基于BIM 技術的建筑再生能源精細化監管研究

段羽 白志超

1.研究概況與研究價值[1]

BIM 技術及RFID 技術進行建筑設備與傳感器智能化、節能化方面的研究是現階段國內建筑能耗精細化監管領域與被動式低能耗建筑應用領域研究的重點方向。本次研究從被動式建筑的水、暖、風、電、地熱、微風能、太陽能、光伏能等可再生能源入手，利用BIM 技術與三維監管技術構建被動式低能耗建筑的智慧化再生能源精細化監管體系與三維監控系統。保證建筑內部照明、二次循環用水、廢水冗余熱能、地下熱能的有機監控。如在監控過程中發現異常，及時通過BIM 技術三維系統實時反饋，幫助管理控制人員精準調整。

該研究從根源方法上解決了因資源浪費造成的損失。重點解決建筑后期運維過程中的能耗數據，所以通過建筑各類型感應元器件所產生的數據與三維模型的連接，真正實現了模型在后期建筑運行使用過程中的使用價值，幫助建筑參與者真正控制建筑的每一個構件、每一類能耗及每一個空間數據，使建筑后期使用更加精準高效，實施更加有據可循[2]。

2.關鍵研究技術分析

2.1 BIM 技術三維可視化表達

通過BIM 技術將建筑再生能源設備系統通過三維模型的方法展現出來，幫助建設單位對后期運維管理中產生的數據進行精準化定位與分析。結合能源監管平臺，實現三維可視化方法展現建筑再生能源設備系統不同節點、不同位置所采集到的能源數據監控目的，也為建筑在后期運維過程中實現精細化管控、提高能源使用效率與分配效率提供支持。帶有余熱回收的新風系統借助安裝在系統中的溫度及流量傳感器，幫助運維人員隨時掌握每個房間的送風溫度和送風量。保證在建筑高氣密性環境下的室內舒適度。通過三維可視化模型的前期預模擬，控制毛細管在敷設面上的排布形式，使房間溫度更加均勻、節能。

2.2 設計大模型-施工節點化

BIM 技術“設計大模型—施工節點化”[3]這一理念通過精細化節點模型配合VR 技術，向工人進行復雜施工工藝技術交底及具體的施工方法與工藝流程交付，使施工人員真正了解到本建筑中所有復雜構件及復雜節點，幫助該建筑實現精細化建造及裝配，從而提高項目實施過程中的資源利用率。實施過程中，工人通過手機掃描二維碼，可以觀看到項目每一個工藝節點，真正幫助工人實現了用最小的資源實現指導施工的目的。

2.3 BIM 技術二次開發

通過BIM 技術二次開發方式實現模型系統輕量化展現。通過將模型與數據結合算法進行分離，實現每次操作不斷刷新模型數據的問題，通過建立的數據與模型之間的邏輯關系，使每次操作僅需要提取數據而非模型。最后將模型與數據進行掛接。本實驗建筑項目是超低能耗建筑，對應的所有數據標準均來自自訂立標準，可以很好地進行邏輯關聯性匹配，也為后續類似建筑以及未來建筑行業的新興技術發展提供了指引。在完成模型輕量化處理之后，本項目更多的考慮是建筑后期運維過程中的數據，所以通過建筑各類型感應元器件所產生的數據與模型的掛接，真正實現了模型在后期建筑運行使用過程中的使用價值，幫助建筑參與者真正控制建筑里面每一個構件、每一類能耗及每一個空間數據，幫助建筑后期使用更加精準高效，實施更加有據可循的運維管理。利用BIM 技術二次開發體系如圖1 所示。

圖1 關鍵技術應用情況分析圖

3.技術創新與應用

本次研究以吉林建筑科技學院科研樓為例，該項目是東北地區首個以被動式低能耗建筑為建設目標的新型科研型建筑。本工程因涉及大量建筑新興技術，在前期設計階段通過設定BIM 建模標準形成了一套完備的自有族庫。形成的建筑新技術模型庫，為后續做類似的被動式低能耗建筑提供了數據積累。在完成建模標準訂立及模型庫的創建后，對該項目進行詳細的場地分析、環境分析、空間設計、建筑外立面設計、綠色建筑模擬分析、結構優化等一系列工作。該模型的精度達到LOD400 以上，實現了從每一個施工節點到超低能耗建筑新型能源體系構建及整體建筑氣密性設計等方面的三維化模擬[4]。在項目施工過程中，引入施工節點化一理念，通過精細化節點模型配合VR 技術，向工人進行復雜施工工藝技術交底及具體的施工方法與工藝流程交付，使施工人員真正了解到本建筑所有復雜構件及復雜節點，幫助該建筑實現精細化建造及裝配，從而提高項目實施過程中的資源利用率，實現節約成本、節省工期的目的。為了降低超低能耗建筑的能耗。本項目通過采取小單元式干掛幕墻及雙肢短槽干掛幕墻相結合的施工方法，在提高建筑氣密性要求的同時，也提升了建筑的整體美觀性。BIM 技術精細化應用成果如圖2 所示。

圖2 BIM 技術創新應用展示

4.結語

本文通過BIM 技術解決了建筑后期運維過程中的能耗數據監控問題，通過建筑各類型感應元器件所產生的數據與三維模型的掛接，真正實現了BIM模型在后期建筑運行使用過程中的使用價值，幫助建筑參與者真正控制建筑里每一個構件、每一類能耗及每一個空間數據，幫助建筑后期使用更加精準高效，實施更加有據可循的運維管理。所形成的建筑再生能源精細化三維數據監管體系方法與冗余能耗再利用管理系統，對建筑行業新興技術領域及清潔能源發展領域的持續發展具有極強的示范價值。