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一、智能建筑
智能建筑的實質(zhì)是建立在一個以計算機(jī)應(yīng)用信息系統(tǒng)為平臺的空間當(dāng)中,將受用設(shè)備,應(yīng)用功能與系統(tǒng)操控相關(guān)的要素有效的結(jié)合在一起,對智能設(shè)備終端反饋的信息,通過系統(tǒng)預(yù)制數(shù)據(jù)分析,由系統(tǒng)智能判定做出自動調(diào)控命令,實現(xiàn)建筑內(nèi)部安防管理,能源管理,服務(wù)管理,資源分配,供需信息對稱,以此實現(xiàn)了建筑應(yīng)用的智能化,這對我們的生活便利,工作,安全,產(chǎn)生了重大影響,
1.1智能建筑在歐洲發(fā)的國家的發(fā)展
歐洲國家很早就意識到了IT信息技術(shù)將會走進(jìn)社會發(fā)展,以及生活的各個領(lǐng)域,早在1992年的時候,由歐洲智能建筑協(xié)承辦并組織了智能建筑在歐洲的應(yīng)用以及發(fā)展的規(guī)劃,參與者由歐洲部分國家的計算機(jī)專家與相關(guān)行業(yè)的學(xué)者一同規(guī)劃探討,依據(jù)當(dāng)時最具尖端的行業(yè)技術(shù),以及信息調(diào)研作為參考,擬定研討材料,并以此為基礎(chǔ)發(fā)表了當(dāng)時最具參考性的(智能建筑在歐洲)的智能建筑應(yīng)用應(yīng)用與發(fā)展規(guī)劃綱要,該綱要規(guī)劃了歐洲在過去及未來智能建筑應(yīng)用的三個階段及發(fā)展,綱要內(nèi)的三個階段容包括,
第一:自動化技術(shù)應(yīng)用階段(1980-1985)年
第二:通信與自動化相結(jié)合應(yīng)用階段(1985-1995)年
第三:信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與系統(tǒng)集成應(yīng)用階段(1995)年以后
以此三個階段描繪了相對于歐洲國家對計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用職能領(lǐng)域的較早認(rèn)知,以及此類技術(shù)在未來發(fā)展重的需求重要性。
1.2其他發(fā)達(dá)國家對智能技術(shù)領(lǐng)域的重視
隨著計算機(jī)技術(shù)的誕生于發(fā)展,對國民發(fā)展產(chǎn)生了重大的影響,同樣受到的其他國家的重視,新加坡政府在1981也開始著力國家電腦化的發(fā)展規(guī)劃,又在1986你啊再次提出(國家科技計劃),經(jīng)過了十年的發(fā)展,在1991年最終提出發(fā)展新加坡為:“智能島”的總體規(guī)劃和實施綱要,智能島的稱為涵蓋了多個領(lǐng)域,十年來的計算機(jī)發(fā)展,機(jī)構(gòu)的自動化應(yīng)用,用智能化帶動了社會的進(jìn)步,企業(yè)的全系管理,生產(chǎn)流程發(fā)展生了翻天覆地的變化,在溝通與信息對稱的進(jìn)不上有效的提高了產(chǎn)能,降低成本,以及高效率的人員管理,這樣的企業(yè)叫做智慧型企業(yè),而在建筑領(lǐng)域有著同樣創(chuàng)造性的發(fā)展,建筑設(shè)施的電腦化管理應(yīng)用,被稱為智慧型建筑物。隨著21世紀(jì)的到來,以及不斷發(fā)展更新的計算機(jī)信息科技不斷產(chǎn)生,美國公布了(21世紀(jì)的技術(shù):計算機(jī)、信息和通訊錄)研究報告書,為21世紀(jì)在智能建筑中的應(yīng)用于指出了方向,報告指出:信息技術(shù)的發(fā)展趨勢將隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展,未來的應(yīng)用將會建立在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用之上,能夠使得人與機(jī)之間通過無線技術(shù)交互能力,實現(xiàn)信息處理。在技術(shù)上發(fā)展的重點將是虛擬技術(shù)、協(xié)同合作、可視化技術(shù)、在應(yīng)用上必須密切結(jié)合應(yīng)用需求,強調(diào)綜合的集成。隨著新世紀(jì)的到來,信息網(wǎng)絡(luò)必將顯現(xiàn)出旺盛的生命力。
二、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
2.1信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
目前,基于web的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正成為建筑物或企業(yè)內(nèi)部的信息主干網(wǎng)絡(luò)的直流形式,信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在建筑物中的應(yīng)用,通過單一的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器界面,訪問建筑物內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的web信息,有效的提高了建筑物內(nèi)部員工的工作效率,和管理人員的管理質(zhì)量,提高建筑物物業(yè)管理層的決策與全局事件協(xié)同和處理的能力。在應(yīng)對突發(fā)事件的狀態(tài)下,能夠第一時間掌握信息并做出決策。
2.2可視化技術(shù)
可視化技術(shù)是指基于網(wǎng)絡(luò)化的視像傳輸、交互和提供多媒體視像的技術(shù),就現(xiàn)階段來講,在智能建筑內(nèi)的數(shù)字影視點播,和會議電視,均是采用可視化技術(shù)像建筑物內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)桌面系統(tǒng)提供視像的傳輸、交互以及相關(guān)的服務(wù)功能。
可視化技術(shù)在智能建筑物重的應(yīng)用:
數(shù)字影視的點播向智能建筑物網(wǎng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)桌面系統(tǒng)提供者諸如電影,電視節(jié)目,以及動畫游戲和遠(yuǎn)程教學(xué)等交互式視像服務(wù)。會議電視形式,是向智能建筑物內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)桌面系統(tǒng)提供點對點的或是網(wǎng)絡(luò)形式的多媒體影響傳輸服務(wù)。
2.3流動辦公技術(shù)
流動辦公就是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù),通訊設(shè)備,通訊技術(shù),以及可視化技術(shù),家庭智能化技術(shù),向異地網(wǎng)絡(luò)對端的辦公人員提供一個虛擬的辦公環(huán)境、所以流動辦公技術(shù)成為多想現(xiàn)代科技的綜合。使用流動辦公技術(shù),可以是辦公輕松,不熟地域的限制,在出行旅途中如同在自己的家里辦公一樣,能夠隨時隨地的進(jìn)入公司固有的辦公流程,并且做到及時的處理文件和閱讀資料,利用流動可是技術(shù)參加公司的辦公會議,實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控辦公設(shè)備的工作。
2.4家庭智能化技術(shù)
家庭智能化技術(shù)在90年代初的歐美發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)先后提出了智能住宅的概念,通過智能化及時在家居中的應(yīng)用,能夠?qū)崿F(xiàn)家庭中的各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器等和家庭中的安保設(shè)置通過家庭總線技術(shù)來鏈接到一個家庭化智能系統(tǒng)上來進(jìn)行集中的跨地域性監(jiān)視。控制和家庭的事務(wù)性管理,保持家庭設(shè)施與家居環(huán)境的協(xié)調(diào)運行,家庭智能化技術(shù)所提供的應(yīng)用是:由一個家庭智能化信息系統(tǒng)構(gòu)成的高度安全的、生活舒適性。和通訊快捷性,的信息化、自動化的居住環(huán)境。從而來滿足21世紀(jì)信息資訊社會人們快節(jié)奏的生活方式,工作方式,以及能夠與外部社會保持完全開放的生活環(huán)境。
家庭智能化技術(shù)在建筑物中的應(yīng)用:
涉及到家庭的安全防范:火災(zāi)報警、防盜報警,煤氣泄漏報警和緊急求救報警,家庭的自動化體現(xiàn)在利用遠(yuǎn)程遙控(空調(diào)、照明、加熱器、影視播放設(shè)備風(fēng)電氣設(shè)施。)智能技術(shù)在智能建筑物內(nèi)部有效節(jié)約能源上面有很大體現(xiàn),隨著21世紀(jì)智能移動終端的發(fā)展與普及,家庭供暖面臨著既要節(jié)約能源要,家庭經(jīng)費的開支,又要保證采暖的正常舒適供應(yīng),通過智能家居技術(shù),和采暖設(shè)施的有效結(jié)合,家庭智能系統(tǒng),通過無線技術(shù)可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程智能操控調(diào)節(jié),目前采暖中央空調(diào)以及室內(nèi)燃?xì)獗趻鞝t都可以實現(xiàn)設(shè)備智能設(shè)定時段,按需提供家庭的采暖溫度,在并且能夠通過傳感器實現(xiàn)不需要的情況下停止供熱,和降低溫度采暖的人性化需求,還可以通過移動終端實現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制。
總結(jié):在智能建筑的應(yīng)用方面,采用21世紀(jì)新技術(shù)將其涉及面進(jìn)行擴(kuò)大,使其能夠滿足業(yè)主的應(yīng)用需求,將成為智能建筑基于計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)與方向。
【參考文獻(xiàn)】
據(jù)媒體報道,目前已有江蘇、浙江、山東、廣西等26個省市調(diào)整了上網(wǎng)電價浮動范圍,部分地區(qū)交易電價“頂格”上浮20%。
限電形勢下的挑戰(zhàn)和機(jī)遇
在“限電潮”、“漲價潮”、能耗雙控等多重壓力下,部分企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營面臨困境。如何應(yīng)對限電限產(chǎn)和能耗雙控?如何以低成本實現(xiàn)用能效益優(yōu)化?這些問題已成為企業(yè)需要長期面對的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
今年9月,國家發(fā)改委印發(fā)《完善能源消費強度和總量雙控制度方案》?!斗桨浮诽岢觯e極推廣綜合能源服務(wù)、合同能源管理模式,持續(xù)釋放節(jié)能市場潛力和活力。
綜合能源服務(wù)是以降低用戶能耗水平以及用能成本為目標(biāo),結(jié)合市場、政策以及技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢,綜合利用分布式發(fā)電技術(shù)、節(jié)能技術(shù)以及信息化技術(shù)等為用戶提供能源優(yōu)化服務(wù)的新型能源服務(wù)模式。隨著國家能源體制改革的深化,國內(nèi)能源結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整和清潔替代,綜合能源服務(wù)以其高度智能化和信息化的特征,能夠滿足新形勢下能源生產(chǎn)、交易和利用等過程的服務(wù)升級需求,在能源服務(wù)領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展前景。
針對新一輪能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和能源技術(shù)變革趨勢,遠(yuǎn)光軟件基于對能源電力行業(yè)的深刻洞察,自主研發(fā)了遠(yuǎn)光綜合能源服務(wù)平臺,助力提升能源生產(chǎn)及利用效率,實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展。
遠(yuǎn)光綜合能源服務(wù)平臺是以物聯(lián)網(wǎng)為載體,以大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)為基礎(chǔ),提供綜合能源供應(yīng)、銷售、消費服務(wù)的綜合服務(wù)云平臺。平臺以能源用戶為中心,提供信息采集、能效分析、節(jié)能服務(wù)、需求響應(yīng)、能源托管、能源交易等服務(wù),為綜合能源服務(wù)商的客戶服務(wù)、業(yè)務(wù)創(chuàng)新、商業(yè)模式創(chuàng)新等提供支持,可支撐企業(yè)綜合能源、園區(qū)綜合能源、智慧城市綜合能源運營。
應(yīng)用案例:如何打造節(jié)能降耗智慧園區(qū)?
走進(jìn)遠(yuǎn)光軟件園,打開手機(jī)即可獲取光伏發(fā)電量、儲能狀態(tài)等數(shù)據(jù),實現(xiàn)智能用電。在園區(qū)的智慧能源大屏里,園區(qū)能耗、實時負(fù)荷、儲能收益、配電運行狀態(tài)等信息都能實時匯集,并通過大屏幕清晰地展現(xiàn)出來......這便是遠(yuǎn)光綜合能源服務(wù)平臺在智慧園區(qū)的應(yīng)用場景。
在遠(yuǎn)光軟件園,遠(yuǎn)光綜合能源服務(wù)平臺被應(yīng)用于園區(qū)儲能、光伏發(fā)電、汽車充電樁管理等多個方面,并基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)建筑能耗、機(jī)電設(shè)備運行狀態(tài)、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、建筑內(nèi)部環(huán)境數(shù)據(jù)的全面監(jiān)視和數(shù)據(jù)可視化展示,實現(xiàn)園區(qū)用能的智能化、數(shù)字化和可視化管理,有效降低園區(qū)用能成本,優(yōu)化能源利用效率,促進(jìn)節(jié)能減碳。
1.光伏電站——節(jié)能減排,低碳創(chuàng)收
遠(yuǎn)光軟件園的屋頂分布式光伏發(fā)電站,可利用面積1238平方米,總裝機(jī)容量為107.665kWp,選用 305Wp 單晶硅組件共353塊,采用組串式逆變器2臺。系統(tǒng)年均發(fā)電量為105845kWh,可減少二氧化碳排放105.53噸。
平臺將光伏電站所發(fā)電力優(yōu)先供給機(jī)房服務(wù)器使用,減少用電成本,節(jié)約峰值電費。此外,平臺采取“自發(fā)自用,余電上網(wǎng)”或“綠電交易”模式將剩余電力自動送入公共電網(wǎng)系統(tǒng),既增加了企業(yè)收益,又促進(jìn)了能源綠色環(huán)保可再生使用,可謂是減碳創(chuàng)收利器。在停電時,光伏與儲能可以構(gòu)建離網(wǎng)運行的“光儲微網(wǎng)”,通過智能調(diào)度滿足用戶重點負(fù)荷的用電需求。
2.儲能電站——不懼限電,保駕護(hù)航
遠(yuǎn)光軟件園安裝的電力集裝箱儲能裝置采用40尺的集裝箱作為載體,內(nèi)置1套總?cè)萘繛?74KWH的再生鋰電池儲能系統(tǒng)、1臺250KW雙向變流器、1套能量管理系統(tǒng)和相關(guān)輔助系統(tǒng)。
綜合能源服務(wù)平臺對儲能設(shè)備的運行狀態(tài)、能量、環(huán)境等進(jìn)行監(jiān)控和優(yōu)化,一方面可適應(yīng)國家削峰填谷的工業(yè)用電措施,在夜晚較低電價時段儲能,在白天高電價時段使用,可以為公司節(jié)省大量用電成本;另一方面可作為緊急備用電源使用,在停電時能夠和園區(qū)光伏組成“光伏微網(wǎng)”,通過離網(wǎng)運行支撐園區(qū)重要負(fù)荷運轉(zhuǎn)。免除由于拉閘限電、臺風(fēng)災(zāi)害或其他原因?qū)е峦话l(fā)斷電帶來的不便。
3.充電樁——合理引導(dǎo),有序用電
平臺利用綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)與充電業(yè)務(wù)的智-云-邊-端深度融合,實現(xiàn)車、樁、網(wǎng)的有序調(diào)度。平臺支持運營方啟動有序充電優(yōu)惠活動和有序充電調(diào)度實施,支持園區(qū)參與V2G等需求響應(yīng)活動。
平臺結(jié)合歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)以及變化趨勢曲線,進(jìn)行充電運行策略引導(dǎo),對園區(qū)實行充電管控。例如,平臺及時價格優(yōu)化策略,引導(dǎo)外部車輛和員工避開充電高峰。
4.建筑能效綜合管理——管控優(yōu)化,開源節(jié)流
平臺基于建筑能耗分析模型對建筑能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析,包括能耗趨勢分析、對比分析、用能指標(biāo)分析和能效對標(biāo)等功能,在能效指標(biāo)以及對標(biāo)的基礎(chǔ)上,全面分析建筑用能問題和節(jié)能方向,支撐建筑能效優(yōu)化。
園區(qū)在能源監(jiān)視和能效分析的基礎(chǔ)上,基于平臺的能效優(yōu)化算法以及能源調(diào)度策略,實現(xiàn)建筑內(nèi)空調(diào)、照明以及電源等機(jī)電設(shè)備優(yōu)化運行與控制,提高建筑整體能效水平,降低建筑用能成本。同時,平臺能夠為用戶提供移動端的應(yīng)用,包括能耗監(jiān)視、統(tǒng)計分析、能耗預(yù)警和能耗報警功能,支持用戶隨時了解建筑能源信息和能源異常,及時對建筑能源運行進(jìn)行管理和優(yōu)化。
1BIM技術(shù)在建筑工程管理中的作用分析
1.1構(gòu)建溝通平臺
BIM技術(shù)在進(jìn)行建筑信息模型的構(gòu)建中能夠解決二維設(shè)計圖紙中專業(yè)化過強的問題。一般而言在沒有通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)前,對于立面、剖面、平面等都難以明確,因此在進(jìn)行應(yīng)用的過程中,管理層往往也只能通過管理途徑進(jìn)行管理,對于工程的了解則往往比較片面。而使用建筑信息模型,工程的設(shè)計則是完全能夠理解的,三維的立體模型能夠通過肉眼察覺到其中存在的問題,對于管理而言也能夠增強對工程的認(rèn)識,通過模型可以生成效果圖以及報表,在設(shè)計及建造和投運過程中,也能夠在可視化狀態(tài)下展開溝通以及決策,能夠明確問題、提升溝通1效.2率實?,F(xiàn)事前協(xié)同
其次項目在進(jìn)行的過程中,施工單位及設(shè)計單位、業(yè)主因為各自接口問題市場發(fā)生沖突,進(jìn)而召開接口協(xié)調(diào)及配合會議,尋找接口問題根源以及解決的辦法,一次作出補救。此類的現(xiàn)象發(fā)生較為頻繁,BIM平臺構(gòu)建完成之后便能達(dá)成事前處理,對接口問題進(jìn)行有效的反映,從而實現(xiàn)實施前解決問題。最為典型的就是裝飾施工項目中的管線施工,通過BIM模型的碰撞檢查程序就能對管線中存在的問題進(jìn)行明確,因為改善之后可能會造成其他影響,一般問題改善后還會再次進(jìn)行碰撞檢查,不斷的對管線布置優(yōu)化,以此在工程實施之前編制好合理有效的施工方案,為整體工會才能效益實現(xiàn)亦有積極作用。
2BIM技術(shù)在建筑工程項目管理中應(yīng)用
2.1場地分析
在實際進(jìn)行施工的過程中,施工場地信息對于建筑整體設(shè)計方案的合理性有著較為直接的影響,若是不經(jīng)過有效的分析整理回到施工過程受到一定影響。因此在進(jìn)行方案設(shè)計的過程中,首先需要對場地的地貌、地質(zhì)、地形以及實際現(xiàn)狀和交通等情況進(jìn)行細(xì)致的分析。以往施工場地分析的過程中有較多的問題,現(xiàn)場分析時對于定性分析過于重視,而在定量分析則較為忽略。使用BIM技術(shù)與實際施工過程中,能夠?qū)IM和定位系統(tǒng)融合,對整體施工場地進(jìn)行模擬,進(jìn)而得到場地物理數(shù)據(jù),通過對物理數(shù)據(jù)的處理為施工現(xiàn)場規(guī)劃與設(shè)計提供可靠數(shù)據(jù)2。.2建筑設(shè)計
我國以往進(jìn)行建筑設(shè)計的過程中,一般使用二維設(shè)計方式來表達(dá)設(shè)計意圖。而使用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)可視化的數(shù)字建筑模型,也即是三維模型。通過三維模型構(gòu)建,設(shè)計也能實現(xiàn)可視化,對于設(shè)計效果的表達(dá)亦能更加直觀。這一類的可視化模型初步構(gòu)建完成之后建筑設(shè)計師可以通過建筑物旋轉(zhuǎn)等方式來實現(xiàn)空間效果的探查,并通過修改數(shù)據(jù)等方式來實現(xiàn)細(xì)部設(shè)計的優(yōu)化。隨著現(xiàn)代建筑工程規(guī)模逐漸擴(kuò)大,導(dǎo)致現(xiàn)代建筑設(shè)計工作任務(wù)也逐漸繁重,就算是建立模型也需要較多的時間,而使用二維圖紙設(shè)計方式不僅缺乏直觀效果,同時在設(shè)計的合理性也無法探討,有完整的、系統(tǒng)的設(shè)計表達(dá)成為設(shè)計師們共同的愿求,而BIM能夠?qū)崿F(xiàn)這一訴求,并且遠(yuǎn)不止于此。
二維圖紙設(shè)計中,每一張圖紙都是一個子項目單元,根據(jù)工程規(guī)模確定子項目單元的數(shù)量,方案設(shè)計之初由設(shè)計師繪制相應(yīng)的平面圖,之后從不同角度進(jìn)行剖面圖及立面圖的繪制,跟隨建筑設(shè)計項目階段的遷延,一旦出現(xiàn)不合理需要修改的部分,那么從修改的那一部分至目前階段的圖紙可能都需要進(jìn)行修改,并重新進(jìn)行圖紙繪制。這使得工程圖紙設(shè)計工作的工期嚴(yán)重被延誤,然而這些工作一定程度上可以被劃分為不產(chǎn)生任何附加價值的步驟。使用BIM技術(shù)在設(shè)計過程中,修改某一部分時能夠?qū)崿F(xiàn)自動改變,同時能夠提供給客戶建筑任意視圖,比如平面圖及剖面圖及大樣圖等。在圖紙的設(shè)計工作得到有效簡化后,圖紙設(shè)計的效率能夠有效提升,能夠推動整體工程的進(jìn)程。
另一方面,設(shè)計工作中業(yè)主變更訴求相對較為多,這是傳統(tǒng)設(shè)計中最為耗時的部分,不同于某一不合理部分的小篇幅修改,客戶提出的設(shè)計變更要求往往是復(fù)雜且多樣化的,相對復(fù)雜且不具體化的要求,應(yīng)用BIM能夠快速推進(jìn)這一要求的發(fā)展,使得客戶要求得到滿足的同時,設(shè)計工期不會大幅延長。這也是上文所說的自動修改,因為數(shù)字化模型提取的數(shù)據(jù)是從同一數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行的,因此,設(shè)計師只要不是推翻某一部分設(shè)計,而是進(jìn)行設(shè)計變更都能實時進(jìn)行整體的調(diào)整及更新。綜合而言,BIM在工程項目設(shè)計管理中不僅能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計效率化,更能實現(xiàn)高質(zhì)量目標(biāo)。
2.3施工及投運管理
項目進(jìn)入施工階段中,BIM技術(shù)可以為施工工藝選擇及施工工序設(shè)計提供支撐,一般而言進(jìn)行施工設(shè)計的過程中,BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)化的目標(biāo)。以往進(jìn)行施工管理的過程中因為工程設(shè)計問題,往往會導(dǎo)致施工變更一類的情況出現(xiàn),這是由于施工設(shè)計與實際狀況不能實現(xiàn)統(tǒng)一,在工程設(shè)計合理、精確的情況下,施工管理也減輕了較大壓力。施工管理中的進(jìn)度管理也是較為關(guān)鍵的部分,通過BIM施工安裝模塊以及編輯器的管理能夠?qū)崿F(xiàn)施工進(jìn)度查詢及調(diào)整,能夠為施工進(jìn)度與計劃進(jìn)度提供刻度,完善施工進(jìn)度管理。
3結(jié)語
隨著現(xiàn)代建筑工程項目規(guī)模不斷擴(kuò)大,同時人們對于住房的質(zhì)量要求不斷提升,工程項目管理工作成為建筑工程難度較大的部分,不論是在工程設(shè)計、工程施工的過程中,還是在后期的投運管理。本文對BIM技術(shù)在建筑工程項目管理中應(yīng)用進(jìn)行了分析,能夠為建筑工程項目管理提供借鑒。
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氛圍:景觀設(shè)計中的質(zhì)量、感知與時間概念
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從能效城市到能效者——5A規(guī)劃途徑
低碳生態(tài)城市規(guī)劃方法
當(dāng)?shù)吞寂c生態(tài)技術(shù)遇見景觀建造
最佳實踐:中國南方地區(qū)首個被動式住宅
為提升雨水質(zhì)量而設(shè)計的綠色基礎(chǔ)設(shè)施
權(quán)力、文化與審美:當(dāng)代城市景觀中的三重“幻象”
中國華南地區(qū)低影響開發(fā)設(shè)施典型案例分析
在新數(shù)據(jù)環(huán)境下探索城市秩序的可持續(xù)內(nèi)涵
為城市體檢——大數(shù)據(jù)在城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應(yīng)用
建筑師的元符號:建筑制圖如何借鑒大數(shù)據(jù)可視化
《為未來而設(shè)計——80人眼中的可持續(xù)世界》節(jié)選
海綿城市和低影響開發(fā)技術(shù)——愿景與傳統(tǒng)
“公共政策的力量:‘海綿城市’與行業(yè)趨勢”沙龍紀(jì)實
與地方政府的對話:鎮(zhèn)江市的海綿城市建設(shè)經(jīng)驗
化腐朽為神奇——城市水生態(tài)環(huán)境治理的探索
綠色等于健康?建立高密度健康城市研究的實證基礎(chǔ)
論城市綠色景觀對大眾健康的影響機(jī)制及重要研究問題
親自然的景觀設(shè)計對改善健康與福祉的作用
以兒科醫(yī)生的視角診斷城市環(huán)境:訪談理查德
彈性樂清:氣候變化、公共健康和景觀基礎(chǔ)設(shè)施
以國際視角審視中國鄉(xiāng)村景觀與可持續(xù)城鎮(zhèn)化
西安唐大明宮國家遺址公園規(guī)劃回顧
應(yīng)對中國經(jīng)濟(jì)模式轉(zhuǎn)型的城市建設(shè):適度與留白
古代水利基礎(chǔ)設(shè)施比較研究對新興城市的意義
春秋冬夏——北京百子甲壹宋莊工作室的景與觀
景觀設(shè)計行業(yè)水平的提升有賴于市場化改革的推進(jìn)
理性教育:香港大學(xué)景觀設(shè)計學(xué)碩士設(shè)計論文教學(xué)體系
尋找定位的挪威設(shè)計——挪威2013奧斯陸建筑三年展參觀感悟
合金:通過熔入制造能夠相容的新材料
中外無異——關(guān)于中國設(shè)計市場的新思考
土壤:水系統(tǒng)中被忽視的向度
基于自然過程的人工干預(yù)下的水系統(tǒng)生態(tài)設(shè)計
淺析現(xiàn)代企業(yè)園區(qū)中的植物景觀營造形式
讓城市更綠——綠色屋頂和綠色立面
新加坡碧山宏茂橋公園與加冷河修復(fù)
兩位創(chuàng)新型設(shè)計師對城市的深刻思索
基金項目:“十二五”國家科技支撐計劃項目—基于建筑信息模型綜合規(guī)劃設(shè)計技術(shù)研發(fā)應(yīng)用(2012BAJ09B04)
1 前言
所謂BIM技術(shù),即Building Information Modeling建筑信息模型技術(shù)。集幾何圖形和設(shè)計、計算及其相關(guān)信息兼?zhèn)涞臄?shù)字化三維模型。建立跨專業(yè)的動態(tài)設(shè)計關(guān)聯(lián);做到一次修改,處處更新。提供強大的信息平臺,使各種數(shù)字化的分析、模擬比較,以及自動圖形輸出成為可能[1]。
建立基于建筑信息模型的設(shè)備設(shè)計軟件系統(tǒng)框架和數(shù)據(jù)架構(gòu),能夠在不同設(shè)計階段、設(shè)備系列不同設(shè)計計算軟件(暖通空調(diào)設(shè)計、建筑給排水和電氣設(shè)計計算軟件)之間,實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,避免數(shù)據(jù)的不一致,減少二次輸入,提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。研究與應(yīng)用智能化、可視化、模型設(shè)計、協(xié)同等技術(shù),創(chuàng)建建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備設(shè)計協(xié)同工作平臺;積極推進(jìn)協(xié)同設(shè)計技術(shù)的普及應(yīng)用,通過協(xié)同設(shè)計技術(shù)改變工程設(shè)計的溝通方式,減少“錯、漏、碰、缺”等錯誤的發(fā)生,提高設(shè)計產(chǎn)品質(zhì)量。針對實現(xiàn)設(shè)備各個專業(yè)之間的信息充分互用,提高信息的復(fù)用率,從而達(dá)到降低設(shè)計和管理成本,提高設(shè)計和生產(chǎn)效率[2]。
2 建立BIM軟件的協(xié)同機(jī)制
BIM帶來的是激動人心的技術(shù)沖擊,而更加值得注意的是BIM技術(shù)與協(xié)同設(shè)計技術(shù)將成為互相依賴、密不可分的整體。協(xié)同是BIM的核心概念,同一構(gòu)件元素,只需輸入一次,各工種共享元素數(shù)據(jù)并于不同的專業(yè)角度操作該構(gòu)件元素。從這個意義上說,協(xié)同已經(jīng)不再是簡單的文件參照??梢哉fBIM技術(shù)將為未來協(xié)同設(shè)計提供底層支撐,大幅提升協(xié)同設(shè)計的技術(shù)含量。BIM帶來的不僅是技術(shù),也將是新的工作流及新的行業(yè)慣例。
未來的協(xié)同設(shè)計,將不再是單純意義上的設(shè)計交流、組織及管理手段,它將與BIM融合,成為設(shè)計手段本身的一部分。借助于BIM的技術(shù)優(yōu)勢,協(xié)同的范疇也將從單純的設(shè)計階段擴(kuò)展到建筑全生命周期,需要設(shè)計、施工、運營、維護(hù)等各方的集體參與,因此具備了更廣泛的意義,從而帶來綜合效率的大幅提升[3]。
3 軟件操作和圖形平臺
如果想要進(jìn)一步提高設(shè)備軟件的競爭力,就要建立三維的圖形平臺。因為很多用戶采用AutoCAD進(jìn)行二維圖紙的繪制,如果能夠成功地將用戶二維圖紙成功轉(zhuǎn)化為三維效果圖,更方便設(shè)計人員直觀地了解管網(wǎng)和設(shè)備的空間布置情況,能及時進(jìn)行管網(wǎng)和設(shè)備的碰撞檢查。
采用3D的圖形平臺,不僅能夠吸引設(shè)計單位的用戶,同時吸引一些施工單位的新用戶。設(shè)備軟件特點包括管網(wǎng)復(fù)雜,設(shè)備多,尤其設(shè)計人員畫好二維的CAD圖紙,能夠轉(zhuǎn)換成三維圖,首先檢查自己的設(shè)計是否合理,同時很方便施工單位查看設(shè)計效果,能夠及時、有效地和施工單位進(jìn)行溝通,提高效率。同時還可以增加施工單位新用戶,在施工過程中,施工人員有時看不太懂平面圖或是理解有誤,容易造成施工單位的時間和工程損失,因此施工單位需要購買軟件,有效地避免損失,提高效率。
4 加強碰撞檢查
在當(dāng)今設(shè)計工程中,在大型公建中設(shè)備專業(yè)投資已占總工程投資的1/3以上,在設(shè)計階段,分析計算,管道碰撞檢查等越來越引起設(shè)計者和施工者的關(guān)注,在全生命周期內(nèi),運行維護(hù)管理也是以設(shè)備專業(yè)為主,包括設(shè)備運行能耗監(jiān)測,設(shè)備運行狀況管理。結(jié)合平臺和建筑軟件的發(fā)展,開展設(shè)備軟件深層次的開發(fā)。
5 改進(jìn)了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的管理功能
基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的設(shè)備信息管理平臺主要收錄二維圖紙、文字與照片。同一數(shù)據(jù)庫的各類數(shù)據(jù)之間、不同的管理層級數(shù)據(jù)庫之間、設(shè)計變更與數(shù)據(jù)庫之間、設(shè)備維修更新設(shè)計與數(shù)據(jù)庫之間均存在著嚴(yán)重的“信息孤島”現(xiàn)象。這種二維、靜態(tài)、孤立的數(shù)據(jù)系統(tǒng)從根本上無法實現(xiàn)設(shè)備BIM全生命周期管理所需的設(shè)備專業(yè)設(shè)計、設(shè)計變更、竣工信息和管理信息的時時更新等功能[4]。
BIM 技術(shù)通過統(tǒng)一的三維數(shù)據(jù)模型,為相關(guān)數(shù)據(jù)建立了豐富的關(guān)系數(shù)據(jù)表,將如上三類信息有機(jī)整合在幾何模型與構(gòu)件屬性之中,為比對數(shù)據(jù)、生成明細(xì)表、提取構(gòu)件等查詢分析活動建立有效的方式,同時,借助用戶的人性化參數(shù)實時輸入和更新功能,真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理及成果表達(dá)向三維、動態(tài)、交互式的轉(zhuǎn)變。
6 增加多聯(lián)機(jī)
多聯(lián)機(jī)是最近幾年發(fā)展起來的一種新型中央空調(diào)系統(tǒng),具有節(jié)能、舒適、控制靈活等特點,可滿足不同規(guī)模建筑物的要求。
多聯(lián)機(jī)模塊:可完成圖紙繪制及系統(tǒng)計算,提供室內(nèi)、外機(jī)數(shù)據(jù)庫的維護(hù)和擴(kuò)充功能。目前庫中有大金、海爾、美的、海信、日立等廠家的常用系列及產(chǎn)品類型,并鏈接有產(chǎn)品實際照片,方便用戶選取。應(yīng)該建立多聯(lián)機(jī)模塊,而且數(shù)據(jù)庫中需要更多的產(chǎn)品類別,才能提高市場競爭力。
7 形成完整的生命周期管理平臺
3維BIM 系統(tǒng)則可實現(xiàn)建筑和設(shè)備各類構(gòu)件的更新管理與其他非幾何信息的植入,二者結(jié)合可從全方位對于建筑設(shè)備信息進(jìn)行集成,實現(xiàn)數(shù)據(jù)、用戶界面、應(yīng)用程序和模擬計算的有效結(jié)合,使建筑內(nèi)暖通空調(diào)、給排水和電器專業(yè)的管理可預(yù)測、可協(xié)作、可視化、可分析,并與數(shù)字管理相銜接。不僅可為建筑內(nèi)設(shè)備的監(jiān)控、維修、更新、記錄研究服務(wù),對于建筑物冷暖負(fù)荷、水力計算等模擬結(jié)果和能效分析的可視化提供了可能[5]。
8 結(jié)論
集成主要暖通空調(diào)、建筑給排水和電氣設(shè)計軟件,同時創(chuàng)建擁有全生命周期的建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備設(shè)計協(xié)同工作平臺;能夠提升設(shè)計人員的工作效率,專心于方案設(shè)計,而不是繪圖。提高準(zhǔn)確性,實現(xiàn)建筑節(jié)能設(shè)計,輕松完成協(xié)調(diào)工作,讓所有項目參數(shù)者,如設(shè)計人員、施工管理人員和項目維護(hù)人員進(jìn)行無障礙的溝通,能夠?qū)⒂嘘P(guān)項目信息進(jìn)行連續(xù)積累,避免遺漏和丟失。實現(xiàn)設(shè)備各個專業(yè)之間的信息充分互用,提高信息的復(fù)用率,從而達(dá)到降低設(shè)計和管理成本,提高設(shè)計和生產(chǎn)效率。
參考文獻(xiàn)
[1] 邱相武, 趙志安, 邱勇云. 基于BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計軟件開發(fā)研究[J].建筑科學(xué), 2012 (06): 24-28
[2] 邱勇云, 邱相武, 趙志安. 基于BIM的暖通3D CAD開發(fā)研究[J].暖通空調(diào), 2011 (04): 65-68
一、引言
自從CAD技術(shù)的研發(fā)以來,雖然CAD技術(shù)徹底將建筑師、工程師們從手工繪圖中解放了出來,實現(xiàn)了工程設(shè)計領(lǐng)域的第一次信息革命,但隨著現(xiàn)代化社會的發(fā)展,CAD逐漸呈現(xiàn)出難以適應(yīng)新時期社會發(fā)展的需要。針對這種情況,人們在CAD技術(shù)的基礎(chǔ)上,提出了BIM技術(shù)。通過近些年來BIM技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用日益普及和深入,并受到城鎮(zhèn)化進(jìn)程和眾多大型復(fù)雜的建筑的市場需求,以及全世界范圍內(nèi)的節(jié)能減排要求的影響,促使BIM技術(shù)應(yīng)用得到了進(jìn)一步的關(guān)注和重視。根據(jù)預(yù)測,BIM或?qū)⒁I(lǐng)建筑業(yè)的又一次信息革命。為此,本文主要根據(jù)
二、BIM-建筑信息模型的基本概念
IM-建筑信息模型(Buiding Information Modeling)是在參考建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,建立建筑模型的。建筑信息模型,作為一種數(shù)字信息化模型,主要用于設(shè)計、建造、管理等方面,能夠起到支持建筑工程的集成管理環(huán)境,提高工程效率,規(guī)避風(fēng)險的重要作用。
在建筑工程整個生命周期中,建筑信息模型主要包括建筑物信息模型、建筑工程管理行為模型兩種。通過結(jié)合建筑物信息模型和建筑物工程管理行為模型,可以模擬實際的建筑工程建設(shè)行為,并利用BIM技術(shù)進(jìn)行四維模擬實際施工,不但能夠直觀地發(fā)現(xiàn)實際施工階段可能出現(xiàn)的問題,以便提前處理。同時,還能夠作為后期施工的可行性指導(dǎo),為施工單位提供合理的施工方案,實現(xiàn)人員、材料的合理配置。
三、BIM-建筑信息模型的主要特征
通常情況下,BIM-建筑信息模型具有可視化、協(xié)調(diào)化、模擬化、優(yōu)化性和可出圖性等主要特征。具體分析如下。
(一)可視化設(shè)計
能夠借助三維的形式傳遞設(shè)計理念,在建筑物施工前通過電腦搭建出建筑信息模型,既方便了與業(yè)主和參建方的溝通,又能夠盡量減少因設(shè)計信息傳遞和理解的誤差而造成工程損失。
(二)多專業(yè)協(xié)同設(shè)計
一般建筑項目在設(shè)計和施工的過程中,參建方多達(dá)數(shù)十家。若采用傳統(tǒng)的紙質(zhì)圖紙傳遞信息,可能造成同個概念多種理解,嚴(yán)重時甚至?xí)斐尚畔鬟f斷鏈。此時,BIM-建筑信息模型的協(xié)調(diào)化特征,主要體現(xiàn)在各參建方能夠在同一個信息平臺上交互設(shè)計,及時參考并調(diào)整設(shè)計方案,保障了工作的高效率。
(三)模型性
即可實時的提取其中的信息,這其中的工程量是很重要的一部分。在工程量提取方面,BIM模型相對于二維圖紙更具時效性、高精度。另外,基于BIM技術(shù)的建筑信息模型,可以隨時隨著設(shè)計方案的不斷深化而作出調(diào)整和更新工程量,有助于項目成本的管理。例如,節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等,在招投標(biāo)和施工階段可以進(jìn)行4D模擬(三維模型加項目的發(fā)展時間),也就是根據(jù)施工的組織設(shè)計模擬實際施工,制定合理的施工方案。同時還可以進(jìn)行5D模擬(基于3D模型的造價控制)來實現(xiàn)成本控制;并在后期運營階段通過模擬日常緊急情況的處理方式,幫助施工單位制定應(yīng)急預(yù)案。
(四)優(yōu)化性
BIM模型提供了建筑物的實際存在信息,包括幾何信息、物理信息、規(guī)則信息,還提供了建筑物變化以后的實際存在,BIM及與其配套的各種優(yōu)化工具提供了對復(fù)雜項目進(jìn)行優(yōu)化的可能。
(五)可出圖性
通過對建筑物進(jìn)行可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化以后,可以幫助業(yè)主出圖紙。
三、對建筑信息模型管理、建筑與環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展論的思考
對于工程的各參建方來說,減少錯誤不但能夠降低不必要的施工成本,而且也有助于減少建造所需要的時間,提高施工效率。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,項目管理在工程中發(fā)揮著越來越重要的作用,建設(shè)部通過大力指導(dǎo)項目管理工作的開展,來提高項目管理水平與國際慣例接軌,在現(xiàn)代化的今天,我們要充分利用現(xiàn)代高科技和技術(shù),充分發(fā)揮人員的積極性,做好機(jī)電工程的質(zhì)量、安全、成本管理、走專業(yè)化、現(xiàn)代化的項目管理道路,實現(xiàn)機(jī)電項目工程經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
機(jī)電工程項目管理人員應(yīng)用專業(yè)知識、工程項目管理知識、法律法規(guī)知識解決在機(jī)電工程項目設(shè)計、采購、監(jiān)造、安裝施工、調(diào)試、試運行、竣工驗收、回訪保修各階段管理中遇到的各種問題,在限定的資源使用范圍內(nèi)、在規(guī)定的期限內(nèi),建成實現(xiàn)質(zhì)量目標(biāo)的工程實體,并交付使用。
鑒于目前的機(jī)電工程項目管理缺乏創(chuàng)新和全面的體統(tǒng)管理,不能將新技術(shù)、新工藝的現(xiàn)代化技術(shù)應(yīng)用于管理中去,管理封閉落后,缺乏交流與總結(jié),不愿意借鑒先進(jìn)的管理方式,缺乏現(xiàn)代化管理理念,另外,機(jī)電工程項目管理重視的是預(yù)期結(jié)果及其為實現(xiàn)這個結(jié)果而形成的整個過程。
四、職責(zé)需求
近年來,我國城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展,從另一方面也給我國城鄉(xiāng)人民的環(huán)境系統(tǒng)帶來了嚴(yán)重影響,包括城鎮(zhèn)急劇擴(kuò)充導(dǎo)致耕地銳減、鄉(xiāng)村工業(yè)化的無序發(fā)展、大氣水質(zhì)污染、森林面積減少、草原退化、水荒逼近、沙塵暴侵襲及溫室效應(yīng)等,給城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重危機(jī)。為此,建設(shè)符合低能耗、高能效的可持續(xù)發(fā)展的綠色環(huán)保型建筑理念孕育而生。
綠色環(huán)保型建筑具有能耗低、能效高、污染少等特點,是人類與自然和諧相處的產(chǎn)物和標(biāo)志,是人類保護(hù)自己賴以生存環(huán)境的明智的選擇。
首先,建筑設(shè)計人員要有環(huán)境保護(hù)意識,要在建筑設(shè)計中充分體現(xiàn)和表達(dá)。另外,綠色環(huán)保型建筑一方面要體現(xiàn)建筑革命思想,另一方面就是國家法律法規(guī)政策的支持與保障。在宏觀政策環(huán)境和相應(yīng)的制度調(diào)整上,徹底放棄扭曲自然資源的不可用盡性,要求政府盡快推進(jìn)市場機(jī)制的建立,以使反映資源短缺程序的市場價格的誘導(dǎo)機(jī)制能充分發(fā)揮作用,從而提高自然環(huán)境資源的利用效率;同時要求政府運用經(jīng)濟(jì)、法律以及技術(shù)上的手段進(jìn)行環(huán)境產(chǎn)權(quán)的界定,強化環(huán)境的保護(hù)和改善,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展制度化、法制化。
此外,還需要重塑市民的價值觀與道德觀,取得市民的認(rèn)同與理解。在物質(zhì)與精神的和諧中重塑人,必須突出人在社會發(fā)展中的核心地位、社會發(fā)展的價值目標(biāo)應(yīng)當(dāng)使經(jīng)濟(jì)發(fā)展與科學(xué)文化、思想道德和社會教育的發(fā)展保持恰當(dāng)?shù)钠ヅ潢P(guān)系,使精神文化的事業(yè)體現(xiàn)理想性與現(xiàn)實性,為可持續(xù)發(fā)展及環(huán)保型建筑的啟動立德,我們必須建構(gòu)一種能夠與可持續(xù)發(fā)展特征和要求相適應(yīng)的新型的道德文化體系,對傳統(tǒng)道德文化做出批判性的繼承和創(chuàng)造性的轉(zhuǎn)化,從而建設(shè)持續(xù)而美麗的精神和物質(zhì)家園。
由此可見,綠色環(huán)保型建筑是一個符合可持續(xù)發(fā)展的綠色建筑。是人類與自然和諧相處得產(chǎn)物,環(huán)保建筑是人類文明的標(biāo)志,是人類保護(hù)自己的賴以生存環(huán)境的明智的選擇。因此,我們每一位建筑師,在做建筑設(shè)計時,都要有明確的指導(dǎo)思想,也就是說,要有意識的保護(hù)人居環(huán)境,創(chuàng)造良好的居住環(huán)境。在設(shè)計方法上力求做到自然與人的協(xié)調(diào),為共同的發(fā)展創(chuàng)造出優(yōu)美和諧的綠色家園。
參考文獻(xiàn):
1.綠色建筑設(shè)計在中國的現(xiàn)狀及問題
近年來,中國許多專家和學(xué)者也在不斷的探索綠色建筑之路,編制了《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》,提出“在建筑的全壽命周期內(nèi),最大限度地節(jié)約資源(節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材)、保護(hù)環(huán)境和減少污染,為人們提供健康、適用和高效的使用空間,與自然和諧共生的建筑”。這標(biāo)志著我國綠色建筑發(fā)展進(jìn)入新階段,為我國綠色建筑事業(yè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
由此可見綠色建筑設(shè)計已成為未來建筑設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展趨勢,在不斷的探索和實踐中,綠色建筑設(shè)計已有了很大的發(fā)展,但仍然存在的諸多問題,制約著綠色建筑設(shè)計的普及和應(yīng)用。
1.1.工作流程缺乏統(tǒng)一性
在《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》的執(zhí)行過程中,設(shè)計、申報、評審工作分別由不同的單位各自完成,缺乏標(biāo)準(zhǔn)化和制度化,難以形成統(tǒng)一高效的工作系統(tǒng)。且申報、資料整理、評審等工作,多數(shù)都由手工完成,工作效率低下,耗費人力物力[1]。
1.2.設(shè)計過程缺乏整體性
在設(shè)計過程當(dāng)中,各個專業(yè)之間的配合并不默契,缺少協(xié)同性設(shè)計思路,因此經(jīng)常出現(xiàn)諸多矛盾。加之,設(shè)計中各專業(yè)間綠色技能分析軟件眾多,兼容性差,專業(yè)性強,上手難度大,只為某個方面提供專業(yè)分析,這也嚴(yán)重阻礙了設(shè)計團(tuán)隊之間的協(xié)調(diào)配合。
1.3.設(shè)計思維缺乏創(chuàng)新性
目前多數(shù)設(shè)計人員缺乏對綠色建筑適宜性設(shè)計方法的研究,仍采用傳統(tǒng)AUTOCAD等二維平面設(shè)計軟件在設(shè)計工作基本完成以后,再進(jìn)行建模,對建筑進(jìn)行性能和能耗分析、計算等工作,而后返回對方案進(jìn)行修改,如此反復(fù)。分析計算的性能數(shù)據(jù)與建筑空間和形態(tài)的關(guān)聯(lián)性不強,缺少對方案空間形象和性能技術(shù)的整體把控,導(dǎo)致工作效率的降低。
1.4.實施管理缺乏有效性
高成本的綠色建筑技術(shù)常常只是作為設(shè)計的噱頭,很少有效利用。綠色物業(yè)脫節(jié),也給相關(guān)技術(shù)的使用帶來很大不便。因此,在設(shè)計之初就應(yīng)該兼顧綠色建筑在全生命周期內(nèi)的使用效果。
為盡快解決綠色建筑設(shè)計中的瓶頸,掃清不必要的障礙,全面提高綠色建筑設(shè)計質(zhì)量和效率,引入新的設(shè)計技術(shù)、工具、思維已經(jīng)迫在眉睫。
2.基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計基礎(chǔ)
2.1.兩者共同點:
作為建筑設(shè)計領(lǐng)域的兩大發(fā)展趨勢,BIM技術(shù)與綠色建筑設(shè)計具有許多相似和相同的理念,主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)二者都關(guān)注建筑的整體設(shè)計
綠色建筑的設(shè)計需要整合、分析包括來自環(huán)境、材料、構(gòu)造、造價方面的信息,而BIM建筑信息模型的信息全面豐富。兩者結(jié)合有利于信息整合、協(xié)調(diào),提高工作效率。
(2)二者都關(guān)注建筑的全生命周期
從時間跨度上看,綠色建筑設(shè)計從理念和技術(shù)上對建筑實現(xiàn)全程的“四節(jié)一環(huán)保”,而BIM則側(cè)重于具體的設(shè)計、建造、運營的工作協(xié)調(diào)和實際效果[2]。兩者都是關(guān)注于為建筑的全生命周期進(jìn)行優(yōu)化。
(3)二者都重視模擬分析及信息反饋
綠色建筑在設(shè)計過程中需要對采光、通風(fēng)、節(jié)能、舒適度、可視性等多方面進(jìn)行分析模擬,以優(yōu)化設(shè)計方案。而BIM技術(shù)自身強大的模擬能力可幫助綠色建筑設(shè)計實現(xiàn)各種分析,并以可視化的分析結(jié)果進(jìn)行及時的反饋,指導(dǎo)優(yōu)化綠色建筑設(shè)計。
2.2. 兩者結(jié)合點:
同是關(guān)注建筑全生命周期的綠色建筑設(shè)計和BIM技術(shù),在不同的階段,他們有各自的工作和側(cè)重點,同時也能相互配合,貫穿建筑生命周期的各個階段。
(1)規(guī)劃設(shè)計階段
在綠色建筑設(shè)計的規(guī)劃布局階段,應(yīng)整體把握建設(shè)項目的情況,在BIM中記錄建設(shè)工程的名稱、屬性、描述等基本信息,以便后期管理。并在BIM中錄入包括地理位置,周邊環(huán)境、氣候條件等外界因素,運用BIM技術(shù)進(jìn)行通風(fēng),采光,日照等基礎(chǔ)分析,并建立初步的建筑總體布局模型,確定建筑的位置、朝向、大致形體尺寸、高度等設(shè)計要素,從而為后續(xù)綠色設(shè)計和環(huán)境分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和準(zhǔn)備[3]。
(2)建筑設(shè)計階段
該階段是綠色建筑設(shè)計的重點階段這里的綠色建筑設(shè)計包括建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、景觀、造價等多專業(yè)的共同協(xié)調(diào)工作,是綠色建筑設(shè)計中最重要階段。利用BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性和可視化特點,使用同一模型數(shù)據(jù),實現(xiàn)多專業(yè)同平臺共享,避免重復(fù)勞動,讓設(shè)計師真正全方位思考,多專業(yè)協(xié)同工作,提高各工種間合作效率。例如,BIM的綜合碰撞檢測功能,可將不同專業(yè)間的模型整合進(jìn)行3D協(xié)調(diào)、檢查、動態(tài)模擬等,避免在施工過程中才發(fā)現(xiàn)問題,反復(fù)修改,浪費人力物力[4]。
另一方面,綠色建筑設(shè)計過程中,將涉及到眾多的分析模擬計算,包括日照、采光、通風(fēng)、節(jié)能、給排水、暖通空調(diào)等性能設(shè)計分析,BIM中包含的建筑數(shù)據(jù)信息可直接作為其分析的基礎(chǔ),經(jīng)過直觀的結(jié)果反饋之后,可對設(shè)計進(jìn)行及時的調(diào)整。通過分析計算后的數(shù)據(jù)結(jié)果,形成數(shù)據(jù)庫,直接與綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)評價,以達(dá)到綠色建筑等級標(biāo)準(zhǔn)。
(3)施工階段
綠色建筑設(shè)計其本質(zhì)核心是關(guān)注建筑的全生命周期,在施工階段,通過BIM技術(shù)可全程監(jiān)控施工組織、材料信息、用量、運輸成本、以及可再利用建筑材料等,有效的控制在施工過程中的能源消耗。利用BIM模型,不僅能夠自動生成施工圖的平立剖面和詳圖,也能自動生成材料、門窗表等,并結(jié)合相關(guān)的造價數(shù)據(jù)計算出所需成本。另外,BIM技術(shù)可對施工項目進(jìn)行管理,分析施工計劃可行性,優(yōu)化進(jìn)度計劃,時刻跟蹤項目進(jìn)度。虛擬建設(shè)模式,可對施工現(xiàn)場進(jìn)行模擬,通過施工設(shè)計,合理布置物料運輸路徑、物料堆放位置以及施工機(jī)械位置等。
(4)運維階段
最終階段的BIM模型將作為中心數(shù)據(jù)庫整合到建筑運營和維護(hù)系統(tǒng)中去,其包含了建筑完整的參數(shù)和屬性。從綠色建筑設(shè)計角度考慮,將重點考察綠色物業(yè)管理體系、節(jié)能設(shè)施使用情況、設(shè)備運行維護(hù)費用等。同時,BIM系統(tǒng)還將同步提供有關(guān)建筑的使用情況或性能,建立物資、設(shè)施等數(shù)據(jù)庫,保障配套的物業(yè)服務(wù)高效運行,并能通過生成財務(wù)數(shù)據(jù),監(jiān)控和管理運營成本和收益。
3.基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計方法及具體內(nèi)容
3.1基于BIM的綠色建筑設(shè)計方法――集成化設(shè)計
集成化設(shè)計是將工程學(xué)的相關(guān)知識與建筑設(shè)計過程交織整合的整體設(shè)計方法,從而對優(yōu)化建筑性能形成全新的、綜合的策略[5]。綠色建筑設(shè)計作為一種新的設(shè)計形式,需要納入設(shè)計范圍進(jìn)行思考的方面也相應(yīng)增加,尤其是各種復(fù)雜的分析模擬,如此繁瑣的工作,光靠傳統(tǒng)的設(shè)計方法和思路,不利于高效準(zhǔn)確的進(jìn)行設(shè)計。BIM技術(shù)的介入,可極大提升設(shè)計效率和信息準(zhǔn)確性,將傳統(tǒng)的依靠建筑師經(jīng)驗完成的定性分析,轉(zhuǎn)換為依靠準(zhǔn)確數(shù)據(jù)邏輯形成的定量分析。
基于BIM的綠色建筑設(shè)計,以BIM模型為核心展開,將整個設(shè)計作為一個統(tǒng)一的整體,減少傳統(tǒng)設(shè)計分頭獨立工作模式對效率的影響。在設(shè)計過程中,與各種性能分析對接,避免重復(fù)建模,方便直觀的對建筑性能進(jìn)行精確模擬,并能針對模型,快速全面修改,最終自動生成各類圖紙以及分析報告(見圖3.1)。另一方面,以BIM模型為基礎(chǔ)的綠色建筑設(shè)計,可以有效的整合各專業(yè)之間的工作,利用同一個模型完成各自任務(wù),避免重復(fù)建模,同時也增加各專業(yè)之間的兼容性和協(xié)調(diào)性(見圖3.2)。
3.2基于BIM的綠色建筑設(shè)計具體內(nèi)容
基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計具體內(nèi)容主要有以下幾個方面:
3.2.1場地設(shè)計與規(guī)劃布局
利用BIM模型數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),對場地條件、氣候情況、景觀條件等進(jìn)行綜合分析,充分利用土地資源,對建筑進(jìn)行整體布局。以結(jié)合環(huán)境氣候為原則,對日照、通風(fēng)、景觀、場地等因素加以模擬分析,從整體上優(yōu)化建筑布局、建筑體量、道路關(guān)系、景觀系統(tǒng)。
3.2.2建筑物理環(huán)境分析與設(shè)計
(1)光環(huán)境分析與設(shè)計
基于BIM建筑模型以及當(dāng)?shù)厝照諗?shù)據(jù),真實模擬出全年建筑陰影遮擋關(guān)系、建筑各處 日照時間,動態(tài)可視化的顯示出任意時間任意點的日照效果及遮擋關(guān)系,再結(jié)合當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)規(guī)范,進(jìn)行合理優(yōu)化調(diào)整。同時,對有需要的部分進(jìn)行遮陽設(shè)計分析,確定遮陽形式、構(gòu)件尺寸及遮陽效果。
利用BIM技術(shù)采集到的日照條件、周邊環(huán)境關(guān)系、房間自身信息等,可分析計算出任意房間的天然采光效果。再根據(jù)分析結(jié)果,以及照明的相關(guān)規(guī)范,進(jìn)行輔助照明設(shè)計。通過輸入照明設(shè)備的相關(guān)信息,合理布置,仿真模擬出房間內(nèi)部的光環(huán)境情況,并對照明能耗進(jìn)行監(jiān)控。這對綠色建筑設(shè)計開窗位置、尺寸的確定,照明設(shè)備的選擇與設(shè)置有很大的輔助作用。
(2)風(fēng)環(huán)境分析與設(shè)計
根據(jù)BIM建筑信息模型及風(fēng)環(huán)境數(shù)據(jù),全面把握當(dāng)?shù)貧饬饔绊憽⒅苓叚h(huán)境影響、場地內(nèi)建筑形式自身影響等多方面因素,對建筑室內(nèi)外任意區(qū)域進(jìn)行通風(fēng)模擬,直觀反映出各點風(fēng)溫、風(fēng)速、風(fēng)頻、風(fēng)向、空氣污染指數(shù)等數(shù)據(jù),再根據(jù)功能需求和人體舒適度綜合考慮,合理利用風(fēng)環(huán)境,體現(xiàn)綠色建筑以人為本,同時減少設(shè)備負(fù)荷。
(3)熱環(huán)境分析與設(shè)計
綠色建筑設(shè)計以人為本,基于人體舒適度的室內(nèi)熱環(huán)境控制是其重要部分。利用BIM模型數(shù)據(jù)基礎(chǔ),進(jìn)行室內(nèi)熱環(huán)境分析,準(zhǔn)確顯示出室內(nèi)溫濕度、焓濕量等于人體舒適度之間關(guān)系,再通過設(shè)備介入,計算得出最終室內(nèi)環(huán)境舒適度。
(4)聲環(huán)境分析與設(shè)計
基于BIM建筑信息模型,確定聲源信息和聲環(huán)境。以可視化的方式,動態(tài)模擬出包括混響時間、聲學(xué)響應(yīng)、關(guān)聯(lián)聲波線等進(jìn)行分析,以優(yōu)化廳堂等的室內(nèi)聲場的設(shè)計。通過可視化結(jié)果可直觀的顯示出聲場的均勻度、聲音傳播方向及折射和衰減的效果。同時,利用BIM模型,還可對周邊的噪聲污染程度進(jìn)行模擬,并從設(shè)計的角度合理布局,增加防噪措施等有效減少噪聲的干擾。
3.2.3能耗與成本控制及優(yōu)化
(1)太陽輻射與太陽能利用
結(jié)合BIM建筑信息模型數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù),分析得出任一點的太陽輻射量,利用主動或被動的方式控制太陽輻射量,減少設(shè)備負(fù)荷。同時利用各種太陽能采集技術(shù),通過不同方式、設(shè)備的選擇,分析輻射量與太陽能利用率的關(guān)系,最大化合理利用可再生能源。
(2)節(jié)能負(fù)荷與能源消耗
節(jié)能是綠色建筑設(shè)計的重要特點之一,通過BIM技術(shù)對節(jié)能效果進(jìn)行定量分析,準(zhǔn)確計算出各種設(shè)備負(fù)荷、能源消耗。通過數(shù)據(jù)反饋,從設(shè)計的角度優(yōu)化改善節(jié)能技術(shù),并及時進(jìn)行再次計算,以定量的方式最終確定設(shè)備在運行過程中的能源消耗量和費用。
(3)材料選擇與建筑造價
在綠色建筑設(shè)計過程當(dāng)中,應(yīng)充分考慮到材料的利用和造價的控制,實現(xiàn)綠色建筑節(jié)材的目標(biāo)。運用BIM技術(shù),各種建筑材料的相關(guān)信息都一目了然,可嚴(yán)格控制材料的選用和成本,減少不必要的浪費。
3.2.4其他方面優(yōu)化設(shè)計
(1)雨水采集與利用
結(jié)合各地降雨數(shù)據(jù),建立完整數(shù)據(jù)庫,作為雨水采集的基礎(chǔ)依據(jù)。利用BIM技術(shù)對不同雨水采集方式、地形地貌特點等加以綜合分析,計算得出集雨量,再通過相關(guān)設(shè)備,達(dá)到對雨水的有效利用[7]。同時,通過BIM還可監(jiān)控相關(guān)設(shè)施在運營階段的運行情況。
(2)綠化環(huán)境設(shè)計與分析
綠化環(huán)境設(shè)計也是綠色建筑設(shè)計的重要組成部分。通過BIM技術(shù),可分析出綠色植物對環(huán)境帶來的生態(tài)優(yōu)化效果,這直接影響了相關(guān)區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度、日照、空氣質(zhì)量、噪聲干擾等與綠色建筑設(shè)計息息相關(guān)的物理指標(biāo)[6]。
4.結(jié)語
BIM技術(shù)與綠色建筑設(shè)計已經(jīng)成為當(dāng)前建筑行業(yè)發(fā)展的必然趨勢,準(zhǔn)確把握兩者特點,并有效的利用BIM技術(shù)參與綠色建筑設(shè)計,可綜合各方面信息,提供全面準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)支持,成為設(shè)計過程的基礎(chǔ)和依據(jù)。通過分析計算,對有效利用土地、材料、氣候環(huán)境等提供強有力的技術(shù)支撐,對真正實現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)?!本哂泻軓姷默F(xiàn)實意義。隨著我國綠色建筑事業(yè)的大規(guī)模發(fā)展和相關(guān)規(guī)范的不斷完善,對綠色建筑設(shè)計也提出新的要求,BIM技術(shù)引導(dǎo)的高效的、準(zhǔn)確的、統(tǒng)一的建筑設(shè)計方法必將大行其道。而隨著BIM技術(shù)在我國的研究和應(yīng)用的不斷深入,也必將對綠色建筑設(shè)計產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
參考文獻(xiàn)
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1.關(guān)注室內(nèi)空氣品質(zhì) 二十世紀(jì)七十年代的全球性能源危機(jī),使制冷空調(diào)系統(tǒng)這一能源消耗大戶面臨嚴(yán)峻考驗,節(jié)能降耗成為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)時空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施之一就是減少入室新風(fēng)量,但這一措施使室內(nèi)空氣品質(zhì)受到影響,為了降低空調(diào)能耗,人們一方面提高建筑物的氣密性和熱絕緣性,同時降低室內(nèi)最小新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn),導(dǎo)致室內(nèi)有害污染物由于得不到新風(fēng)稀釋而濃度提高,以致長期在室內(nèi)工作的人們,出現(xiàn)頭暈、惡心、胸悶、乏力、皮膚干燥、嗜睡、煩躁等癥狀,統(tǒng)稱為“病態(tài)建筑綜合癥”。由于室內(nèi)空氣品質(zhì)下降,造成工作效率低下。
現(xiàn)代人生活和工作形態(tài)發(fā)生了變化,據(jù)統(tǒng)計,在辦公室工作的人們有80%的時間處于室內(nèi),30%以上的時間處于辦公室,而室內(nèi)某些污染物濃度又超過室外,人們開始認(rèn)識到高品質(zhì)的空氣是室內(nèi)人員健康的保障,因此對室內(nèi)空氣品質(zhì)的關(guān)心和警覺日益增強。二十世紀(jì)八十年代以來,制冷空調(diào)步入一個新的發(fā)展階段,新階段的標(biāo)志之一就是由舒適性空調(diào)向健康空調(diào)的變革。室內(nèi)空氣品質(zhì)已成為現(xiàn)代建筑科學(xué)的前沿研究課題,它涉及醫(yī)學(xué)衛(wèi)生、建筑環(huán)境工程、建筑設(shè)計等多方面,該研究的目的是創(chuàng)造一種衛(wèi)生、健康、舒適的室內(nèi)環(huán)境。
2.提高空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)效率 在很多的空調(diào)房間中,所提供的室外空氣為30 m3/(h·p)左右,其中只有約0.1 L/(s·p) 即約1%的新風(fēng)被人體吸入[1],而其余的99%并沒有得到利用,浪費是很大的。根據(jù)通常的工程實踐,清潔空氣和與污染物的充分混合似乎是理想的,通過置換通風(fēng)系統(tǒng),使通風(fēng)效率稍有提高。處于辦公室的工作人員在呼吸著曾在其他人肺中、又被室內(nèi)產(chǎn)生的生物排放物和其它污染物所污染的室內(nèi)空氣。個體化全新風(fēng)空調(diào)送風(fēng)就是要為每一位室內(nèi)人員提供未受室內(nèi)污染源污染的室外清潔空氣。新鮮空氣可以直接送到人的呼吸區(qū)以使人體吸入的空氣盡可能不受周圍環(huán)境的污染,以保證較高的空氣品質(zhì);同時通過調(diào)節(jié)空調(diào)送風(fēng)末端裝置的風(fēng)量,調(diào)節(jié)此局部區(qū)域的冷卻或加熱,能夠達(dá)到每一個工作人員感覺滿意的熱環(huán)境條件。由此可設(shè)想到,在負(fù)荷較小的辦公室空調(diào)中采用全新風(fēng)局部空調(diào)方式,進(jìn)一步提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。
3.個體化全新風(fēng)局部空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng) 個體化新風(fēng)系統(tǒng)將滿足人體衛(wèi)生要求的新風(fēng)(例如)經(jīng)過處理后直接送到個人的呼吸區(qū)域[2],新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)被處理到室內(nèi)空調(diào)計算溫度,新風(fēng)不負(fù)擔(dān)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷,室內(nèi)負(fù)荷由室內(nèi)末端裝置(風(fēng)機(jī)盤管等)來承擔(dān)。末端裝置的使用使得處于回流區(qū)的人員呼吸著新風(fēng)與回風(fēng)混合的空氣,回風(fēng)的空氣品質(zhì)難以得到保證??紤]到辦公室的空調(diào)負(fù)荷比較小,辦公室內(nèi)局部的空調(diào)負(fù)荷更小,適當(dāng)加大新風(fēng)量,以空調(diào)新風(fēng)的送風(fēng)氣流既覆蓋個人呼吸區(qū),此送風(fēng)氣流擔(dān)負(fù)個體區(qū)域內(nèi)的空調(diào)負(fù)荷,節(jié)約能量。
此方式空調(diào)送風(fēng)首先涉及的是人體的吹風(fēng)感,必須控制局部送風(fēng)風(fēng)口的氣流速度[3],同時提高夏季局部空調(diào)的送風(fēng)溫度(20-22)??照{(diào)的氣流組織是上送側(cè)排,新風(fēng)風(fēng)管置于吊頂上方,用伸縮型圓形軟管與風(fēng)道底部相連,在此垂直的伸縮型圓形風(fēng)管下端安裝帶有調(diào)節(jié)閥的圓形風(fēng)口,閥的開度可進(jìn)行個人調(diào)節(jié)。圓形風(fēng)口距離地面的高度為2.8-3.2米,讓全新風(fēng)空調(diào)送風(fēng)直接送到人體呼吸區(qū)。對于單張放置的辦公桌,噴口送風(fēng)口置于辦公桌中心的上方,每個辦公人員的送風(fēng)量為70,圓形鳳口的直徑可取為20厘米,風(fēng)口的氣流速度約為;對于面對面放置的辦公桌,風(fēng)口置于兩張辦公桌交界處的上方,該圓形鳳口的直徑可取為27厘米,每個風(fēng)口的風(fēng)量約為。
室內(nèi)氣流是影響人體熱舒適的重要因素,研究分析室內(nèi)氣流組織的傳統(tǒng)方法是利用射流原理進(jìn)行分析和預(yù)測,或利用相似性原理進(jìn)行實物模型試驗。受實驗條件或?qū)嶒灲?jīng)費等的限制, 同時由于計算機(jī)及計算技術(shù)的發(fā)展,計算流體動力學(xué) (CFD)技術(shù)已成為室內(nèi)氣流組織分析預(yù)測的有效工具。為了預(yù)測辦公桌面附近的氣流速度場,這里運用英國著名學(xué)者SPALDING等人開發(fā)的PHOENICS計算流體軟件進(jìn)行計算機(jī)數(shù)值模擬,該軟件具有較好的可視化功能,它包括幾何物體可視化、區(qū)域劃分的可視化和計算結(jié)果的可視化,該軟件通過虛擬現(xiàn)實工具來實現(xiàn)上述數(shù)值模擬內(nèi)容的可視化。模擬的對象是個體送風(fēng)的氣流流場,在一個長、寬、高分別為的室內(nèi)頂部設(shè)有一個直徑為30厘米的圓形噴口風(fēng)口,風(fēng)口的送風(fēng)速度為0.7m/s,在風(fēng)口的下方設(shè)置一個的臺板,以此模擬相鄰放置的兩張辦公桌面,桌面高度0.9米,風(fēng)口距離地面2.8米,風(fēng)口與桌面的間距為1.9米,空調(diào)排風(fēng)是側(cè)面排風(fēng),如圖1所示。數(shù)值模擬顯示射流的核心速度在距風(fēng)口1.2米處消失,即自由射流起始段長度為1.2米,主體段長度為0.7米,桌面處的氣流速度為0.2-0.3m/s,如圖2所示。模擬結(jié)果的可視化圖面見圖3。該氣流速度能夠滿足舒適性要求。該送風(fēng)系統(tǒng)中空氣處理單元(表冷器)的風(fēng)量是介于新風(fēng)機(jī)和空調(diào)箱之間,相應(yīng)的參數(shù)和能耗需要設(shè)計和計算。
4.個體化全新風(fēng)局部空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的能量分析 夏季空調(diào)風(fēng)口的送風(fēng)溫度為20,相對濕度為80%,送風(fēng)氣流的焓值為;室內(nèi)局部空調(diào)區(qū)域計算溫度為26,相對濕度為60%,室內(nèi)空氣的 焓值為,由上述兩者的焓差計算得每小時每立方米流量送風(fēng)可負(fù)擔(dān)2.73瓦冷負(fù)荷。70的風(fēng)量可負(fù)擔(dān)191瓦的冷負(fù)荷。以某一層600平方米的辦公室為例,取辦公室人均占地6平方米,辦公室內(nèi)人員數(shù)為100人,新風(fēng)量為7000。因采用局部空調(diào)方式,空調(diào)送風(fēng)可以只考慮人體散熱的冷負(fù)荷,人體散熱取150瓦/人,送風(fēng)氣流可擔(dān)負(fù)的負(fù)荷191瓦大于人體散熱量150瓦。因此,夏季個體化全新風(fēng)局部空調(diào)送風(fēng)可使局部區(qū)域達(dá)到設(shè)計要求。
夏季個體化全新風(fēng)局部空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)中,需要對新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行熱工設(shè)計[4]。為了便于說明問題,這里選用數(shù)據(jù)資料較全的JW型表冷器。
室外氣象參數(shù)取蘇州地區(qū),,,,,;
送風(fēng)參數(shù)為,,,,。
,。
熱交換效率:
選用JW型4排表冷器,設(shè)迎面風(fēng)速:
迎風(fēng)面積:
選擇JW10-4型表冷器,其迎風(fēng)面積為:
每排散熱面積:
通水?dāng)嗝娣e:
迎面風(fēng)速:
析濕系數(shù):; 水流速度取
水流量:;
傳熱系數(shù):
傳熱單元數(shù):
熱容比: 設(shè)備的熱交換效率:
冷凍水初溫:
冷凍水終溫:
冷凍水的處、終溫度與冷凍機(jī)的進(jìn)、回水溫相近。
7攝氏度冷凍水量:
所需冷凍水量與表冷器計算所設(shè)的水量19.0(T/h)相近.
新風(fēng)機(jī)冷量:
單位面積消耗冷量:
上述分析計算為全新風(fēng)個人空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的可行性分析提供了數(shù)值參考依據(jù),空氣處理單元選擇4排管表冷器,運行時取相應(yīng)的額定風(fēng)量,迎面風(fēng)速為2m/s。通常辦公室的冷負(fù)荷指標(biāo)約為100W/m2,本例計算的冷負(fù)荷指標(biāo)為165 W/m2,冷負(fù)荷有所增加,其增加的幅度能夠被用戶接受,這是為提高室內(nèi)空氣品質(zhì)而需付出的代價。新風(fēng)空氣處理設(shè)備可采用變風(fēng)量(VAV)系統(tǒng),這有利于節(jié)能和舒適性。
5.結(jié)束語 空調(diào)系統(tǒng)在提供室內(nèi)較舒適的熱濕環(huán)境的同時應(yīng)以合適的氣流組織提高工作區(qū)域的空氣品質(zhì),辦公室空調(diào)系統(tǒng)常用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng),該系統(tǒng)有其一定的優(yōu)越性,但風(fēng)機(jī)盤管的循環(huán)風(fēng)無法改善工作區(qū)的空氣品質(zhì)。在抗擊“非典”的過程中,我們看到空調(diào)回風(fēng)對空氣品質(zhì)和病原的控制是不利的,有關(guān)專家對已有空調(diào)系統(tǒng)的運行提出了新的要求,有些場所為獲得較佳的空氣品質(zhì)而停止運行空調(diào)系統(tǒng),將室內(nèi)的門、窗打開,此時將無法保證室內(nèi)的熱濕舒適性,個體全新風(fēng)空調(diào)送風(fēng)可以改善辦公室的空氣品質(zhì),風(fēng)系統(tǒng)采用配有自動控制的變風(fēng)量裝置將具有更佳的節(jié)能效果,兼顧舒適、健康和節(jié)能。
參考文獻(xiàn) [1]沈晉明.生物氣候與空氣調(diào)節(jié),上海城市建筑學(xué)院學(xué)報,1988,(4):P23~29.
中圖分類號:TP273 文章編號:1009-2374(2016)04-0076-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2016.04.039
水泥是我國主要高耗能行業(yè)之一,占全國能源消耗總量的7%。在水泥企業(yè)中能耗成本占生產(chǎn)成本近40%~70%,與國際先進(jìn)水平相比,主要單位產(chǎn)品能耗指標(biāo)目前仍普遍高15%~20%。主要存在的問題為能源利用效率低、節(jié)能改造沒有達(dá)到預(yù)期效果,能效管理信息化、智能化等“兩化”水平低,能效分析手段不夠豐富,能效管理平臺與節(jié)能改造沒有形成一個有效的融合。因此需要一個能夠針對水泥行業(yè)的、能夠涵蓋能效管理全方位的能效管理系統(tǒng)解決方案。
1 能效管理方案綜述
本方案立足于水泥行業(yè)能效管理現(xiàn)狀,通過添加或優(yōu)化煤、電、油的能源數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控子系統(tǒng),實現(xiàn)從廠區(qū)、水泥生產(chǎn)線、生產(chǎn)工藝到磨主電機(jī)等高能耗設(shè)備的四級能耗監(jiān)控,達(dá)到能耗過程的透明化、可視化;在監(jiān)控系統(tǒng)之上添加專業(yè)的基于大數(shù)據(jù)的能效管理及分析平臺,用于實現(xiàn)能效大數(shù)據(jù)的全面分析與管理,建立能夠反映具體能效水平的能耗指標(biāo)評價體系,旨在解決目前企業(yè)能效管理方面存在數(shù)據(jù)實時性不高、能源管控不到位、能源優(yōu)化調(diào)度不完善、能效管理與分析不深入、系統(tǒng)功能單一等問題,提高企業(yè)節(jié)能降耗的技術(shù)水平和創(chuàng)新能力,提升企業(yè)管理的信息化、智能化水平;根據(jù)能效管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)分析做支撐進(jìn)行有效的能源優(yōu)化及更切合實際的節(jié)能改造,最終形成一個如良性且閉環(huán)的能效管理體系,使企業(yè)達(dá)到節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本、提高競爭力的目的。
2 能效管理方案實現(xiàn)
該方案的整體功能由數(shù)據(jù)采集及控制層、能效監(jiān)控層、能效數(shù)據(jù)分析層三部分來實現(xiàn)。
2.1 數(shù)據(jù)采集及控制層
2.1.1 數(shù)據(jù)采集部分。用于對能效管理相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集,包括原料破碎、生料制備、熟料鍛燒、水泥制成等生產(chǎn)工序類的相關(guān)工藝參數(shù)以及包括生活區(qū)、廠房等耗能對象的能源類相關(guān)參數(shù)。概括為以下三類:
工藝參數(shù)類:包括各主要工序環(huán)節(jié)的溫度、壓力、濕度、含塵濃度、氣體成分等,如窯尾預(yù)熱器一級旋風(fēng)筒出口含塵濃度和氣體成分在線檢測、窯頭窯尾余熱利用溫度和氣體流量在線監(jiān)測、回轉(zhuǎn)窯溫度在線監(jiān)測、水泥磨內(nèi)溫度和濕度在線監(jiān)測、磨輥溫度在線監(jiān)測等。
質(zhì)量參數(shù)類:包括各類原燃料成分、生料成分的檢測。石灰石等各主要原料的成分檢測、生料分析、煤質(zhì)分析等。
能源使用類:包括煤、電、水、氣的計量,此部分作為能效管理系統(tǒng)最重要的采集內(nèi)容,范圍覆蓋廠區(qū)、水泥生產(chǎn)線、各工序和重點能耗設(shè)備的四級能耗計量。其中電量的采集在能源類占的比重最大,計量點分布廣泛,主要包括以下三個子系統(tǒng)的計量內(nèi)容:
第一,供配電系統(tǒng)。包括總降站及各生產(chǎn)線電力室的進(jìn)線、重要出線、饋線且含低壓側(cè)損耗部分,實現(xiàn)區(qū)域用電、產(chǎn)品線用電、工序用電及設(shè)備端用電的四級監(jiān)控。從原料破碎、“兩磨一燒”到包裝發(fā)運的每一個工藝環(huán)節(jié)以及從石灰石破碎機(jī),循環(huán)風(fēng)機(jī)、磨主電機(jī)到熟料皮帶機(jī)等每一個高耗能生產(chǎn)設(shè)備,都做到逐級有序的計量與監(jiān)測。主要監(jiān)測數(shù)據(jù)包括電度量、三相電壓、三相電流、功率、頻率、功率因數(shù)等參數(shù)。對于重要負(fù)荷會添加電能質(zhì)量監(jiān)測儀進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)視,可以及時發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問題,并對供電設(shè)備遙信信號、報警信號進(jìn)行采集,實現(xiàn)設(shè)備運行的透明化。
第二,空調(diào)系統(tǒng)。對水泥廠空調(diào)站的鍋爐、泵、冷卻塔、空調(diào)等高耗能設(shè)備進(jìn)行電度量及設(shè)備運行狀態(tài)的采集,做到實時監(jiān)控,并采集電機(jī)的電流、電壓、功率、諧波等數(shù)據(jù),分析電機(jī)的運行情況是否正常,及時改善電機(jī)的運行狀態(tài)。
第三,壓縮空氣。采集空壓機(jī)設(shè)備的電度量、報警信息及設(shè)備運行狀態(tài),對空壓機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程實時監(jiān)控,能夠控制電機(jī)的啟停,采集電機(jī)的電流、電壓、功率、諧波等數(shù)據(jù),分析電機(jī)的運行的情況是否正常,及時改善電機(jī)的運行狀態(tài)。
2.1.2 智能控制及能效優(yōu)化部分。增加智能總控單元、就地顯示單元、變頻調(diào)速單元、電能質(zhì)量提升單元、余熱利用等成套設(shè)備,并與上層能效監(jiān)控及分析系統(tǒng)相結(jié)合,通過對影響用能負(fù)荷參數(shù)的自動采集、傳輸、存儲、匯總和分析,及時調(diào)整和優(yōu)化供能系統(tǒng)的運行,實現(xiàn)智能起停機(jī)、負(fù)荷分配、按需供能、提升供能質(zhì)量、設(shè)備運行調(diào)節(jié)、余熱發(fā)電等功能,并最終達(dá)到用能優(yōu)化、降低能耗。主要包括以下三個實現(xiàn)模塊:
第一,供配電系統(tǒng)。對于負(fù)載變化較大的高壓電機(jī),比如原料磨的循環(huán)風(fēng)機(jī)、磨主電機(jī)等,根據(jù)設(shè)備的負(fù)荷變化及運行工況進(jìn)行變頻改造,提升用電效率,并關(guān)注低壓側(cè)的電機(jī)的負(fù)載情況,低壓變頻改造價格低、投資回收期短且節(jié)能效果明顯,應(yīng)優(yōu)先考慮。
第二,電能質(zhì)量提升。部分10kV高壓設(shè)備如水泥磨、破碎機(jī)的沖擊負(fù)荷高,電壓波動范圍大,應(yīng)采用響應(yīng)時間較快的無功補償裝置,做到無功補償動態(tài)響應(yīng),改善廠內(nèi)電能質(zhì)量,提高功率因數(shù)。并覆蓋低壓側(cè)變壓器與用電設(shè)備的無功補償,盡量做到就地補償,做好功率因數(shù)和無功補償實時監(jiān)控工作,減少電能損耗。
第三,智能控制。采用智能控制單元PLC+人機(jī)界面的控制技術(shù),根據(jù)用戶實際情況自動設(shè)置設(shè)備開機(jī)時間,并進(jìn)行動態(tài)調(diào)節(jié)動力設(shè)備的輸出,保證空調(diào)系統(tǒng)等隨時處于最佳運行狀態(tài),減少設(shè)備機(jī)械損耗,減少維護(hù)量,延長系統(tǒng)壽命。
2.2 能效監(jiān)控層
能效監(jiān)控中心作為整個方案成果的重要展示平臺,由能源流監(jiān)控工作站、生產(chǎn)工藝流監(jiān)控工作站、供配電監(jiān)控工作站、動力系統(tǒng)監(jiān)控工作站、建筑能耗監(jiān)控工作站等多個分項分類的能源監(jiān)控工作站以及工業(yè)庫、服務(wù)器、大屏幕系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施組成。通過對生產(chǎn)運行各個環(huán)節(jié)的能源介質(zhì)(包括電、煤、水、汽等)的采集、存儲、統(tǒng)計,能夠在線監(jiān)測整個企業(yè)的生產(chǎn)能耗動態(tài)過程,實現(xiàn)能源消耗過程的透明化、可視化,并通過總控單元和監(jiān)控系統(tǒng)的邏輯控制功能對工藝和設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)和過程控制,最終實現(xiàn)能源監(jiān)控運行的信息化、智能化。
2.3 能效數(shù)據(jù)分析層
能效數(shù)據(jù)分析層是在能效監(jiān)控層之上,根據(jù)水泥行業(yè)的業(yè)務(wù)特點和應(yīng)用場景,為了滿足該行業(yè)不同用戶的客制化需求,采用了分層組件式軟件架構(gòu)模式,專門服務(wù)于能效大數(shù)據(jù)分析和能效管理的Portal平臺。
能效分析系統(tǒng)用于對能效監(jiān)控系統(tǒng)所采集的各種能效數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的更深層次的多維度分析,掌握能源消耗的數(shù)量與構(gòu)成、分布與流向,通過多種類比找出企業(yè)用能中存在的問題與不足,查清企業(yè)節(jié)能潛力。通過制定能源計劃、能源實績管理、產(chǎn)品單耗管理、能源成本管理、對標(biāo)管理、能效分析等功能,建立企業(yè)的用能考核管理體系,并服務(wù)于能源審計和節(jié)能改造項目,為企業(yè)相關(guān)的節(jié)能項目提供數(shù)據(jù)及理論支撐,形成一個閉環(huán)的能效管理體系,最終達(dá)到持續(xù)改善企業(yè)用能環(huán)境,為企業(yè)提供更好的產(chǎn)品附加值。
3 能效管理方案應(yīng)用
四川某大型水泥廠擁有三條日產(chǎn)5000噸的熟料新型干法生產(chǎn)線,年產(chǎn)水泥600萬噸,該廠是典型的用能大戶,煤、電、水的費用合計占總成本的70%,能效管理很粗放,只具備較完善的一級計量,二級和三級計量都有很大的補充空間,且沒有專門的能效管理系統(tǒng),沒有形成有效的能耗監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析,不能為企業(yè)的節(jié)能改造和實施方案提供科學(xué)合理的技術(shù)支撐,因此該企業(yè)所具備的節(jié)能空間和技改方案并沒有最終的確認(rèn)和執(zhí)行。
基于此,采用上述的水泥行業(yè)能效管理方案,首先建立一個完善的涵蓋能源采集、控制、監(jiān)控及能效分析于一體的能效監(jiān)控分析平臺,滿足該企業(yè)能效管理的可視化、信息化、智能化,能夠?qū)崿F(xiàn)多維度的能效分析及能效閉環(huán)管理功能。然后通過能效管理系統(tǒng)提供的精細(xì)化的數(shù)據(jù)支撐和能效分析結(jié)果,再與其他能源診斷技術(shù)相結(jié)合,確認(rèn)該企業(yè)主要的能耗問題表現(xiàn)在變壓器負(fù)載率不高、窯尾高溫風(fēng)機(jī)和窯頭排風(fēng)機(jī)負(fù)載率較低、磨機(jī)風(fēng)機(jī)未處于經(jīng)濟(jì)運行狀態(tài)、部分高壓風(fēng)機(jī)(如原料磨的循環(huán)風(fēng)機(jī))未進(jìn)行變頻改造、電能質(zhì)量低、低壓側(cè)損耗高等情況。
針對上述問題采取了配電變壓器的淘汰更新、高效電動機(jī)的更換、電動機(jī)變頻改造、建立平衡與優(yōu)化分析系統(tǒng)、優(yōu)化相關(guān)水泥生產(chǎn)控制系統(tǒng)、添加無功補償系統(tǒng)等一系列節(jié)能改造措施,為企業(yè)帶來較大的節(jié)能效果。表1為其中的第3號生產(chǎn)線經(jīng)過節(jié)能改造措施后一年所帶來的經(jīng)濟(jì)及社會效益:
中圖分類號:TU2文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
近些年來,我國的社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,極大的帶動了建筑工程行業(yè)的迅速增長。尤其是在住宅建筑方面,隨著城市人口的不斷增加,其住宅建筑也越來越向舒適、高層、智能、環(huán)保、美觀等現(xiàn)代化、科技化方向發(fā)展,這也使得建筑施工的工程內(nèi)容、技術(shù)要求和資料信息越來越繁雜[1]。而BIM技術(shù)正是基于這一行業(yè)現(xiàn)狀發(fā)展起來的,并越來越廣泛的應(yīng)用于各類建筑工程當(dāng)中,不僅極大的減輕了設(shè)計人員的任務(wù)量,也有效提升了建筑設(shè)計的效率和質(zhì)量。下面,文章就BIM技術(shù)以及其在住宅建筑設(shè)計的具體應(yīng)用進(jìn)行簡單的分析和探討。
一、BIM技術(shù)的概述
1、BIM技術(shù)的定義
BIM是Building Information Model的簡稱,中文譯為建筑信息模型。它是二十世紀(jì)末美國建筑與計算機(jī)博士查克?伊斯曼所提出的[2],其涵義主要指的是將各種建筑幾何模型的功能、信息、性能等進(jìn)行綜合、統(tǒng)一的整合建模,且包括工程項目在設(shè)計、施工、使用等過程中的全部信息的一種建筑模型。如:建筑分析、方案設(shè)計、施工圖預(yù)算、施工進(jìn)度、運作建造、管理維護(hù)等等[3]。
2、BIM技術(shù)的實施原理
BIM 技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用原理即是利用CAD 技術(shù),將建筑工程的各階段、各環(huán)節(jié)中的全部信息進(jìn)行數(shù)字描述,并將其全部存儲于同一個電子模型當(dāng)中進(jìn)行統(tǒng)一的計算、統(tǒng)籌和調(diào)閱[4]。
3、BIM技術(shù)的優(yōu)勢
在建筑工程的設(shè)計建造中,應(yīng)用BIM技術(shù)能夠有效的整合工程項目在研究決策階段、圖紙設(shè)計階段、施工驗收階段、使用維護(hù)階段以及銷毀階段的各類資料信息,并進(jìn)行統(tǒng)一、科學(xué)、有效的運算、規(guī)劃和設(shè)計,使工程的各個階段情況均能在3D模型中得到準(zhǔn)確、完整、切實的體現(xiàn),加強了對繁雜信息的運作處理,明確了各環(huán)節(jié)的分工協(xié)作,提高了建筑工程統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的效果和設(shè)計施工的質(zhì)量,從而更好的提高了工程設(shè)計建造的效率和水平[5]。
二、BIM技術(shù)在住宅建筑設(shè)計中的應(yīng)用
1、住宅建筑設(shè)計的現(xiàn)狀
目前,我國住宅建筑在設(shè)計方面主要存在以下幾個方面的不足,具體表現(xiàn)為:1)缺乏健全的法律法規(guī)和政策體系;2)缺乏系統(tǒng)、規(guī)范的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)體系;3)設(shè)計規(guī)劃技術(shù)體系的高、新科技性嚴(yán)重缺乏;4)綠色節(jié)能住宅的設(shè)計意識嚴(yán)重不足;5)相關(guān)設(shè)計新技術(shù)、新科技的交流推廣平臺嚴(yán)重不足;6)城市中能源結(jié)構(gòu)的分布缺乏合理性和科學(xué)性;7)缺乏嚴(yán)密、有效的行政監(jiān)管機(jī)制。
2、BIM技術(shù)的應(yīng)用實施
目前,在我國的住宅建筑設(shè)計中,對BIM技術(shù)的應(yīng)用實施主要表現(xiàn)在三大方面,具體包括有:
1)建筑空間規(guī)劃方面的應(yīng)用實施
一般來講,住宅建筑的空間特征主要包括三點,即交通流線、住宅造型以及周圍景觀。因而,在應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行空間設(shè)計規(guī)劃時,要運用3D可視度分析法以及地形分析法對住宅建筑的交通流線、外觀造型以及周圍景觀進(jìn)行科學(xué)、綜合、統(tǒng)一的設(shè)計。設(shè)計人員要實現(xiàn)勘察好施工現(xiàn)場的詳細(xì)地形,并在此基礎(chǔ)上借助相應(yīng)的分析軟件對土層結(jié)構(gòu)、起伏變化、承重情況以及與住宅間的體量關(guān)系進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確的分析判斷,規(guī)劃和確定住宅外部的環(huán)境規(guī)劃,從而為住宅建筑的整體3D信息模型的構(gòu)建奠定科學(xué)、良好、正確的基礎(chǔ)。簡單來說,BIM技術(shù)對住宅建筑的空間規(guī)劃步驟和內(nèi)容為:地形分析和3D可視化分析(室內(nèi)視野分析、規(guī)劃可視度分析、道路可視度分析等)。
2)建筑節(jié)能環(huán)保方面的應(yīng)用實施
隨著社會環(huán)保意識的不斷加強,人們對住宅建筑也增加了綠色、節(jié)能、低碳、環(huán)保方面的要求,因而,在利用BIM 技術(shù)進(jìn)行住宅建筑設(shè)計時,必須要著重突出節(jié)能、低碳的設(shè)計理念,加強節(jié)能技術(shù)的設(shè)計應(yīng)用。通常情況下,住宅建筑BIM模型的節(jié)能設(shè)計方法主要可以從三個方面來實現(xiàn):①單體節(jié)能,即在整個建筑中大量的運用現(xiàn)代節(jié)能科技,將建筑物室內(nèi)室外的各方面信息數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整合,并按照特定程序進(jìn)行模擬設(shè)置,使之形成一個系統(tǒng)、循環(huán)、綜合的智能節(jié)能體系,包括充分利用太陽能、墻體儲能、被動式致涼、噴淋屋面、綠化降溫等等;②總平面節(jié)能,即利用相關(guān)分析軟件對住宅建筑的實際外部環(huán)境進(jìn)行智能分析和預(yù)測,并進(jìn)行建筑平面設(shè)計的調(diào)整,以達(dá)到節(jié)能效果。如:規(guī)避風(fēng)影區(qū)、開敞南空間、植土降溫、規(guī)避惡性風(fēng)流、充分利用樹木屏障效應(yīng)等;③基地規(guī)劃設(shè)計節(jié)能,即在BIM模型中導(dǎo)入相應(yīng)的環(huán)境分析軟件(如GBS軟件等),通過對住宅周圍的陽光、風(fēng)向、氣溫、樹木等環(huán)境信息進(jìn)行智能定位,模擬和設(shè)計出最佳的節(jié)能、低耗方案。
3)建筑模型構(gòu)件制作方面的應(yīng)用實施
在建筑信息模型中,模型構(gòu)件是保證其構(gòu)建成功的基礎(chǔ)和前提條件,因此,設(shè)計人員在運用BIM技術(shù)進(jìn)行設(shè)計時,要對各類建筑模型構(gòu)件進(jìn)行正確、精準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化轉(zhuǎn)變,實現(xiàn)從傳統(tǒng)三維建模到信息建模的優(yōu)化發(fā)展。目前,BIM技術(shù)對建筑模型構(gòu)件制作的設(shè)計主要采用參數(shù)化模型技術(shù),即將住宅建筑的體系結(jié)構(gòu)按照不同的功能和性質(zhì)劃分為不同的模型圖元(視圖圖元、模型圖元、注釋符號圖元),而后分別對各類圖元進(jìn)行全面、詳細(xì)、正確的參數(shù)設(shè)置(包括結(jié)構(gòu)參數(shù)、材質(zhì)參數(shù)、標(biāo)高參數(shù)、施工參數(shù)等等),并結(jié)構(gòu)住宅建筑項目的實際施工情況進(jìn)行及時的參數(shù)修正,從而有效構(gòu)建起建筑工程的給類整體圖形信息(如住宅三維視圖、樓頂平視圖、樓層剖面圖等),并明確各種非圖形信息(如荷載標(biāo)注、尺寸標(biāo)注、符號、文字標(biāo)注等),使住宅建筑的構(gòu)造設(shè)計更加趨于立體化、直觀化和真實化,進(jìn)而更加保障和提高住宅建筑整體設(shè)計的切實性和質(zhì)量性。
結(jié)語:
BIM技術(shù)是一種新型的高科技建筑建模方法,在住宅建筑的設(shè)計過程中,設(shè)計人員要積極的利用BIM技術(shù)進(jìn)行建模,充分發(fā)揮BIM模型在整個建筑設(shè)計中的優(yōu)勢,簡化和優(yōu)化設(shè)計內(nèi)容,不斷提高工程設(shè)計施工的效率和質(zhì)量,加強建筑節(jié)能設(shè)計,從而使住宅設(shè)計更加的直觀、真實,有效推動和促進(jìn)BIM技術(shù)在住宅建筑領(lǐng)域上的長效發(fā)展。
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[2] 宋翔宇.論BIM技術(shù)在未來建筑設(shè)計應(yīng)用中的技術(shù)難題與解決對策[J].中國證券期貨,2013(08)
中圖分類號:TP308 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)006-088-02
隨著互聯(lián)網(wǎng)的寬帶化、移動化和物聯(lián)網(wǎng)的興起,互聯(lián)網(wǎng)以更大規(guī)模向更高水平高速發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心迎來了建設(shè)期。當(dāng)前我國各類數(shù)據(jù)中心總量約50多萬個,可容納服務(wù)器共約500萬臺。2011年,我國數(shù)據(jù)中心總耗電量達(dá)700億千瓦時,占全社會用電量的1.5%。數(shù)據(jù)中心的高能耗,不僅給企業(yè)帶來了沉重的負(fù)擔(dān),也造成了社會能源的巨大浪費。為了推動數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排,工業(yè)和信息化部在《工業(yè)節(jié)能“十二五”規(guī)劃》提出,“到2015年,數(shù)據(jù)中心PUE值需下降8%”的目標(biāo)。PUE(Power Usage Effectiveness,電源使用效率)值是國際上通用的數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標(biāo),指數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載消耗的能源之比。PUE值越接近于1,表示一個數(shù)據(jù)中心的綠色化程度越高。全球數(shù)據(jù)中心的平均PUE是2.0,發(fā)達(dá)國家數(shù)據(jù)中心的PUE約為1.8,日本部分?jǐn)?shù)據(jù)中心的PUE可達(dá)1.5,Google的數(shù)據(jù)中心PUE可達(dá)1.2以下。在我國,80%以上的數(shù)據(jù)中心PUE均大于2.0,有的甚至高達(dá)3.0以上。
1 數(shù)據(jù)中心的能耗組成和存在問題
近10年來,數(shù)據(jù)中心運營的開支增長速度是其他開支增長速度的3倍;高密度服務(wù)器3年的能耗開支等于它們的購置費用。供電和散熱開支已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心可擴(kuò)展的主要限制。數(shù)據(jù)中心的能耗組成如圖1所示。
圖1 數(shù)據(jù)中心的能耗組成
數(shù)據(jù)中心能耗主要集中在兩個方面:一個是IT設(shè)備;另一個是機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施。從技術(shù)層面上看,解決高耗能現(xiàn)狀,目前有兩個工作方向:一個是降低IT設(shè)備尤其是服務(wù)器的能耗,結(jié)合云計算和虛擬運算技術(shù),集中管理、分配數(shù)據(jù)中心的運算負(fù)荷,通過在硬件層面關(guān)閉無負(fù)荷服務(wù)器,從而降低IT設(shè)備損耗實現(xiàn)節(jié)能。另一個是降低機(jī)房設(shè)施的能耗,降低機(jī)房設(shè)施的能耗是一個系統(tǒng)工程,而且數(shù)據(jù)中心的需求不斷在變化、功率密度繼續(xù)增長、未來容量和密度的不確定性、可用性的要求越來越高、IT技術(shù)迅速地變化適應(yīng)性和要求越來越高、預(yù)算又不斷增加以及功率發(fā)生動態(tài)變化等各種因素增加了節(jié)能降耗的復(fù)雜性。
目前國內(nèi)數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗的主要困難和問題在于:(1)缺乏技術(shù)手段獲取全面和準(zhǔn)確的PUE數(shù)據(jù)、發(fā)現(xiàn)PUE提升空間,為制定和實施節(jié)能方案提供決策支持;同時數(shù)據(jù)中心的PUE指標(biāo)體系和標(biāo)準(zhǔn)也尚未建立。(2)作為數(shù)據(jù)中心能耗“大戶”的制冷系統(tǒng),其溫度傳感和控制還停留在“房間級”,無法實現(xiàn)精確感知和控制。(3)數(shù)據(jù)中心對能耗的管控還不系統(tǒng),各種相關(guān)工作相互獨立,導(dǎo)致節(jié)能效果不理想。
2 基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心能耗管控系統(tǒng)技術(shù)方案
數(shù)據(jù)中心中,IT設(shè)備、供配電設(shè)備和制冷系統(tǒng)是機(jī)房能源開銷的三大主要部分。IT設(shè)備由于業(yè)務(wù)的負(fù)載不同,能耗會有較大的波動,通過搜集全面準(zhǔn)確PUE數(shù)據(jù)為應(yīng)用層管理系統(tǒng)節(jié)能決策提供充分的參考基礎(chǔ)數(shù)據(jù),如結(jié)合CPU、內(nèi)存等數(shù)據(jù),可以時段性的物理關(guān)閉(開啟)某些閑置的服務(wù)器等,達(dá)到節(jié)能效果。實時現(xiàn)場的PUE數(shù)據(jù)又可以作為供配電系統(tǒng)調(diào)度控制的基礎(chǔ)決策數(shù)據(jù),通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整各級電源供給策略,可以提高配電效率,達(dá)到節(jié)能效果。通過傳感設(shè)備收集實時全面的設(shè)備運行溫度數(shù)據(jù),精確計算并預(yù)測冷荷負(fù)載,結(jié)合智能機(jī)柜的風(fēng)門控制,可以提高制冷冷風(fēng)效率,達(dá)到節(jié)能效果。
圖2 系統(tǒng)技術(shù)方案
基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心能耗管控系統(tǒng),通過部署在機(jī)柜級的傳感器和感知設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)采集準(zhǔn)確詳細(xì)的電能和環(huán)境(溫度等)參數(shù),傳送到服務(wù)器端計算PUE值,生成直觀的數(shù)據(jù)中心熱點視圖,為數(shù)據(jù)中心節(jié)能決策提供目標(biāo)方向和論證依據(jù);同時,實施機(jī)柜級的實時節(jié)能控制。另外,采用標(biāo)準(zhǔn)和通用的協(xié)議保持系統(tǒng)的開放性,使得其他智能設(shè)備和系統(tǒng)也可以方便納入統(tǒng)一的系統(tǒng)中。系統(tǒng)技術(shù)方案如圖2所示。
物聯(lián)網(wǎng)智能IDC機(jī)柜,對電能和環(huán)境數(shù)據(jù)(溫度、濕度、煙霧等)進(jìn)行機(jī)柜級感知,智能監(jiān)控單元SU一方面收集感知數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接管控中心服務(wù)器,另一方面對機(jī)柜相關(guān)部件(如風(fēng)門)進(jìn)行實時控制,達(dá)到節(jié)能的目的。對感知數(shù)據(jù)的傳輸,采用帶外數(shù)據(jù)傳輸方式,避免管控功能影響數(shù)據(jù)中心設(shè)備的正常工作;同時,采用有線和無線結(jié)合的方式,避免密集傳感導(dǎo)致的傳輸不可靠、能耗增加等問題;采用zigbee低功耗傳感網(wǎng)降低帶外傳輸引入的能耗并減少布線開銷;各機(jī)柜之間采用zigbee自組網(wǎng)傳輸感知數(shù)據(jù),方便新的傳感設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)中。對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的PUE計算和分析,獲得機(jī)柜級、區(qū)域級和機(jī)房級PUE數(shù)據(jù),同時考慮PUE數(shù)據(jù)的時間和空間特性,并實現(xiàn)熱點可視化,熱點可視化如圖3所示;根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果,提供故障預(yù)警;提供實時和遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺,為數(shù)據(jù)中心管理人員提供節(jié)能決策支持,同時為基于云計算的數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)提供PUE基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和時空熱點信息。
圖3 數(shù)據(jù)中心熱點可視化示意圖
3 基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心能耗管控系統(tǒng)架構(gòu)
基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心能耗管控系統(tǒng)主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用服務(wù)層組成,其架構(gòu)如圖4所示。
圖4 系統(tǒng)架構(gòu)圖
感知層由智能監(jiān)控單元、各種傳感器、數(shù)據(jù)采集器、智能儀表和智能子設(shè)備等組成。感知層中的智能子設(shè)備和傳感器包括:(1)用于電能能耗和其它電力參數(shù)監(jiān)測的傳感器和數(shù)據(jù)采集器有電流互感器、霍爾電流傳感器、模擬量采集器(溫度、電壓、電流等)和智能電表。(2)用于節(jié)能控制的傳感器、智能控制單元和智能子設(shè)備有溫度傳感器、智能新風(fēng)系統(tǒng)和新風(fēng)空調(diào),以及設(shè)備中用于設(shè)備監(jiān)控的監(jiān)控單元(控制器)。(3)用于機(jī)房設(shè)備環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測的開關(guān)量數(shù)據(jù)信號采集器(煙霧傳感器、水位傳感器、紅外移動探測器)。
網(wǎng)絡(luò)層由Internet網(wǎng)絡(luò)、移動通信GPRS/CDMA/3G網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)(Intranet、DCN)、以太網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、RS485總線和ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與通訊介質(zhì)等組成。網(wǎng)絡(luò)層是數(shù)據(jù)信息交換的橋梁,負(fù)責(zé)對感知層(現(xiàn)場設(shè)備)上傳的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、分類和傳送等工作的同時,下傳管控中心對現(xiàn)場設(shè)備的各種控制命令。
應(yīng)用層由管控中心[管控中心系統(tǒng)軟件(服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫)]、工作站、Web服務(wù)器、Web客戶端(PC機(jī)和手機(jī)等移動終端)等組成。
系統(tǒng)功能主要包括:(1)數(shù)據(jù)中心低壓配電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點或設(shè)備(負(fù)載)的電能消耗等電力參數(shù)實時監(jiān)測;(2)對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的PUE計算和分析,獲得機(jī)柜級、區(qū)域級和機(jī)房級PUE數(shù)據(jù),同時考慮PUE數(shù)據(jù)的時間和空間特性,實現(xiàn)熱點可視化。(3)根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果,提供故障預(yù)警;提供實時和遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺,為數(shù)據(jù)中心管理人員提供節(jié)能決策支持,同時為基于云計算的數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)提供PUE基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和時空熱點信息。(4)機(jī)房/設(shè)備節(jié)能控制:根據(jù)IT設(shè)備的運行環(huán)境要求、氣候環(huán)境變化和設(shè)備負(fù)載變化,對設(shè)備進(jìn)行節(jié)能控制;(5)電能消耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析:根據(jù)管理需求,對能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計計算和趨勢分析、輸出報表、給出預(yù)警信號等;(6)數(shù)據(jù)中心中配電系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測告警,在低壓配電網(wǎng)絡(luò)節(jié)點監(jiān)測通信設(shè)備是否過載或短路,配電系統(tǒng)是否出現(xiàn)電源故障(斷電、缺相、開關(guān)跳閘等),通過感知層的溫度傳感器監(jiān)測空調(diào)系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障(停止運行)。
4 結(jié)語
基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)中心能耗管控系統(tǒng)從能耗監(jiān)測、PUE分析評估和節(jié)能控制三個方面為互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排提供創(chuàng)新型的技術(shù)和管理手段,對于能耗監(jiān)測、節(jié)能控制和計算機(jī)輔助能效管理具有重要的技術(shù)促進(jìn)作用,在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排和智能化管理應(yīng)用中前景廣闊。
參考文獻(xiàn):