BIM技術(shù)在綠色運維中的應(yīng)用研究

梁雪婷 胡利超 劉庭禎

【摘要】實現(xiàn)綠色運維是以建筑能有最長健康運營時間為最終目標。注重前期規(guī)劃、設(shè)計以及施工階段應(yīng)該考慮的技術(shù)策略，通過BIM技術(shù)串聯(lián)起這三個階段的實時數(shù)據(jù)，并將任務(wù)分解到運維階段對應(yīng)的各個方面。以BIM技術(shù)的功能優(yōu)勢進行設(shè)計、管控運維全過程，將綠色理念、可持續(xù)發(fā)展貫徹于建筑運維階段，最終實現(xiàn)建筑綠色運維項目落地。

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

【中圖分類號】TU71

【文獻標識碼】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)已在眾多建筑項目中得以應(yīng)用。在運維階段，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)，進行空間定位，幫助維護人員更加直觀、方便地進行專項運維管理，并在物聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控下，在系統(tǒng)中進行實時監(jiān)控，以便對各項設(shè)備設(shè)施的適用狀態(tài)提前作出分析與判斷，及時運維，最大程度地節(jié)省時間，避免人力、物力資源的浪費。由此可見，基于BIM技術(shù)，促成綠色運維的實現(xiàn)有利于推廣建筑可持續(xù)發(fā)展理念，也是促進當前綠色建筑設(shè)計的重要逆向動力。

1 傳統(tǒng)運維方式的不足

1.1 傳統(tǒng)運維缺乏創(chuàng)新性

當前， “低碳”、“環(huán)?！薄ⅰ肮?jié)能”已經(jīng)成為熱詞。為實現(xiàn)建筑的低耗能以及可持續(xù)發(fā)展，在運維階段上需要更多的資金、技術(shù)等投入，而傳統(tǒng)的運維管理僅是單純保證建筑在使用過程中的順利進行，并未通過技術(shù)以及管理的創(chuàng)新方法去實現(xiàn)綠色運維，從而提高建筑在綠色經(jīng)濟上的競爭力。

1.2 傳統(tǒng)運維具有滯后性

建成后的建筑物會涉及到多方面的構(gòu)件系統(tǒng)，在各個部位內(nèi)部系統(tǒng)中都包含著大量的設(shè)備和管線。傳統(tǒng)的運維方式會從這些系統(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行相應(yīng)的檢查與更換。假定某個設(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間段，設(shè)備必定會經(jīng)過一定的損耗，其中能源也有一定的損失，這是整個運維過程中極大的資源浪費。

針對傳統(tǒng)運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)勢條件下，有力地把綠色觀念貫徹于建筑運維階段中。

2 BIM技術(shù)在綠色運維上的價值

2.1 數(shù)據(jù)信息的高效使用

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

運維過程中很重要的是各種應(yīng)急處理，與傳統(tǒng)運維方式不同，基于BIM技術(shù)將實時監(jiān)控與及時維護結(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，整個救援時間要控制在最短。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)，從而在最短時間內(nèi)精確定位到火災(zāi)發(fā)生的源頭和詳細位置。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，有針對性地完成滅火任務(wù)。整個過程中減少了不必要的人力、物力資源浪費，從而利用BIM模型信息庫采取最經(jīng)濟且有效的應(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)中進行分析，對發(fā)現(xiàn)的異?，F(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、廢水進行集中管理，再將檢測后可二次使用的水進行處理，處理后的水資源便可以引入中水系統(tǒng)儲備，而整個中水系統(tǒng)在BIM模型下可實時分配。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。

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，在當代綠色建筑行業(yè)和綠色生活理念中均有一定的推進價值。

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)與實時所處環(huán)境的光照數(shù)據(jù)相比較，對控制區(qū)域的照度進行調(diào)節(jié)，對人體光照舒適度達到最大程度的優(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設(shè)備照度進行調(diào)整。通過比較兩者的比值，計算出設(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)，從而完成對照明設(shè)備發(fā)光亮度的自動調(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，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，在很大程度上給相關(guān)管理部門也減輕大量工作，從而在運營維護過程中最大程度地實現(xiàn)資源節(jié)約和成本控制。

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

3.1 BIM與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合實現(xiàn)遠程監(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)可實現(xiàn)對建筑運營階段的遠程監(jiān)控。加強運維階段對建筑的監(jiān)控，使物聯(lián)網(wǎng)和建筑之間實現(xiàn)互動，在設(shè)備、物資等管理方面實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、遠程傳輸、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)平臺上進行集中管理。

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)備使用前便可以對任意的設(shè)備狀態(tài)進行查看。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)場具體查看，打開BIM監(jiān)控地圖便可以實現(xiàn)對設(shè)備的遠程監(jiān)控。實時了解到建筑內(nèi)部設(shè)備的運行狀態(tài)，能夠及時檢查到設(shè)備是否正常運行，讓設(shè)備的損害最小化?？梢姡贐IM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的配合下，能夠?qū)⒔ㄖ幕拘畔⒌玫綄崟r掌控，遠程監(jiān)控下對設(shè)備和管理的把控，對延長建筑使用壽命有極大的幫助。

3.2異常報警的協(xié)同性

利用BIM技術(shù)的信息整合與數(shù)據(jù)計算功能，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行對比，查看是否運行出錯從而判斷是否需要觸動報警裝置。在漏水狀態(tài)和電力異常時，會造成資源的極大浪費。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)，在保證校園正常運營的情況下，使建立校園節(jié)能監(jiān)管平臺具有可行性。

無論是遠程控制還是協(xié)同報警，都是對建筑本身和資源使用的極大保護。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)，以實現(xiàn)綠色運維為最終目標。

4 BIM下綠色運維與綠色建筑的相互推進

首先考慮綠色運維的目標，逆向構(gòu)思設(shè)計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維服務(wù)。綠色建筑的發(fā)展是時代的趨勢，越來越多的國家在綠色建筑的發(fā)展上加快步伐以實現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展理念。

4.1 綠色運維逆向促使綠色建筑的發(fā)展

基于綠色運維的最終目的，建筑在設(shè)計階段不得不把綠色發(fā)展理念提前考慮進去。將實現(xiàn)綠色運維所需完成的任務(wù)分解到建筑項目每一部分中，使設(shè)計人員在建造初期就對設(shè)計思路、產(chǎn)品組成做出相應(yīng)的規(guī)劃。在這樣的規(guī)劃下使綠色運維與建筑前期設(shè)計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)計可以使建筑技術(shù)人員對設(shè)計思路和建筑設(shè)施、設(shè)備等方面的建設(shè)有著更明確和高效的應(yīng)對方法，以加強綠色建筑的完備性與實用性。

4.2 綠色建筑基于BIM技術(shù)的最終目的

綠色建筑的發(fā)展是為促進使用者的體驗和環(huán)境保護相協(xié)調(diào)，因此，可理解為綠色建筑的最終目的是能在運維階段實現(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，而對綠色建筑的設(shè)計遵循合理性和節(jié)能性的要求，最終能在保證用戶舒適度的前提下實現(xiàn)對運維的綠色化發(fā)展。

5 結(jié)語

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

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[作者簡介]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，舊城改造與城市更新，BIM技術(shù)等。