BIM技术在集中供热系统节能的应用

李明柱 李华鑫

吉林建筑大学

1 引言

BIM（Building Information Modeling）技术是美国的Autodesk公司在2002年率先提出，并且在很短的时间内发展到全世界，得到了广大建筑行业人员的认可和应用。在国内集中供热工程应用BIM 技术可以大大节省物力、财力和时间。从供热项目的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结。通过BIM技术使设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。

2 规划阶段

供热工程规划阶段主要是热源、热网线路。供热工程的规划，要根据开发商，业主要求和周围环境综合制定全面的计划。换热站规划讲究空间布局的合理性，换热站的布置不能妨碍老百姓的正常生活、换热站的管线到各用户的线路要做到综合最节省、检修的时候车辆和相关人员进出要方便。BIM 技术能够帮助规划人员作出合理的规划，BIM 技术可以直观的呈现建筑立体形态，使换热站的建筑面积最大化，朝向最合理，使运行期间最节能。为了更好地做到节能，通过电子地图调查了这个项目的地形图和周围的环境，通过气象软件调取了某地全年的气象数据。

BIM模型需要导入ectect软件进行分析。BIM现在的主流软件是refit,它操作界面简单、电脑要求配置低、跨软件信息共享方便、使它在国内得到广泛应用。refit 设计的BIM 图纸导出gbxml格式文件，因为为很多软件只识别特定格式。ectect软件是一个全面的技术性能分析辅助设计软件，提供了一种交互式的分析方法，只要导入一个简单的模型，就可以提供数字化的可视分析图。ectect 里面包含了大量城市气象信息，只要输入城市名称，就会得到大量数据，这对规划阶段很有意义。ecotext 操作界面简单，gbxml 文件可以直接导入。ectect 软件也自带了功能强大的建模工具，它也在软件内部建立起自己的分析模型。ectect可在该软件中完成对模型的地理位置、风向和风力分布、温湿度和室外太阳辐射强度进行综合分析。ectect软件计算、分析过程简单快捷，结果直观。refit建筑信息模型最后还可以输出到渲染器中进行逼真的效果图渲染，还可以导出成为动画，为人们提供一个三维动态的观赏途径。GPS定位信息和地形图在经济因素的影响下，可以决定换热站的位置。根据BIM 模型的分析数据和住户信息可以决定热网路线。换热站和热网路线在BIM分析数据的帮助下，可以决定热源的位置。

通过BIM 软件的建模和综合信息，可以在供热工程开始阶段规划出热源的位置、换热站的位置、热网大体路线。通过相应的计算，选择出使线路最短，从而节省出相关材料，使供热管线输入的热介质行走最短的路线，从而大大减少因线路过长而增加的热损失，以达到节能的目的。

3 设计阶段

在供热项目设计阶段，BIM技术与传统的CAD技术相比，它最大的优势就是项目直观可见。传统的CAD 采用二维平面模式，很多供热管线的标高和交叉无法显示出来，这导致了大量的管线碰撞，相关专业之间也无法及时获取沟通信息,这导致了大量的施工需要返工，浪费了大量的人力和物力。BIM 技术的出现，使各个专业更及时地获取建筑信息的修改，图纸也从原来的2D变成了3D图纸，管线分布一目了然，暖通专业对项目作出修改，由此产生的相关变动都会在整个项目中自动变动，相关专业也能及时修改自己的相关方案。BIM 技术的帮助下，提高了供热设计师的设计效率，减少了后期施工返工的次数，大大为建筑公司减少了建筑资源的消耗。

建筑信息模型也可以进行流体力学分析。Fluent 是目前国际上比较流行的商用CFD软件包。CFD英语全称(Computational Fluid Dynamics），即计算流体动力学,是流体力学的一个分支。CFD是近代流体力学，数值数学和计算机科学结合的产物，是一门具有强大生命力的交叉科学。通过对fluent的参数设置，通过计算机计算来进行相应的模拟。通过计算机模拟可以得到相应房间的气流方向、风速大小、气压变化等数据。通过相关数据的对比，可以在房间相应位置放置散热器。通过散热器的数量和位置的布置，从而减少供热能量的损失，以避免不必要的浪费。根据refit 的立体图可以快速提升管道设计的效率，CFD 的数据使散热器放置在最合理的位置，从而节能大量的资源。

4 施工阶段

通过BIM 技术指导施工，比传统的按图纸施工效率更高。现场工作人员据中心的工作人员通过GPS技术定位、RFID信息采集技术和ZigBee 传输技术获得现场数据，输入计算机。通过BIM 模型和现场传输来的数据，采用BIM4D 技术来模拟施工。现在主要的BIM4D 技术主要通过软件Navisworks 来实现的，软件通过调整时间轴上的对应时间，来模拟现场的施工。工程师可以通过施工模拟进来现场的方案调整，分析各种方案的利弊，从而得出最佳的施工方案，比如供热管线的安装顺序，材料运输的路线，从而使工人和材料做到最大的发挥和利用。BIM4D 技术是加入了时间，BIM5D技术加入了造价。通过BIM5D技术，现在主要应用的是广联达，该软件可以通过现场材料的使用情况，计算出造价。通过合理的计算，能随时随地掌握现场资金和材料使用情况，这避免了资源的浪费和起到一定的监督作用。供热工程的项目一般都是施工周期短，难度大，因为供热工程一般都是在冬天前必须完工，因此如何的调动现场资源和控制施工进度有重要意义，BIM技术的4D和5D为广大建筑行业提供了方便。在供热施工阶段引用BIM技术，可以进行合理的施工，从而减少施工阶段导致的能源浪费，和后期运行因施工不合理而产生的连锁反应，从而大大的节省相应能源。

5 运行阶段

在整个供热工程生命周期的运行中，通过在供热设备上安装监控仪器，数据能及时返回智能楼宇办公系统。比如水温、房屋人员数量、室外气象数据等数据。通过大量的即时数据，在电脑上建立BIM 模型。通过对大数据进行分析和对比，得出相应参数。现在的社会是一个高速发展的社会，科技发达，信息流通，人们之间的交流越来越密切，生活也越来越方便，大数据就是这个高科技时代的产物。大数据并不在“大”，而在于“有用”。对于供热行业而言，如何利用这些大规模数据是赢得竞争的关键。通过BIM模型的分析功能，和建立模糊控制模型，得出水温和水量的数据，通过控制相关阀门，来实现节能的目的。

6 结束语

随着BIM 技术的飞速发展和大数据时代的来临，为集中供热系统节能提供了新方法和思路。通过BIM技术在集中供热系统全生命周期的应用，来实现节能。本文BIM 技术进行换热站和热网的规划和设计、BIM 建模和CFD 相关软件的模拟用来布置散热器、BIM4D 和BIM5D 技术在施工阶段及时进行施工调整节省了大量的材料和能源、利用BIM 建模结合各种测量仪器产生的大数据，进行数学建模从而得出最优供热参数，使产生的数据作用于智能楼宇，节省了大量的能源。目前BIM 模型产生的数据和实际应用，需要大量的资金和实际项目的积累，我写这篇文章，希望可以给相关读者带来些经验和方法。