設(shè)備、物資等管理方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、遠(yuǎn)程傳輸、集中管理，從而將建筑內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息集中到統(tǒng)一的服務(wù)平臺(tái)上進(jìn)行集中管理。

利用3D監(jiān)控地圖，將建筑內(nèi)部的所有設(shè)備等信息納入系統(tǒng)中，在設(shè)備使用前便可以對(duì)任意的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行查看。例如門、燈光等設(shè)備在使用過程中也無需采用大量人員到現(xiàn)場(chǎng)具體查看，打開BIM監(jiān)控地圖便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。實(shí)時(shí)了解到建筑內(nèi)部設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，能夠及時(shí)檢查到設(shè)備是否正常運(yùn)行，讓設(shè)備的損害最小化。可見，在BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的配合下，能夠?qū)⒔ㄖ幕拘畔⒌玫綄?shí)時(shí)掌控，遠(yuǎn)程監(jiān)控下對(duì)設(shè)備和管理的把控，對(duì)延長(zhǎng)建筑使用壽命有極大的幫助。

3.2異常報(bào)警的協(xié)同性

利用BIM技術(shù)的信息整合與數(shù)據(jù)計(jì)算功能，將建筑內(nèi)部的水、電等基礎(chǔ)設(shè)施使用狀態(tài)與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合。若基礎(chǔ)設(shè)施的使用出現(xiàn)異常狀態(tài)，便和已保存的正常信息進(jìn)行對(duì)比，查看是否運(yùn)行出錯(cuò)從而判斷是否需要觸動(dòng)報(bào)警裝置。在漏水狀態(tài)和電力異常時(shí)，會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)。例如，在有著巨大資源消耗的校園區(qū)，利用傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)庫技術(shù)把控資源狀態(tài)，在保證校園正常運(yùn)營的情況下，使建立校園節(jié)能監(jiān)管平臺(tái)具有可行性。

無論是遠(yuǎn)程控制還是協(xié)同報(bào)警，都是對(duì)建筑本身和資源使用的極大保護(hù)。BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的配合從建筑本身的使用以及設(shè)備的狀態(tài)把控上出發(fā)，以實(shí)現(xiàn)綠色運(yùn)維為最終目標(biāo)。

4 BIM下綠色運(yùn)維與綠色建筑的相互推進(jìn)

首先考慮綠色運(yùn)維的目標(biāo)，逆向構(gòu)思設(shè)計(jì)階段和施工階段的工作，使得BIM技術(shù)在建筑全生命周期都能為綠色運(yùn)維服務(wù)。綠色建筑的發(fā)展是時(shí)代的趨勢(shì)，越來越多的國家在綠色建筑的發(fā)展上加快步伐以實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展理念。

4.1 綠色運(yùn)維逆向促使綠色建筑的發(fā)展

基于綠色運(yùn)維的最終目的，建筑在設(shè)計(jì)階段不得不把綠色發(fā)展理念提前考慮進(jìn)去。將實(shí)現(xiàn)綠色運(yùn)維所需完成的任務(wù)分解到建筑項(xiàng)目每一部分中，使設(shè)計(jì)人員在建造初期就對(duì)設(shè)計(jì)思路、產(chǎn)品組成做出相應(yīng)的規(guī)劃。在這樣的規(guī)劃下使綠色運(yùn)維與建筑前期設(shè)計(jì)以及施工階段有著更完美的匹配。基于BIM技術(shù)，這樣倒推式的建造與設(shè)計(jì)可以使建筑技術(shù)人員對(duì)設(shè)計(jì)思路和建筑設(shè)施、設(shè)備等方面的建設(shè)有著更明確和高效的應(yīng)對(duì)方法，以加強(qiáng)綠色建筑的完備性與實(shí)用性。

4.2 綠色建筑基于BIM技術(shù)的最終目的

綠色建筑的發(fā)展是為促進(jìn)使用者的體驗(yàn)和環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)，因此，可理解為綠色建筑的最終目的是能在運(yùn)維階段實(shí)現(xiàn)更好的可持續(xù)發(fā)展。BIM技術(shù)在綠色建筑中的使用使得建筑相關(guān)信息更集中明了、管理高效，而對(duì)綠色建筑的設(shè)計(jì)遵循合理性和節(jié)能性的要求，最終能在保證用戶舒適度的前提下實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)維的綠色化發(fā)展。

5 結(jié)語

將BIM技術(shù)高效合理地應(yīng)用于綠色運(yùn)維中，對(duì)于提高運(yùn)維效率，延長(zhǎng)建筑使用壽命，推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展極其重要。BIM技術(shù)憑借其在綠色運(yùn)維中的優(yōu)勢(shì)，與綠色建筑的互相促進(jìn)，終將成為未來綠色運(yùn)維趨勢(shì)下不可或缺的重要技術(shù)。

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[作者簡(jiǎn)介]梁雪婷（1990-）.女，四川遂寧人，助教，碩士，研究方向：城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)，舊城改造與城市更新，BIM技術(shù)等。