基于BIM 技术的建筑再生能源精细化监管研究

段羽 白志超

1.研究概况与研究价值[1]

BIM 技术及RFID 技术进行建筑设备与传感器智能化、节能化方面的研究是现阶段国内建筑能耗精细化监管领域与被动式低能耗建筑应用领域研究的重点方向。本次研究从被动式建筑的水、暖、风、电、地热、微风能、太阳能、光伏能等可再生能源入手，利用BIM 技术与三维监管技术构建被动式低能耗建筑的智慧化再生能源精细化监管体系与三维监控系统。保证建筑内部照明、二次循环用水、废水冗余热能、地下热能的有机监控。如在监控过程中发现异常，及时通过BIM 技术三维系统实时反馈，帮助管理控制人员精准调整。

该研究从根源方法上解决了因资源浪费造成的损失。重点解决建筑后期运维过程中的能耗数据，所以通过建筑各类型感应元器件所产生的数据与三维模型的连接，真正实现了模型在后期建筑运行使用过程中的使用价值，帮助建筑参与者真正控制建筑的每一个构件、每一类能耗及每一个空间数据，使建筑后期使用更加精准高效，实施更加有据可循[2]。

2.关键研究技术分析

2.1 BIM 技术三维可视化表达

通过BIM 技术将建筑再生能源设备系统通过三维模型的方法展现出来，帮助建设单位对后期运维管理中产生的数据进行精准化定位与分析。结合能源监管平台，实现三维可视化方法展现建筑再生能源设备系统不同节点、不同位置所采集到的能源数据监控目的，也为建筑在后期运维过程中实现精细化管控、提高能源使用效率与分配效率提供支持。带有余热回收的新风系统借助安装在系统中的温度及流量传感器，帮助运维人员随时掌握每个房间的送风温度和送风量。保证在建筑高气密性环境下的室内舒适度。通过三维可视化模型的前期预模拟，控制毛细管在敷设面上的排布形式，使房间温度更加均匀、节能。

2.2 设计大模型-施工节点化

BIM 技术“设计大模型—施工节点化”[3]这一理念通过精细化节点模型配合VR 技术，向工人进行复杂施工工艺技术交底及具体的施工方法与工艺流程交付，使施工人员真正了解到本建筑中所有复杂构件及复杂节点，帮助该建筑实现精细化建造及装配，从而提高项目实施过程中的资源利用率。实施过程中，工人通过手机扫描二维码，可以观看到项目每一个工艺节点，真正帮助工人实现了用最小的资源实现指导施工的目的。

2.3 BIM 技术二次开发

通过BIM 技术二次开发方式实现模型系统轻量化展现。通过将模型与数据结合算法进行分离，实现每次操作不断刷新模型数据的问题，通过建立的数据与模型之间的逻辑关系，使每次操作仅需要提取数据而非模型。最后将模型与数据进行挂接。本实验建筑项目是超低能耗建筑，对应的所有数据标准均来自自订立标准，可以很好地进行逻辑关联性匹配，也为后续类似建筑以及未来建筑行业的新兴技术发展提供了指引。在完成模型轻量化处理之后，本项目更多的考虑是建筑后期运维过程中的数据，所以通过建筑各类型感应元器件所产生的数据与模型的挂接，真正实现了模型在后期建筑运行使用过程中的使用价值，帮助建筑参与者真正控制建筑里面每一个构件、每一类能耗及每一个空间数据，帮助建筑后期使用更加精准高效，实施更加有据可循的运维管理。利用BIM 技术二次开发体系如图1 所示。

图1 关键技术应用情况分析图

3.技术创新与应用

本次研究以吉林建筑科技学院科研楼为例，该项目是东北地区首个以被动式低能耗建筑为建设目标的新型科研型建筑。本工程因涉及大量建筑新兴技术，在前期设计阶段通过设定BIM 建模标准形成了一套完备的自有族库。形成的建筑新技术模型库，为后续做类似的被动式低能耗建筑提供了数据积累。在完成建模标准订立及模型库的创建后，对该项目进行详细的场地分析、环境分析、空间设计、建筑外立面设计、绿色建筑模拟分析、结构优化等一系列工作。该模型的精度达到LOD400 以上，实现了从每一个施工节点到超低能耗建筑新型能源体系构建及整体建筑气密性设计等方面的三维化模拟[4]。在项目施工过程中，引入施工节点化一理念，通过精细化节点模型配合VR 技术，向工人进行复杂施工工艺技术交底及具体的施工方法与工艺流程交付，使施工人员真正了解到本建筑所有复杂构件及复杂节点，帮助该建筑实现精细化建造及装配，从而提高项目实施过程中的资源利用率，实现节约成本、节省工期的目的。为了降低超低能耗建筑的能耗。本项目通过采取小单元式干挂幕墙及双肢短槽干挂幕墙相结合的施工方法，在提高建筑气密性要求的同时，也提升了建筑的整体美观性。BIM 技术精细化应用成果如图2 所示。

图2 BIM 技术创新应用展示

4.结语

本文通过BIM 技术解决了建筑后期运维过程中的能耗数据监控问题，通过建筑各类型感应元器件所产生的数据与三维模型的挂接，真正实现了BIM模型在后期建筑运行使用过程中的使用价值，帮助建筑参与者真正控制建筑里每一个构件、每一类能耗及每一个空间数据，帮助建筑后期使用更加精准高效，实施更加有据可循的运维管理。所形成的建筑再生能源精细化三维数据监管体系方法与冗余能耗再利用管理系统，对建筑行业新兴技术领域及清洁能源发展领域的持续发展具有极强的示范价值。