基于BIM技术的HVAC系统能耗管理探究

邓兰西 李明柱 张凯博

摘要：建筑低能耗是提升建筑品质和性能的关键，HVAC系统作为建筑的重要组成部分，该系统的能耗管理体系对降低建筑能耗至关重要。传统HVAC系统存在设备选型、管网布置不合理，运维管理不规范等问题。基于BIM技术的HVAC系统实现了全生命周期内，各阶段数据的采集、储存、分类、处理。结合各项数据，设计出一套具有数据统计分析，实时能耗监控，故障报警的HVAC系统能耗管理方法，推动BIM技术在暖通行业能耗管理方向的应用。

关键词：BIM技术;HVAC系统;能耗管理;全生命周期

随着我国经济发展进程的加快，能源需求的不断增长与能源储量减少的矛盾日益突出。建筑场馆中的HVAC（Heating，Ventilation and Air Conditioning）系统，可处理室内空气的温度、湿度、流动速度以及新鲜度等指标，以达到使环境舒适的需求。目前，我国暖通空调系统的现状主要为能耗大，HVAC系统占建筑的总用电量的很大一部分，约为60%-70%，特别是夏季空调用电高峰季节，和冬季供暖期间，能耗管理显得尤为重要。

1HVAC系统能耗管理的现状

当前HVAC系统的复杂性、多样性及不确定性，加上传统的管理方法，使得各阶段数据难以收集，对运维管理造成阻碍，导致能耗过大，节能措施不合理等情况。引发的原因有：工程前期阶段，未能准确规划建筑物的功能、用途，从而对工程实施阶段造影响;HVAC系统设计、设备选型、管网布置方面存在不合理之处;设备在安装施工过程中，根据现场情况进行修改、调整，导致信息传递不一致及遗漏。各阶段的缺陷使得运维阶段的能耗管理难以达到设计要求。同时建筑运行维护周期长，设备维护不及时，管理方式不科学，导致能耗过大。而建筑具有投资回报周期长的特性，同时不确定性高，所以能耗控制在前期规划阶段不被重点考虑，又由于后期信息的采集、整理、对接，以及运维管理的不完善，使得能耗管理难以发展。

2BIM技术在HVAC系统的应用

2.1工程前期阶段

此阶段数据可分为两部分：概念阶段和优化阶段，在概念阶段时设计模型的位置、空间、设施、系统等数据，在优化阶段时会产生更多有关设施的选材数据，空间位置数据等的信息。

详细规划工程交付范围，各参与方的工作范畴，准确录入建模的建筑构件，使BIM信息能够满足设施能源管理的需求。并向设计团队，施工团队提供所需数据的详细清单。

工程实施阶段，各方数据格式不统一，需要在工程开始前，制定明确的数据交付格式，对软件产生的数据进行结构化处理以满足能耗管理系统的特定要求。

不同于传统的二维设计中使用的线条，同时使用文字和数字的辅助方法，BIM技术能表达管道的实际位置，设备的相互连接方式和线路以外，它还以点、线、面的形式，全面、精细的表达HVAC系统的设计特点。同时，BIM技术的应用可以直接选择管道和设备的模型，并根据实际需要建立管道尺寸，高度和相关的三维信息模型。直观的表达，有助于施工人员更好的了解和掌握设计要点，降低施工难度。

2.2施工阶段

用BIM模型替代的图纸可以直接生成所需材料的名称、数量和材料等信息，当出现设计变更时，该变更需要及时录入BIM信息库的相关明细中。同时BIM技术的应用，对多专业、多系统的数据，按系统和构件类型进行划分统计整理，为工程设备采购管理提供数据支持，有效避免因材料投放过多或过少而产生的额外费用。

2.3移交运维阶段

根据HVAC系统设备的具体状况，制定合理的维护计划，对设备的运行状态进行检查与管理，并且记录其管理的信息，使之有效的投入使用。同时对HVAC系统内部运行的过程中的一些能源消耗进行数据整理，就一些不合理的消耗加以处理，并将能源优化输送到对应的渠道。

3BIM技术jHVAC系统能耗管理方法

基于BIM技术的HVAC系统能耗管理体系主要分三部分：数据统计管理，能耗监控管理，报警系统管理，如图所示。

数据统计分析系统需要对HVAC系统各设备能耗数据，实时采集和远程传输管控。系统管理人员对现场采集的数据进行分类、分析，并以图像，表格等形式对信息进行整理。能耗监控分析系统需要实时反馈HVAC系统的能耗情况，主要涉及供暖、制冷系统状态监控，燃气锅炉系统状态監控，太阳能系统状态监控，水泵系统状态监控等。管理人员依据监测反馈，分析HVAC系统能耗趋势，并以趋势图的形式对时趋势、日趋势、月趋势进行表达，对能耗管理方案及时进行调整。同时，加入报警系统，对所监测的HVAC系统设备处于一场工作状态下，系统自动发出报警信息并记录。

4结束语

BIM技术有助于在HVAC系统全生命周期中实现信息传输和处理。BIM模型将HVAC系统的预先计划数据传递到设计、施工阶段，并将这部分数据传递到运行维护管理阶段。它实现了数据的高校集成和灵活使用，并为HVAC系统的能耗监测和管理提供数据支持。本文结合HVAC系统组成部分，设计了能耗管理方法，提出了系统构架。以节能为核心，设计HVAC系统能耗管理体系，能促进暖通行业绿色化、信息化的发展，为HVAC系统能耗管理的研究提供参考方向。