BIM在建筑能源绩效可视化和管理中的应用研究

刘凯

摘 要 本文评估了将建筑物信息模型（BIM）用作支持对建筑物性能进行可视化和管理的工具的潜力。目的是为建筑设计师和运营商确定实施BIM所面临的障碍，以实现性能优化。该方法开发了链接设计文档和计量的建筑性能，以在实际示例中识别BIM和建筑性能连接的技术要求。

关键词 土木工程;管理;BIM

Abstract This article assesses the potential of using Building Information Modeling （BIM） as a tool to support the visualization and management of building performance. The purpose is to identify the obstacles faced by the implementation of BIM for architects and operators in order to achieve performance optimization. This method was developed to link design documents and measured building performance to identify the technical requirements for connecting BIM and building performance in practical examples.

Key words Civil engineering; Management; BIM

本文主要讨论将BIM与使用中的建筑绩效管理联系起来的障碍。将BIM与监视的性能数据链接起来的原型方法的开发是通过移交、占用和调试来进行的，以探索这些障碍并讨论数据结构和规范的潜在要求，以支持BIM作为性能管理工具。基于设计的BIM环境中的数据属性，必须使得最终用户可以结合非集成数据源访问和使用它，并演示了一种将BIM与建筑性能数据链接的新颖方法。

BIM定义是管理和传播在整个建筑设计开发和运营过程中生成的整体信息的系统过程。BIM在各种情况下都有几种含义的定义 ，从根本上描述了围绕CAD模型的元数据的交换，解释和利用，在建设和运营过程中为各种涉众提供了多种功能。

缩小预期的建筑性能与实际的建筑性能之间的差距是工作重点。Way和Bordass 已经确定造成这种差距的原因，建议经常进行能源审计和持续调试可以优化运营效率[1]。Dong等人已经探索了使用BIM作为实现这一目标的平台[2]。同时建议需要更有效的数据管理来支持它。尚未将BIM用作绩效管理工具，这可能是由于BIM在复杂且容易出错的过程中应用的众多障碍的结果。尽管它的潜力已经确定 建议进一步研究如何应对这一挑战。

1BIM应用广泛实施的驱动因素和障碍

使用BIM来实现设计学科之间的有效协作是其被采用的主要驱动力，全球范围内的指令和策略旨在提高行业的生产率。Srinivasan等人探索了BIM在建筑性能管理中的应用?。有效应用面临的最初障碍是：

（1）设计者和操作者之间在定义数据提供以支持运营管理方面的协调有限;

（2）建筑运营中的信息管理标准落后于建筑设计中的信息管理标准;

（3）重点放在信息提供者的资产维护问题上，而不是与这些资产的性能相关的优化;

（4）缺乏以可复制形式展示BIM应用程序的实际案例;和缺乏有关如何最好地利用BIM来支持正在进行的建筑性能优化的详细指导。

1.1 BIM和性能优化

BIM在设计和运营过程中用于管理建筑物性能信息的应用是其在施工后使用的潜在最终目标[4]。相关案例已被证明可以通过降低错误、缩短交货时间以及减少设计和建造成本来使建筑物的最终用户受益;但是在优化建筑能效方面的实际应用并不广泛。

BIM将可扩展元数据归因于建模对象的能力已被用作存储和潜在管理资产信息的一种手段，描述了表示的建筑物系统和操作的组成。用于管理运营能源绩效的BIM的大多数示例通常基于模拟，进行监视以预测使用中的绩效并确定与预测的偏差[4]。

设计和运营之间的过渡是使用户熟悉新系统及其使用，从而实现更高效的建筑物运营的关键时期。无效的切换会增加能量消耗和对乘员的不满，在这种情况下，BIM可以用来改善现有流程。作为BIM采用过程的一部分，已经实施了针对这些目标的政府强制性和自愿性计划，但是在运营过程中，BIM的应用还需要进一步的指导，以改善运营绩效。

1.2 数据管理范例

BIM作为信息管理平台的应用依赖于其存储和构造信息的能力。对象建模和元数据属性已被证明可以创建用于资产建设后管理的数据集。同样的环境下建立联盟多个学科设计也已经被用于存储维护信息，为系统操作文档的存储 ，并展示BIM作为环境，通过该元数据可以被访问和交换。用作数据聚合工具及其广泛采用，代表着从传统的基于文档的设计和操作向建筑數据的模型和数据库样式管理转变的范式。

1.3 绩效管理工作和标准

BIM环境之外用于存储建筑信息的其他格式包括绿色建筑这是一种开放式架构，用于存储来自BIM的信息，以供能源建模工具进行解释。这也可以被认为是建模和操作两个领域之间的桥梁，其中包含了时间序列性能的范围。但是，由于它的“平面文件”格式也无法解决运营建筑物管理过程中生成的数据量，因此也面临局限性。

将BIM模型与监视和记录的建筑性能数据链接的潜在方法。在可能的情况下，要小心谨慎地限制对专有软件的依赖，以建立此类方法的非平台特定要求。适用于建筑设计师和运营商，用于确定BIM环境中及其周围的性能描述信息的有效生成和处理，以及在所描述的建筑物的持续性能管理中利用此数据。

2将BIM与运营绩效联系起来

在广泛实施BIM之前开发，描述建筑物，其组成系统和性能的可用信息保存在不同学科的不同联合组织的设计模型和文档中，代表了描述当前使用中建筑物的大多数数据。设计规范旨在进行广泛的监测和环境控制以减少能源使用，并结合空间，系统和设备性能的高分辨率测量。选择该建筑物是由于其设计和操作数据的可访问性，并且由于没有详细的BIM文档，其作为已占用建筑物的状态使其代表了许多此类信息也不可用的建筑物。

通过开发基于仿真的已建模型，创建可归因于性能的可访问BIM模型以及这些环境与受监视性能之间的接口，以实践为导向的研究被用于识别广泛的BIM应用在构建性能监控方面的障碍。一种简单的将BIM链接到此数据的方法的开发使用了一次性原型设计，该原型是用于软件开发的快速应用方法的一部分。快速创建，管理和链接设计与运营绩效数据的过程的简单工作模型，以在不进行健壮性测试的情况下证明实用性、可行性，然后在上下文中讨论此问题，并结合该数据集的生产者和用户的反馈，对作为绩效管理平台的BIM实施进行全面回顾[5]。

2.1 设计性能信息

收集描述案例研究建筑物的信息的主要方法是通过文件审查，利用设计团队开发的图纸和辅助文件，为建筑物的组成和预期性能提供全面的背景信息。存在选择性信息生存的偏见;鉴于需要创建模型并进一步调查建筑物，可能会忽略潜在的不完整，不准确和混乱的信息。随着设计和操作过程中信息生成量的增加，随着数字建模技术的广泛使用，不可避免的结果，使用BIM生成的信息量需要有效的管理[6]。

预测的建筑性能数据主要是在开发设计之前生成的，为设计系统和操作方法设定标准。从文档审查中收集的信息使用了最新的设计模拟，并进行了更新，以包括建筑物操作方法和使用方面的重大变化，以生成更准确的模型[7]。

3BIM技术挑战

在BIM和受监控的建筑性能之间建立联系的过程中发现了技术挑战。

3.1 信息可用性

在有效的建筑性能管理的详细说明与该信息的可管理性之间取得平衡，需要考虑其目的和使用这些信息的人员的能力。如果建模的数据太少，则会减少其潜在用途的数量，并且可能需要在以后的工作中手动重新创建可用信息。如果提供給建筑物运营商的信息广泛，则其使用范围更大;但是，如果最终用户能够从中提取所需信息，则取决于该信息的格式和结构。信息过载是BIM实施中不断发展的问题，这导致了可用信息太少的悖论，但是在大量未索引的文件中却无法检索要使用的信息。

信息管理以进一步利用表示当前BIM的关键缺陷。可以使用现有模式来实现其分类。但是，标准仅规定了设计信息的开发，而将运营建筑数据纳入BIM模型则受到限制。创建一种用于构造与建筑物设计，移交和生命周期相关的所有信息的单一方法是一项艰巨的任务。取而代之的是，需要用于处理描述建筑物及其性能的信息的特定数据管理系统，从而将不断变化的大型监视数据与更多静态且定期更新的FM信息分开。在环境中管理每种数据类型是可行的，但是分离需要交换机制和无法使用标准化的访问方式。

3.2 信息可访问性

信息的可用性、可访问性是其有效利用的内在部分。由于许多原因，设计者将文档以其创作的形式移交给FM ，其中可访问性是主要限制因素。

对信息的非标准化提取和解释代表了将BIM模型用于设计以外的目的所面临的挑战。建立可从中访问数据的代理格式的需求表明，但在大多数建筑物移交和操作过程中提取该信息所花费的时间和精力是不可行的。可以使用直接访问此信息的商业工具，这些会产生购买和用户培训方面的成本，以及尚未集成到其目的的FM流程所需的时间。

3.3 执行者的能力

负责建筑物运行的人员与非传统格式进行交互并了解其信息的能力会影响该人改善建筑物性能的潜力。如果理解建筑物是其优化的第一步，那么雇用具有技能的人员来解释信息，并将其清楚地传达给可以进行操作变更的人员是合乎逻辑的。

在不转移生成信息的方法的情况下提供信息是BIM实施过程中正在密切审查的主题。提供该信息的设计师必须在不丧失其知识产权的情况下使其可访问，就像该信息的用户不得误解设计意图并错误地操作其建筑物一样。

4结束语

必须更加仔细地考虑设计和运营过程中的数据管理，以支持将其有效地用于新颖目的，以及使用它来更好地进行建筑性能管理的能力。没有标准的格式或结构，对数据进行分类和结构化以使其可用的时间太长且成本高昂，无法有效实施。在构建操作期间，数据管理系统的规范必须考虑到对这些数据的访问，并提供对潜在大型数据集的有效处理。

作为交接对建筑物的占用者或操作者的描述开始包括模型，必须开发有效的切换和访问机制，以支持对所传达信息的管理。

在BIM作为标准工作流程的背景下，设计人员和操作人员的心态必须改变，并适应新技术对其角色的影响。在设计过程中，FM和建筑物所有者必须为他们对信息交付的期望提供指导，而设计师必须具有满足这些要求的技能。除了简单地移交模型和文件之外，还必须定义对模型和文件进行维护的责任，否则，依赖系统和对建筑物运行方式的理解将无效。

参考文献

[1] 白庶，张艳坤，韩凤，等.BIM技术在装配式建筑中的应用价值分析[J].建筑经济，2015，36（11）：106-109.

[2] 李勇，管昌生.基于BIM技术的工程项目信息管理模式与策略[J].工程管理学报，2012，26（4）：17-21.

[3] 张建平，余芳强，李丁.面向建筑全生命期的集成BIM建模技术研究[J].土木建筑工程信息技术，2012，4（1）：6-14.

[4] 潘佳怡，赵源煜.中国建筑业BIM发展的阻碍因素分析[J].工程管理学报，2012，26（1）：6-11.

[5] 张春霞.BIM技术在我国建筑行业的应用现状及发展障碍研究[J].建筑经济，2011（9）：96-98.

[6] 过俊.BIM在国内建筑全生命周期的典型应用[J].建筑技艺，2011（Z1）：95-99.

[7] 赵昂.BIM技术在计算机辅助建筑设计中的应用初探[D].重庆：重庆大学，2006.