大數(shù)據(jù)技術下建筑節(jié)能方法研究
——評《BIM技術與建筑能耗評價分析方法》

許 立

(河北北方學院附屬第一醫(yī)院)

“綠色建筑”“住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化”是當今社會發(fā)展衍生的概念。它與節(jié)能降耗、環(huán)境友好、綠色創(chuàng)新等訴求緊密相依，成為建筑業(yè)必然的發(fā)展方向。但是這種發(fā)展并非來源于宏觀的考量，而是要深入到建筑的各個環(huán)節(jié)，從全域全層減少建筑消耗的負面影響。《BIM技術與建筑能耗評價分析方法》一書的誕生既是基于這樣的背景，也是為了服務于這樣的訴求。BIM是建筑信息模型的簡稱，它是一個技術名詞，針對于建筑工程項目中的能耗、性能等指標進行定量與定性相結合的分析，而后構建模型，對其進行有效處理，實現(xiàn)建造綠色建筑的目標。該模型的先進之處在于，不僅可以單獨完成建筑能耗的分析工作，還可以結合貝葉斯網(wǎng)絡確定指標間的關系，構建BIM-Bayes綜合評價優(yōu)化模型，為綠色建筑方案的生成提出優(yōu)化建議。因此，《BIM技術與建筑能耗評價分析方法》一書出版后，立刻成為綠色建筑與綠色施工相關領域研究人員和工程項目設計、施工與運維階段的管理人員的“指導手冊”。

該書一共包含九章，其中前七章完整的介紹了BIM技術的理念與使用方法，最后兩章用生動的案例介紹了BIM的使用內(nèi)容。作者所構建的描述環(huán)境中，大數(shù)據(jù)是一個必不可少又隱匿極深的背景。它可以為建筑行為提供更好的決策，帶領建筑行業(yè)進入一個全新的領域。例如作者在對環(huán)境影響中的BIM使用方法進行介紹時，直觀展示了運用大數(shù)據(jù)后，建筑節(jié)能技術是如何在高門檻的背景下，成本不升反降的過程。因此，行業(yè)對這項技術的喜愛是由多個要素構成的。

一、建筑行業(yè)能耗現(xiàn)狀

在BIM進入到建筑行業(yè)發(fā)生節(jié)能作用之前，隨著建筑總量的提升，我國每年在建筑能源總消耗量上的境況是呈現(xiàn)遞增狀況的?！吨袊ㄖ芎难芯繄蟾妗凤@示，2016年，中國建筑能源消費總量為7696.41萬噸煤，占全國能源消耗總量的20.6%，而這一數(shù)字到了2018年變成了8554.51萬噸煤，2020年更是突破了9000萬噸。數(shù)字的背后是巨大的能源危機，再加上我國建筑節(jié)能技術的發(fā)展本身就晚于西方發(fā)達國家，建筑高能耗必然引發(fā)一系列的社會問題。因此，在2006年，“十一五”規(guī)劃中，就已經(jīng)將節(jié)約能源作為一項基本國策。2007年，《中華人民共和國節(jié)約能源法》出臺，“十二五”期間，能源規(guī)劃更是成為解決長短期各類矛盾、國內(nèi)外各項因素的重要因素。“十三五”開篇，能源的節(jié)約利用已被列入到常態(tài)化的管理工作中。由此可見，建筑節(jié)能在國家現(xiàn)代化建設進程中已經(jīng)處于“箭在弦上，不得不發(fā)”之勢。大數(shù)據(jù)很早就被引入到建筑行業(yè)，但是因為信息分析技術和信息適用平臺發(fā)展的有效性，國家在提出節(jié)能降耗的“硬要求”很久之后，大數(shù)據(jù)的實際效用都沒有得到真正地發(fā)揮，由此衍生出的很多輔助工具，其目的均在于激活信息效能。

二、大數(shù)據(jù)對建筑節(jié)能技術發(fā)展的影響

大數(shù)據(jù)對新興行業(yè)的助推已經(jīng)得到諸多事實的驗證。建筑領域中，大數(shù)據(jù)以其靈活多變的特性和智能建筑中各類傳感器的數(shù)據(jù)采集一起完成了對建筑物各項數(shù)據(jù)的采集工作。在這個采集的過程中，數(shù)據(jù)流的谷值和峰值都是沒有規(guī)律可循的。結構化的數(shù)據(jù)是在周期性事件的觸發(fā)下才能夠得到，而后科研工作人員通過對這些數(shù)據(jù)的分析做出控制判斷。這個流程的優(yōu)勢在于，大數(shù)據(jù)的的確確發(fā)揮了重要的作用，但其劣勢也是顯而易見的，即對數(shù)據(jù)的結構程序有著很高的要求。這其實與現(xiàn)實中的數(shù)據(jù)獲得有著很大的差別。因為我們引入大數(shù)據(jù)的目的之一，就是從雜亂無序中獲得規(guī)律，提高我們對建筑節(jié)能降耗層面的控制力度。但是大數(shù)據(jù)在全域覆蓋方面顯然還有諸多力不從心之處。因此，BIM的加入與大數(shù)據(jù)一起形成了互輔互助的關系，發(fā)揮了核心導向的作用。

本書的第三章介紹了BIM模型的構建。包括了五個步驟：第一步是建立網(wǎng)格與樓層線。這是建筑師在繪制施工圖、建筑設計圖時的重要依據(jù)。例如樓層線可以看到樓層的高度，也能清晰地看到梁柱、樓板的位置。第二步是導入CAD文檔，方便我們后續(xù)的工作，也能再次檢驗圖紙是否科學。第三步是依據(jù)圖紙將柱、梁、版、墻等構件放置到模型上。因為構建的類型不同，選取相符的形式進行繪制，也可以幫助我們更好地進行下一步的工作。第四步是彩現(xiàn)。這是一種可視化的溝通工具。建筑工程的所有參與者都可以通過彩現(xiàn)對建筑內(nèi)部的結構進行探討，提出意見，從而在實際工作中減少不必要的浪費。第五步是輸出成CAD圖與明細表。在一些BIM應用的比較早的國家，三維建筑信息模型已經(jīng)取代了CAD圖，書里在介紹這部分內(nèi)容的時候，也給予了一些可行性的參考建議。也正是因為BIM的加入，才讓大數(shù)據(jù)對建筑節(jié)能獲得了更加全面的監(jiān)控，后面陸陸續(xù)續(xù)加入的模型逐步提高了我們在節(jié)能降耗技術運用上的能力。

三、關于建筑節(jié)能方法運用的暢想

《BIM技術與建筑能耗評價分析方法》一書中介紹了很多實用的方法，如全生命周期評估與決策分析方法、BIM與LCA分析方法的結合等，這些方法建構出的體系，表現(xiàn)出了BIM強大的延展性。以全生命周期評估與決策分析方法為例，它脫胎于生命周期法，這個信息系統(tǒng)很早就開始使用的一個方法。它擴大了生命周期法的內(nèi)涵，將使用的系統(tǒng)看作是一個“有生命的機體”，該機體有孕育、成熟、死亡的過程，每一個過程中得到的數(shù)據(jù)既是對“生命有機體”“健康狀況”的監(jiān)測，也是對每個階段應該完成的任務的一個檢視與開發(fā)。這是一個龐大的概念，以至于貝葉斯網(wǎng)絡也被收至麾下。這個基于概率推理而來的數(shù)學模型，讓變量信息的概率推測變得更加可靠，也為全生命周期評估提供了更為詳細而有針對性的信息。

可以預見的是，建筑行業(yè)對大數(shù)據(jù)的依賴會越來越多，BIM的加入讓大數(shù)據(jù)在人與人之間直接完成信息的傳遞變得可能。建筑行業(yè)與建筑不再是一個“龐大”的概念，而會成為直接滲透到每一個人日常生活中的工具，從以傳感器等設備之間的看似冰冷的流動變成具有人文意義的溫暖的載體。這種訴求也會推進全球的建筑業(yè)獲得一個標準的框架，讓信息數(shù)據(jù)的管理傳輸變得更為順暢，推動了國內(nèi)建筑行業(yè)在節(jié)能降耗工作上的大踏步前行。

在本書的最后一章，作者介紹了一個建筑日照的案例，案例中對建筑行業(yè)未來能源的采集和運用有著極為樂觀的暢想，這也是建筑行業(yè)能夠發(fā)展到的最理想的境界——人與自然的和諧統(tǒng)一。從這個角度來看，我們對所有技術的運用本質(zhì)上都是為了更好地為人類服務，而人類在得到這些優(yōu)質(zhì)的服務后，反哺于自然，這樣的“取之于自然，施法于自然”才是最優(yōu)質(zhì)的節(jié)能降耗。