苗勁蔚

(新疆維泰開發(fā)建設(集團)股份有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

由于我國人口眾多，日常能源需求也相應大大超過其他國家，在能源緊缺現(xiàn)象越來越明顯的情況下，能源是關乎民眾生活和國家發(fā)展的主要問題，要想切實改善能源緊缺情況，目前最有效的方法就是新能源開發(fā)和全面落實節(jié)能降耗，鑒于商業(yè)建筑暖通空調(diào)能耗量大是建筑行業(yè)亟待解決的問題，所以有必要將BIM技術引用到商業(yè)暖通空調(diào)設計工作中，通過BIM分析模型合理搭建，借助BIM技術可視化、協(xié)調(diào)性等諸多應用優(yōu)勢確保暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設計的科學合理性。

1 暖通空調(diào)系統(tǒng)設計中應用BIM技術優(yōu)勢

首先，可以實現(xiàn)項目數(shù)據(jù)化。在對工程項目進行管理的時候借助BIM技術實現(xiàn)了數(shù)據(jù)化管理效果，可以將工程項目推進過程中形成的全部數(shù)據(jù)有效地存儲起來，并且能準確迅速地開展一些模擬以及計算的工作，這對于實現(xiàn)項目信息化管理起到了推動作用。借助BIM技術能夠非?？焖偾覝蚀_地計算金額或者數(shù)量，推動了項目進程的快速發(fā)展，同時還可以開展精準有效地計算，具有科學模擬分析以及精準數(shù)字計算的能力。與傳統(tǒng)靠個人能力或者經(jīng)驗等開展管理工作的方法進行比較，BIM技術加持下項目的管理工作能夠更加細化，方便了企業(yè)開展更加精準的控制。

其次，可以優(yōu)化設計可視化效果。項目整體進程從建立的實體模型中可以更加直觀地看到，不僅僅是將效果圖展示出來，還能夠在全過程中實現(xiàn)探討、交流，為做出正確的決定提供參考依據(jù)。

最后，保證項目溝通協(xié)調(diào)性。開展協(xié)同設計工作時BIM技術的加持下可以高效解決協(xié)調(diào)問題，舉例來說，自設計階段開始到了解環(huán)境再到正式展開施工，這個過程中肯定會有許多問題需要進行協(xié)調(diào)，這時借助BIM技術建立起建筑信息實體模型，施工的初始階段能夠把專業(yè)設計進行有效整合，再進行共同檢查，這就可以得到具體的碰撞問題報告，然后據(jù)此可以將碰撞問題進行有效協(xié)調(diào)，形成有針對性的解決方案，由此工作效率得到了極大的提高。

另外還可以運用模擬性保證建筑設計。BIM技術不單單能夠模擬建筑物模型，還能夠模擬分析一些應用研究，這體現(xiàn)的就是BIM技術的模擬性。設計過程中BIM可以分析和模擬可能會產(chǎn)生的需求，比如說可以模擬和分析一天中日照情況、節(jié)能效果、熱傳導情況以及緊急情況發(fā)生時疏散方案等，這些模擬分析是在特定的項目和特定的實施期間開展的，也就會根據(jù)具體施工項目確定的施工組織設計等開展施工現(xiàn)場實際模擬，進而為施工計劃的確定提供科學依據(jù)，為施工的正式開展提供指導。除此以外，還可以開展5D模擬仿真，在控制項目成本方面有重要意義。

2 分析BIM技術背景下商業(yè)建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能案例

某個商業(yè)建筑有54 926.58m2的占地總面積，地上一共有三層建筑，主要配備著影城、健身房、超市、室內(nèi)步行街等等。以下我們以該建筑二層空調(diào)系統(tǒng)為例開展節(jié)能應用分析，二層建筑面積總計21 252.59m2。

2.1 借助BIM技術對模型搭建進行分析

每個項目都有自身獨有的特點，新項目在Revit中進行建立時，Revit中項目初始格式默認是“.rte”為后綴名的格式，該種格式也被稱為“樣板文件”，和AutoCAD的“.dwe”文件格式有著異曲同工之妙。項目樣本越合理共同工作推進時候效率就更高，項目運維階段工作開展就更加的便利，有效地提升了項目設計應用的能力。設計活動開展時設計人員可以結(jié)合不同項目屬性，在項目樣板中加入具體項目需要的結(jié)構(gòu)還有機電等構(gòu)件，同時定義部分視圖名稱還有出圖樣板，這樣具體的項目模板就形成了。參與設計的所有人員都能夠通過“默認樣板文件”的查看找到和使用特定的樣板文件。Revit中建立項目模板的方式有兩種，其一是項目設計結(jié)束后，保存的時候直接保存“.rte”格式，這樣一來樣板文件就建立好了。還有一種方式即把已經(jīng)有的項目樣板其中某些設置結(jié)合實際需求進行修改，從而形成新樣板文件，然后再進行保存。

2.2 簡析BIM技術下暖通空調(diào)系統(tǒng)

優(yōu)化暖通空調(diào)系統(tǒng)設計方案，開展空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能深化設計，是逐步推進、逐漸展開的。前期設計環(huán)節(jié)對于暖通空調(diào)系統(tǒng)方案的選擇非常關鍵，其對冷熱源的選擇、系統(tǒng)末端管道排布以及局部設計和使用等都有直接影響，所以暖通空調(diào)系統(tǒng)方案設計的合理與否，對研究整體過程都會有重要影響。為了使設計進度得到提升、暖通空調(diào)系統(tǒng)設計得以深化，要保證暖通空調(diào)系統(tǒng)設計方案科學且合理。

將BIM模型引入到相關的模擬分析軟件，就可以得到建筑項目相關一些數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)信息有氣象信息數(shù)據(jù)、地理位置信息數(shù)據(jù)、設計溫度以及濕度信息數(shù)據(jù)等等，有了這些數(shù)據(jù)信息才能更好地開展能耗模擬工作。本文實例中的建筑是商業(yè)性質(zhì)的，其是全年不間斷的運行，制冷期間自每年的5月15日始至當年的10月31日止，其余時間為制熱期間。日營業(yè)時間設置為早上9點至晚上9點，在能耗模擬活動里最重要的數(shù)據(jù)是室外氣象數(shù)據(jù)，其能夠直接影響到能耗大小，一旦該參數(shù)設定出現(xiàn)問題就會使后期分析結(jié)果出現(xiàn)較大偏差。

模擬分析全年所有時刻的室外相對濕度、溫度以及風速。體現(xiàn)出了具體的室外氣象條件變化情況，更好地了解能耗情況，還分析了舒適度。設計參數(shù)信息詳情如下：設置了-8.3℃的建筑所在地處于采暖期的平均溫度，設置了-24.3℃的冬季空調(diào)室外計算溫度，設置了-21.1℃的冬季采暖室外計算溫度，設置了3.1m/s的冬季室外平均風速，最低溫度確定是-33.7℃，而最高溫度則為36.7℃。經(jīng)過對負荷進行分析表明，最大熱負荷確定是1 069.3KW，最大冷負荷確定是2 099.7KW。結(jié)合相關的規(guī)范將商場夏季室內(nèi)參數(shù)進行有效設置后，室內(nèi)溫度固定在26℃～28℃區(qū)間內(nèi)，冬天室內(nèi)溫度固定為16℃～18℃區(qū)間內(nèi)。根據(jù)該建筑物的性質(zhì)以及特性等，確定了三種備選空調(diào)系統(tǒng)，此三種空調(diào)系統(tǒng)是有差異的，不過也有一個共同特點，那就是它們都是變風量系統(tǒng)，變風量系統(tǒng)的特點就是其通過調(diào)節(jié)室內(nèi)送風量來對室內(nèi)溫濕度實現(xiàn)調(diào)節(jié)目的。能夠營造出更加舒適宜人的室內(nèi)環(huán)境。變風量系統(tǒng)的構(gòu)成比較復雜，不過主要是以下幾部分，有空氣處理機組、變風量空調(diào)箱、風管道以及房間終端的溫控器。這其中變風量空調(diào)箱是最重要的組成部分。此種空調(diào)系統(tǒng)最早是在美國起源的，80年代初期才在日本以及歐美等一些國家推廣開來，該空調(diào)系統(tǒng)之所以能夠得到廣泛運用究其原因是能夠節(jié)約大量能量，在經(jīng)過了長時間的應用以及探索之后，如今變風量空調(diào)系統(tǒng)在歐美國家以及日本的空調(diào)系統(tǒng)市場中有高達30%的市場占有量。變風量空調(diào)系統(tǒng)從90年代開始在建筑中得以普遍應用，有高達95%的建筑都使用了此空調(diào)系統(tǒng)。我們以下面三個案例進行簡單分析：

方案一，夏季制冷使用的是冷卻塔和水冷機組有機結(jié)合方式，冬季制熱模式采用的是熱水鍋爐模式，末端采用的模式是風機動力箱和變風量系統(tǒng)相結(jié)合的方式，這種方式的優(yōu)勢是其應用起來極其靈活，可以很好的適應各種各樣的暖通空調(diào)系統(tǒng)設計要求。該系列風扇還有一個優(yōu)勢那就是運行時非常安靜，這使得居住者有了更好的居住體驗，現(xiàn)代人們對于室內(nèi)空間聲學、舒適度等有了更高的要求，風扇的這一優(yōu)勢充分地滿足了現(xiàn)在人們對建筑的需求。串并聯(lián)風機機組在運行節(jié)約方面借助夜間回退運行和余熱回收等可以實現(xiàn)，核心區(qū)和電燈等工作中的熱量可以被可變風量終端回收，這樣一來附近的加熱負荷就得以抵消。遠程加熱設備的供電是通過控制裝置實現(xiàn)的，例如，風扇線圈、屋頂負載式機組加熱器、輻射板以及壁翅式等。

方案二，夏季制冷使用的是冷卻塔和水冷機組有機結(jié)合方式，冬季制熱模式采用的是熱水鍋爐模式，末端采用的模式是變風量再熱系統(tǒng)和混合冷卻梁相結(jié)合的方式。其中空氣處理裝置中安設的冷水盎管比較特別，其是帶有熱水盤管和旁路尼的。在打開旁路阻尼器的時候，空氣處理器變驅(qū)動能夠很好的將風扇速度降下來。這其中空氣處理器能夠?qū)⒁淮慰諝馔咨频墓┙o到活動冷卻梁。0.6icfm/ft(0.28L[sm])的一次空氣f降低率，降下來以后，居住中空度空間中的最小成員數(shù)顯著地比最小通氣量還要小，不過在高空度空間比如教室和會議室等地方，最小成員數(shù)則是特別接近最小通風量的。在低空度空間里，一定得用比最小通風率還要高的DOASF低速率，才能很好地滿足空荷載切實需求，和最低通風量進行比較來看，它對于室內(nèi)空氣質(zhì)量也起到了很好的改善作用。

方案三，夏季制冷使用的是冷卻塔和水冷機組有機結(jié)合方式，冬季制熱模式采用的是熱水鍋爐模式，末端采用的模式是有再熱系統(tǒng)的變風量系統(tǒng)?？刂茖嶒炇覝貪穸鹊娜蝿帐墙柚訜峄蛘呤抢鋮s的方式提供空氣完成的，在對濕度進行控制的過程中，是把空氣冷卻到比露點溫度還要低就停下來，這時候能夠很好的使水分凝結(jié)析出，但是這種方式有一個缺點，那就是冷卻干燥之后的空氣體感上冷于需要的冷卻空氣，因此要把熱量添加到相應空間中，就能夠?qū)崿F(xiàn)提高溫度的效果，當達到預期要求的溫度時就可以停止。中央空氣處理單元(AHU)就是來執(zhí)行“再熱”任務的，再借助氣流控制以及額外冷卻、加熱實現(xiàn)了對區(qū)域溫度控制目的，這種暖通空調(diào)系統(tǒng)方案在控制溫度方面是特別常見的。加熱環(huán)節(jié)通常是在區(qū)域級推進的，所以這種系統(tǒng)也以帶末端再加熱的變風量系統(tǒng)被人們熟知。

據(jù)有關數(shù)據(jù)表明長春市是3.04元/m3的天然氣價格，天然氣低位發(fā)熱量據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示為35 590KJ/Nm3，另外長春市是0.932元/kW*h的商用電價，整合這些數(shù)據(jù)進行精確計算，可以得到0.307元/kW*h天然氣價格。我們按照這組數(shù)據(jù)分別計算以上三個方案為了保證順利運行需要的成本，可以得知，方案二和方案一能夠達到33%的能耗節(jié)約，和方案三進行比較的話，多節(jié)約出了19%，另外從費用角度來看，方案二節(jié)約資金效果最為明顯，和方案一進行比較的話，多節(jié)約出了37%資金，和方案三進行比較的話，多節(jié)約出了大概15%資金。

2.3 分析室內(nèi)風環(huán)境

室內(nèi)暖通空調(diào)會有諸多氣流組織方面問題在使用過程中產(chǎn)生，舉例來說，溫度分布在水平方向出現(xiàn)了不均勻狀態(tài)，高大空間極易出現(xiàn)溫度分層情況，分速較大的時候部分區(qū)域有吹風感出現(xiàn)等。在開展室內(nèi)空間風環(huán)境模擬試驗時能夠?qū)κ覂?nèi)環(huán)境各個區(qū)域、時間段的風速以及溫度分布情況開展非常全面精準的研究。這對于風口地點的選擇、送風速度的確定等有著非常重要的意義。我們選取了二層兩個相鄰房間開展了具體的速度場分析。詳細的分析室內(nèi)房間風環(huán)境模擬結(jié)果，然后準確地反應在Revit的機電平臺上，據(jù)此可以確定暖通空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)空間風口具體位置，還能夠據(jù)此判斷風口具體風速和風口送風模式。另外還能夠在BIM實體模型上把優(yōu)化和改良的暖通空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)風口具體的布置情況很好地呈現(xiàn)出來，與此同時在相關能耗分析軟件中進行反應，這對推進更深層次節(jié)能研究活動非常有利。

3 結(jié) 語

現(xiàn)代人的消費意識和消費實力都有了大幅度提升，從而為商業(yè)建筑發(fā)展提供了契機，暖通空調(diào)系統(tǒng)是保證商業(yè)建筑室內(nèi)環(huán)境舒適性的基本保障，但是其過于龐大的能耗量又與當前的環(huán)保節(jié)能形成一定沖突，因此，應積極探索BIM技術在商業(yè)建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)設計等方面的具體原因和應用策略，以便通過現(xiàn)代化技術手段，賦予暖通空調(diào)系統(tǒng)更好的節(jié)能效果。