淺談公共建筑運(yùn)行能耗信息化研究

文/李文龍 張新化，.身份證號(hào)：4303988036059；.身份證號(hào)：44598806898

淺談公共建筑運(yùn)行能耗信息化研究

文/李文龍1張新化2，1.身份證號(hào)：411303198803260519；2.身份證號(hào)：411425198802261898

隨著信息科技的不斷發(fā)展，環(huán)境問題的日益突出，建筑信息模型（BIM）及綠色建筑得以提出并得到了廣泛關(guān)注及推廣。基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)設(shè)計(jì)了一種建筑耗電實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用智能硬件和智能傳感器，通過WiFi、ZigBee等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的采集和信息的交換。重點(diǎn)闡述了建筑能耗檢測(cè)方式和能耗監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)。文章論述了公共建筑運(yùn)行能耗信息化建設(shè)，僅供參考。

公共建筑；運(yùn)行；能耗；信息化

1 導(dǎo)言

近年來，實(shí)行建筑運(yùn)行管理的智能化、數(shù)字化和信息化成為了新的發(fā)展趨勢(shì)，促進(jìn)建筑運(yùn)行管理的核心技術(shù)就是在運(yùn)行中充分利用以信息技術(shù)為核心的高新技術(shù)進(jìn)行管理，減少各個(gè)環(huán)節(jié)的成本，從而促進(jìn)建筑物運(yùn)行的整體效率和效益的提高。

2 建筑信息模型簡介

建筑信息模型最早由Chuck Eastman博士在30多年前提出：“建筑信息模型是指綜合所有幾何模型信息、功能要求及構(gòu)件性能，將建筑項(xiàng)目的整個(gè)生命周期中施工進(jìn)度、修建過程及維護(hù)管理等所有信息都整合到獨(dú)立的建筑模型中”．美國斯坦福大學(xué)CIFE中心曾對(duì)32個(gè)用過BIM平臺(tái)的項(xiàng)目研究統(tǒng)計(jì)：使用BIM平臺(tái)能夠減少40%以上業(yè)主要求外的變更；BIM的使用將構(gòu)件造價(jià)的估算誤差控制在3%之內(nèi)并且降低投資估算時(shí)間達(dá)80%；使用BIM平臺(tái)進(jìn)行碰撞檢驗(yàn)使得業(yè)主花費(fèi)的成本相較于合同簽訂的金額節(jié)省可達(dá)10%；而BIM的使用使得建設(shè)項(xiàng)目花費(fèi)的時(shí)間也能夠節(jié)省7%。

BIM主要是一種新的工作思路和工作方法，其目的就是建立一個(gè)有助于工程的各個(gè)參與方進(jìn)行信息交互的平臺(tái)，有利于對(duì)實(shí)際工程的進(jìn)度、質(zhì)量等各方面進(jìn)行控制．BIM平臺(tái)上的信息應(yīng)用于多個(gè)專業(yè)學(xué)科及整個(gè)建筑的生命周期，這能夠使各專業(yè)人員將更多時(shí)間和精力投入到計(jì)算分析中，而不是將過多的時(shí)間浪費(fèi)在基礎(chǔ)建模上，所有相關(guān)建筑人員都在相同的一個(gè)3D模型中，相關(guān)人員單位可以獲得該建筑準(zhǔn)確的各項(xiàng)尺寸，可以從建筑物各視角甚至建筑物中進(jìn)行虛擬參觀；室內(nèi)裝飾可以在這個(gè)虛擬的建筑模型中進(jìn)行設(shè)計(jì)；施工單位可以整合虛擬建筑模型與成本時(shí)間，使施工過程、工程量和工程造價(jià)更直觀、更準(zhǔn)確的呈現(xiàn)出來．而各管理人員可以更有效和直觀地通過材料數(shù)據(jù)等跟蹤相關(guān)的設(shè)備資產(chǎn)．而所有的這些工程數(shù)據(jù)都是在BIM平臺(tái)上進(jìn)行的。

3 建筑能耗統(tǒng)計(jì)

3.1 為了解各既有建筑物的用能基本情況，我們對(duì)各類型的建筑進(jìn)行了能耗統(tǒng)計(jì)，通過分析，對(duì)建筑的用能特點(diǎn)做了總結(jié)。發(fā)現(xiàn)在所調(diào)查的建筑物中大型公共建筑的能耗位居前列，這些建筑都是需要常年提供照明和空調(diào)的建筑。

3.2 辦公建筑主要用能種類為電力，主要用能設(shè)備包括空調(diào)用電系統(tǒng)、照明用電系統(tǒng)、辦公插座用電系統(tǒng)、動(dòng)力用電系統(tǒng)及其他用電系統(tǒng)。辦公建筑中大型建筑配備中央空調(diào)，通常采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，較老的辦公樓采用分體空調(diào)型式。

3.3 在所調(diào)查的建筑中，沒有任何建筑安裝分項(xiàng)計(jì)量裝置，一些建筑物甚至連建筑的基本資料都沒有保存，這就表明了建筑物運(yùn)行管理者對(duì)能源管理不夠重視，缺乏有效的建筑物運(yùn)行管理手段。所以對(duì)既有建筑實(shí)施分項(xiàng)計(jì)量，實(shí)時(shí)了解各用能子系統(tǒng)的能源消耗情況尤為重要。

4 公共建筑運(yùn)行能耗信息化建設(shè)

4.1 電源模塊設(shè)計(jì)

電源模塊采用開關(guān)電源，避免頻繁更換電池帶來的不便。開關(guān)電源電路按照低成本、高效率和離線式開關(guān)電源的要求設(shè)計(jì)。在220V電壓供電、無負(fù)載工作的情況下，電路消耗的電能約為80mW。核心芯片TNY254P允許一個(gè)緩沖區(qū)去限制漏極峰值電壓，其開關(guān)頻率為44kHz，在該頻率下工作能夠減少電磁干擾。輸出濾波電路選擇π型濾波電路，過濾出電路中的高頻雜波。以EE13為核心的變壓器，提供的輸出功率可達(dá)2.5W，滿足設(shè)備的需求。

4.2 運(yùn)用于分析建筑物外部環(huán)境

風(fēng)、日照、熱、聲是影響建筑性能最主要的四種室外環(huán)境因素．室外的風(fēng)環(huán)境不僅對(duì)建筑物會(huì)產(chǎn)生風(fēng)壓，還與室內(nèi)的通風(fēng)相關(guān)，用BIM分析建筑室外的風(fēng)速、風(fēng)壓，保證風(fēng)環(huán)境的條件與當(dāng)?shù)氐臈l件相適應(yīng)。日照對(duì)室內(nèi)外的光環(huán)境、溫度等有影響，我國《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)建筑日照的設(shè)計(jì)有明確要求，用BIM模擬分析建筑物的日照環(huán)境，為后續(xù)綠色建筑室內(nèi)采光等方面提供了依據(jù)．建筑物所處的熱環(huán)境的好壞與空調(diào)系統(tǒng)的能耗大小有密切關(guān)系，在《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的基準(zhǔn)下，用BIM對(duì)建筑室外熱環(huán)境進(jìn)行設(shè)置，達(dá)到建筑室外的日平均熱島強(qiáng)度小于15℃．對(duì)建筑室外的聲環(huán)境該《標(biāo)準(zhǔn)》同樣作出了要求，用BIM結(jié)合檢測(cè)到的室外周邊噪聲，可以預(yù)測(cè)在規(guī)劃實(shí)施以后的周邊環(huán)境噪聲．簡而言之，通過BIM技術(shù)綜合分析室外風(fēng)、日照、熱、聲環(huán)境等因素，不僅能增加建筑外部環(huán)境的節(jié)能效率，還能為設(shè)計(jì)者提供更精細(xì)的設(shè)計(jì)及更有價(jià)值的管理參考。

4.3 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)軟件主要由數(shù)據(jù)收發(fā)部分和顯示部分組成。數(shù)據(jù)收發(fā)是指嵌入式網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)收發(fā)。兩者通過無線網(wǎng)絡(luò)連接，所以應(yīng)用的是TCP/IP的Socket套接字編程。嵌入式網(wǎng)關(guān)在與上位機(jī)通信時(shí)作為服務(wù)器，上位機(jī)是連接發(fā)起方。顯示部分使用C#編寫的運(yùn)行于Windows．NetFramework上的窗體應(yīng)用程序。根據(jù)實(shí)際需求，采用ListView控件實(shí)現(xiàn)每個(gè)房間狀態(tài)的顯示，當(dāng)出現(xiàn)異常情況或房間出現(xiàn)警告信號(hào)時(shí)，ListView的相應(yīng)字段文字會(huì)通過改變顏色來提醒監(jiān)視人員。另外，用戶打開建筑智能用電監(jiān)控平臺(tái)軟件，程序調(diào)用DBConnetction類中的NewConnection()連接數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行用戶信息確認(rèn)。

4.4 建筑材料節(jié)約分析

建筑材料在選用上要盡量選擇可以循環(huán)利用的材料或可再生的材料，其用量在我國《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》有明確規(guī)定：不得小于總量的10%．與傳統(tǒng)技術(shù)相比較，BIM強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)功能及數(shù)據(jù)信息能更精準(zhǔn)地計(jì)算出符合該《標(biāo)準(zhǔn)》的建筑材料的種類、用量及配置。BIM結(jié)合建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣等專業(yè)對(duì)整個(gè)建筑的數(shù)據(jù)實(shí)行整體檢驗(yàn)處理，不僅能在設(shè)計(jì)階段有效地避免各專業(yè)在實(shí)際施工中的沖突，還能提高各類材料的有效利用率避免浪費(fèi)。

5 結(jié)束語

綜上所述，BIM是一項(xiàng)更為合理的信息化的管理方式，將BIM運(yùn)用于綠色建筑可以使建筑在全壽命周期中整合各建設(shè)流程，并為綠色建筑節(jié)能環(huán)保提供更科學(xué)的技術(shù)支持，也必將在推廣BIM的同時(shí)使綠色建筑行業(yè)進(jìn)入到一個(gè)更美好的時(shí)代。

[1]張宇．淺談公共建筑運(yùn)行能耗信息化研究[A]．《建筑科技與管理》組委會(huì)．2017年3月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C]．《建筑科技與管理》組委會(huì):,2017．

[2]黃婧．建筑信息模型在綠色建筑中的應(yīng)用探索[J]．內(nèi)江師范學(xué)院學(xué)報(bào),2017．

[3]王升軍,尚兆功,高鵬,劉玲云,郭祥洋．建筑能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]．現(xiàn)代建筑電氣,2016．