浅谈公共建筑运行能耗信息化研究

文/李文龙 张新化，.身份证号：4303988036059；.身份证号：44598806898

浅谈公共建筑运行能耗信息化研究

文/李文龙1张新化2，1.身份证号：411303198803260519；2.身份证号：411425198802261898

随着信息科技的不断发展，环境问题的日益突出，建筑信息模型（BIM）及绿色建筑得以提出并得到了广泛关注及推广。基于互联网平台设计了一种建筑耗电实时监测系统，利用智能硬件和智能传感器，通过WiFi、ZigBee等网络技术实现远程数据的采集和信息的交换。重点阐述了建筑能耗检测方式和能耗监控平台的设计。文章论述了公共建筑运行能耗信息化建设，仅供参考。

公共建筑；运行；能耗；信息化

1 导言

近年来，实行建筑运行管理的智能化、数字化和信息化成为了新的发展趋势，促进建筑运行管理的核心技术就是在运行中充分利用以信息技术为核心的高新技术进行管理，减少各个环节的成本，从而促进建筑物运行的整体效率和效益的提高。

2 建筑信息模型简介

建筑信息模型最早由Chuck Eastman博士在30多年前提出：“建筑信息模型是指综合所有几何模型信息、功能要求及构件性能，将建筑项目的整个生命周期中施工进度、修建过程及维护管理等所有信息都整合到独立的建筑模型中”．美国斯坦福大学CIFE中心曾对32个用过BIM平台的项目研究统计：使用BIM平台能够减少40%以上业主要求外的变更；BIM的使用将构件造价的估算误差控制在3%之内并且降低投资估算时间达80%；使用BIM平台进行碰撞检验使得业主花费的成本相较于合同签订的金额节省可达10%；而BIM的使用使得建设项目花费的时间也能够节省7%。

BIM主要是一种新的工作思路和工作方法，其目的就是建立一个有助于工程的各个参与方进行信息交互的平台，有利于对实际工程的进度、质量等各方面进行控制．BIM平台上的信息应用于多个专业学科及整个建筑的生命周期，这能够使各专业人员将更多时间和精力投入到计算分析中，而不是将过多的时间浪费在基础建模上，所有相关建筑人员都在相同的一个3D模型中，相关人员单位可以获得该建筑准确的各项尺寸，可以从建筑物各视角甚至建筑物中进行虚拟参观；室内装饰可以在这个虚拟的建筑模型中进行设计；施工单位可以整合虚拟建筑模型与成本时间，使施工过程、工程量和工程造价更直观、更准确的呈现出来．而各管理人员可以更有效和直观地通过材料数据等跟踪相关的设备资产．而所有的这些工程数据都是在BIM平台上进行的。

3 建筑能耗统计

3.1 为了解各既有建筑物的用能基本情况，我们对各类型的建筑进行了能耗统计，通过分析，对建筑的用能特点做了总结。发现在所调查的建筑物中大型公共建筑的能耗位居前列，这些建筑都是需要常年提供照明和空调的建筑。

3.2 办公建筑主要用能种类为电力，主要用能设备包括空调用电系统、照明用电系统、办公插座用电系统、动力用电系统及其他用电系统。办公建筑中大型建筑配备中央空调，通常采用风机盘管加新风系统，较老的办公楼采用分体空调型式。

3.3 在所调查的建筑中，没有任何建筑安装分项计量装置，一些建筑物甚至连建筑的基本资料都没有保存，这就表明了建筑物运行管理者对能源管理不够重视，缺乏有效的建筑物运行管理手段。所以对既有建筑实施分项计量，实时了解各用能子系统的能源消耗情况尤为重要。

4 公共建筑运行能耗信息化建设

4.1 电源模块设计

电源模块采用开关电源，避免频繁更换电池带来的不便。开关电源电路按照低成本、高效率和离线式开关电源的要求设计。在220V电压供电、无负载工作的情况下，电路消耗的电能约为80mW。核心芯片TNY254P允许一个缓冲区去限制漏极峰值电压，其开关频率为44kHz，在该频率下工作能够减少电磁干扰。输出滤波电路选择π型滤波电路，过滤出电路中的高频杂波。以EE13为核心的变压器，提供的输出功率可达2.5W，满足设备的需求。

4.2 运用于分析建筑物外部环境

风、日照、热、声是影响建筑性能最主要的四种室外环境因素．室外的风环境不仅对建筑物会产生风压，还与室内的通风相关，用BIM分析建筑室外的风速、风压，保证风环境的条件与当地的条件相适应。日照对室内外的光环境、温度等有影响，我国《绿色建筑评价标准》对建筑日照的设计有明确要求，用BIM模拟分析建筑物的日照环境，为后续绿色建筑室内采光等方面提供了依据．建筑物所处的热环境的好坏与空调系统的能耗大小有密切关系，在《绿色建筑评价标准》的基准下，用BIM对建筑室外热环境进行设置，达到建筑室外的日平均热岛强度小于15℃．对建筑室外的声环境该《标准》同样作出了要求，用BIM结合检测到的室外周边噪声，可以预测在规划实施以后的周边环境噪声．简而言之，通过BIM技术综合分析室外风、日照、热、声环境等因素，不仅能增加建筑外部环境的节能效率，还能为设计者提供更精细的设计及更有价值的管理参考。

4.3 上位机软件设计

上位机软件主要由数据收发部分和显示部分组成。数据收发是指嵌入式网关的数据收发。两者通过无线网络连接，所以应用的是TCP/IP的Socket套接字编程。嵌入式网关在与上位机通信时作为服务器，上位机是连接发起方。显示部分使用C#编写的运行于Windows．NetFramework上的窗体应用程序。根据实际需求，采用ListView控件实现每个房间状态的显示，当出现异常情况或房间出现警告信号时，ListView的相应字段文字会通过改变颜色来提醒监视人员。另外，用户打开建筑智能用电监控平台软件，程序调用DBConnetction类中的NewConnection()连接数据库，进行用户信息确认。

4.4 建筑材料节约分析

建筑材料在选用上要尽量选择可以循环利用的材料或可再生的材料，其用量在我国《绿色建筑评价标准》有明确规定：不得小于总量的10%．与传统技术相比较，BIM强大的统计功能及数据信息能更精准地计算出符合该《标准》的建筑材料的种类、用量及配置。BIM结合建筑、结构、给排水、暖通、电气等专业对整个建筑的数据实行整体检验处理，不仅能在设计阶段有效地避免各专业在实际施工中的冲突，还能提高各类材料的有效利用率避免浪费。

5 结束语

综上所述，BIM是一项更为合理的信息化的管理方式，将BIM运用于绿色建筑可以使建筑在全寿命周期中整合各建设流程，并为绿色建筑节能环保提供更科学的技术支持，也必将在推广BIM的同时使绿色建筑行业进入到一个更美好的时代。

[1]张宇．浅谈公共建筑运行能耗信息化研究[A]．《建筑科技与管理》组委会．2017年3月建筑科技与管理学术交流会论文集[C]．《建筑科技与管理》组委会:,2017．

[2]黄婧．建筑信息模型在绿色建筑中的应用探索[J]．内江师范学院学报,2017．

[3]王升军,尚兆功,高鹏,刘玲云,郭祥洋．建筑能耗实时监测系统的设计[J]．现代建筑电气,2016．