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        BIM技術(shù)在集中供熱系統(tǒng)節(jié)能的應(yīng)用

        2020-03-01 20:44:40李明柱李華鑫
        綠色環(huán)保建材 2020年1期
        關(guān)鍵詞:換熱站熱網(wǎng)供熱

        李明柱 李華鑫

        吉林建筑大學(xué)

        1 引言

        BIM(Building Information Modeling)技術(shù)是美國(guó)的Autodesk公司在2002年率先提出,并且在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)展到全世界,得到了廣大建筑行業(yè)人員的認(rèn)可和應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)集中供熱工程應(yīng)用BIM 技術(shù)可以大大節(jié)省物力、財(cái)力和時(shí)間。從供熱項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行直至建筑全壽命周期的終結(jié)。通過(guò)BIM技術(shù)使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、施工單位、設(shè)施運(yùn)營(yíng)部門和業(yè)主等進(jìn)行協(xié)同工作,有效提高工作效率、節(jié)省資源、降低成本、以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

        2 規(guī)劃階段

        供熱工程規(guī)劃階段主要是熱源、熱網(wǎng)線路。供熱工程的規(guī)劃,要根據(jù)開發(fā)商,業(yè)主要求和周圍環(huán)境綜合制定全面的計(jì)劃。換熱站規(guī)劃講究空間布局的合理性,換熱站的布置不能妨礙老百姓的正常生活、換熱站的管線到各用戶的線路要做到綜合最節(jié)省、檢修的時(shí)候車輛和相關(guān)人員進(jìn)出要方便。BIM 技術(shù)能夠幫助規(guī)劃人員作出合理的規(guī)劃,BIM 技術(shù)可以直觀的呈現(xiàn)建筑立體形態(tài),使換熱站的建筑面積最大化,朝向最合理,使運(yùn)行期間最節(jié)能。為了更好地做到節(jié)能,通過(guò)電子地圖調(diào)查了這個(gè)項(xiàng)目的地形圖和周圍的環(huán)境,通過(guò)氣象軟件調(diào)取了某地全年的氣象數(shù)據(jù)。

        BIM模型需要導(dǎo)入ectect軟件進(jìn)行分析。BIM現(xiàn)在的主流軟件是refit,它操作界面簡(jiǎn)單、電腦要求配置低、跨軟件信息共享方便、使它在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。refit 設(shè)計(jì)的BIM 圖紙導(dǎo)出gbxml格式文件,因?yàn)闉楹芏嘬浖蛔R(shí)別特定格式。ectect軟件是一個(gè)全面的技術(shù)性能分析輔助設(shè)計(jì)軟件,提供了一種交互式的分析方法,只要導(dǎo)入一個(gè)簡(jiǎn)單的模型,就可以提供數(shù)字化的可視分析圖。ectect 里面包含了大量城市氣象信息,只要輸入城市名稱,就會(huì)得到大量數(shù)據(jù),這對(duì)規(guī)劃階段很有意義。ecotext 操作界面簡(jiǎn)單,gbxml 文件可以直接導(dǎo)入。ectect 軟件也自帶了功能強(qiáng)大的建模工具,它也在軟件內(nèi)部建立起自己的分析模型。ectect可在該軟件中完成對(duì)模型的地理位置、風(fēng)向和風(fēng)力分布、溫濕度和室外太陽(yáng)輻射強(qiáng)度進(jìn)行綜合分析。ectect軟件計(jì)算、分析過(guò)程簡(jiǎn)單快捷,結(jié)果直觀。refit建筑信息模型最后還可以輸出到渲染器中進(jìn)行逼真的效果圖渲染,還可以導(dǎo)出成為動(dòng)畫,為人們提供一個(gè)三維動(dòng)態(tài)的觀賞途徑。GPS定位信息和地形圖在經(jīng)濟(jì)因素的影響下,可以決定換熱站的位置。根據(jù)BIM 模型的分析數(shù)據(jù)和住戶信息可以決定熱網(wǎng)路線。換熱站和熱網(wǎng)路線在BIM分析數(shù)據(jù)的幫助下,可以決定熱源的位置。

        通過(guò)BIM 軟件的建模和綜合信息,可以在供熱工程開始階段規(guī)劃出熱源的位置、換熱站的位置、熱網(wǎng)大體路線。通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算,選擇出使線路最短,從而節(jié)省出相關(guān)材料,使供熱管線輸入的熱介質(zhì)行走最短的路線,從而大大減少因線路過(guò)長(zhǎng)而增加的熱損失,以達(dá)到節(jié)能的目的。

        3 設(shè)計(jì)階段

        在供熱項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段,BIM技術(shù)與傳統(tǒng)的CAD技術(shù)相比,它最大的優(yōu)勢(shì)就是項(xiàng)目直觀可見。傳統(tǒng)的CAD 采用二維平面模式,很多供熱管線的標(biāo)高和交叉無(wú)法顯示出來(lái),這導(dǎo)致了大量的管線碰撞,相關(guān)專業(yè)之間也無(wú)法及時(shí)獲取溝通信息,這導(dǎo)致了大量的施工需要返工,浪費(fèi)了大量的人力和物力。BIM 技術(shù)的出現(xiàn),使各個(gè)專業(yè)更及時(shí)地獲取建筑信息的修改,圖紙也從原來(lái)的2D變成了3D圖紙,管線分布一目了然,暖通專業(yè)對(duì)項(xiàng)目作出修改,由此產(chǎn)生的相關(guān)變動(dòng)都會(huì)在整個(gè)項(xiàng)目中自動(dòng)變動(dòng),相關(guān)專業(yè)也能及時(shí)修改自己的相關(guān)方案。BIM 技術(shù)的幫助下,提高了供熱設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)效率,減少了后期施工返工的次數(shù),大大為建筑公司減少了建筑資源的消耗。

        建筑信息模型也可以進(jìn)行流體力學(xué)分析。Fluent 是目前國(guó)際上比較流行的商用CFD軟件包。CFD英語(yǔ)全稱(Computational Fluid Dynamics),即計(jì)算流體動(dòng)力學(xué),是流體力學(xué)的一個(gè)分支。CFD是近代流體力學(xué),數(shù)值數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物,是一門具有強(qiáng)大生命力的交叉科學(xué)。通過(guò)對(duì)fluent的參數(shù)設(shè)置,通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的模擬。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬可以得到相應(yīng)房間的氣流方向、風(fēng)速大小、氣壓變化等數(shù)據(jù)。通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)的對(duì)比,可以在房間相應(yīng)位置放置散熱器。通過(guò)散熱器的數(shù)量和位置的布置,從而減少供熱能量的損失,以避免不必要的浪費(fèi)。根據(jù)refit 的立體圖可以快速提升管道設(shè)計(jì)的效率,CFD 的數(shù)據(jù)使散熱器放置在最合理的位置,從而節(jié)能大量的資源。

        4 施工階段

        通過(guò)BIM 技術(shù)指導(dǎo)施工,比傳統(tǒng)的按圖紙施工效率更高?,F(xiàn)場(chǎng)工作人員據(jù)中心的工作人員通過(guò)GPS技術(shù)定位、RFID信息采集技術(shù)和ZigBee 傳輸技術(shù)獲得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),輸入計(jì)算機(jī)。通過(guò)BIM 模型和現(xiàn)場(chǎng)傳輸來(lái)的數(shù)據(jù),采用BIM4D 技術(shù)來(lái)模擬施工?,F(xiàn)在主要的BIM4D 技術(shù)主要通過(guò)軟件Navisworks 來(lái)實(shí)現(xiàn)的,軟件通過(guò)調(diào)整時(shí)間軸上的對(duì)應(yīng)時(shí)間,來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)的施工。工程師可以通過(guò)施工模擬進(jìn)來(lái)現(xiàn)場(chǎng)的方案調(diào)整,分析各種方案的利弊,從而得出最佳的施工方案,比如供熱管線的安裝順序,材料運(yùn)輸?shù)穆肪€,從而使工人和材料做到最大的發(fā)揮和利用。BIM4D 技術(shù)是加入了時(shí)間,BIM5D技術(shù)加入了造價(jià)。通過(guò)BIM5D技術(shù),現(xiàn)在主要應(yīng)用的是廣聯(lián)達(dá),該軟件可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)材料的使用情況,計(jì)算出造價(jià)。通過(guò)合理的計(jì)算,能隨時(shí)隨地掌握現(xiàn)場(chǎng)資金和材料使用情況,這避免了資源的浪費(fèi)和起到一定的監(jiān)督作用。供熱工程的項(xiàng)目一般都是施工周期短,難度大,因?yàn)楣峁こ桃话愣际窃诙烨氨仨毻旯?,因此如何的調(diào)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)資源和控制施工進(jìn)度有重要意義,BIM技術(shù)的4D和5D為廣大建筑行業(yè)提供了方便。在供熱施工階段引用BIM技術(shù),可以進(jìn)行合理的施工,從而減少施工階段導(dǎo)致的能源浪費(fèi),和后期運(yùn)行因施工不合理而產(chǎn)生的連鎖反應(yīng),從而大大的節(jié)省相應(yīng)能源。

        5 運(yùn)行階段

        在整個(gè)供熱工程生命周期的運(yùn)行中,通過(guò)在供熱設(shè)備上安裝監(jiān)控儀器,數(shù)據(jù)能及時(shí)返回智能樓宇辦公系統(tǒng)。比如水溫、房屋人員數(shù)量、室外氣象數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)。通過(guò)大量的即時(shí)數(shù)據(jù),在電腦上建立BIM 模型。通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和對(duì)比,得出相應(yīng)參數(shù)?,F(xiàn)在的社會(huì)是一個(gè)高速發(fā)展的社會(huì),科技發(fā)達(dá),信息流通,人們之間的交流越來(lái)越密切,生活也越來(lái)越方便,大數(shù)據(jù)就是這個(gè)高科技時(shí)代的產(chǎn)物。大數(shù)據(jù)并不在“大”,而在于“有用”。對(duì)于供熱行業(yè)而言,如何利用這些大規(guī)模數(shù)據(jù)是贏得競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。通過(guò)BIM模型的分析功能,和建立模糊控制模型,得出水溫和水量的數(shù)據(jù),通過(guò)控制相關(guān)閥門,來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。

        6 結(jié)束語(yǔ)

        隨著BIM 技術(shù)的飛速發(fā)展和大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨,為集中供熱系統(tǒng)節(jié)能提供了新方法和思路。通過(guò)BIM技術(shù)在集中供熱系統(tǒng)全生命周期的應(yīng)用,來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。本文BIM 技術(shù)進(jìn)行換熱站和熱網(wǎng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)、BIM 建模和CFD 相關(guān)軟件的模擬用來(lái)布置散熱器、BIM4D 和BIM5D 技術(shù)在施工階段及時(shí)進(jìn)行施工調(diào)整節(jié)省了大量的材料和能源、利用BIM 建模結(jié)合各種測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生的大數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)學(xué)建模從而得出最優(yōu)供熱參數(shù),使產(chǎn)生的數(shù)據(jù)作用于智能樓宇,節(jié)省了大量的能源。目前BIM 模型產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和實(shí)際應(yīng)用,需要大量的資金和實(shí)際項(xiàng)目的積累,我寫這篇文章,希望可以給相關(guān)讀者帶來(lái)些經(jīng)驗(yàn)和方法。

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