大数据技术下建筑节能方法

“绿色建筑”“住宅产业现代化”是当今社会发展衍生的概念。它与节能降耗、环境友好、绿色创新等诉求紧密相依，成为建筑业必然的发展方向。但是这种发展并非来源于宏观的考量，而是要深入到建筑的各个环节，从全域全层减少建筑消耗的负面影响。《BIM技术与建筑能耗评价分析方法》一书的诞生既是基于这样的背景，也是为了服务于这样的诉求。BIM是建筑信息模型的简称，它是一个技术名词，针对于建筑工程项目中的能耗、性能等指标进行定量与定性相结合的分析，而后构建模型，对其进行有效处理，实现建造绿色建筑的目标。该模型的先进之处在于，不仅可以单独完成建筑能耗的分析工作，还可以结合贝叶斯网络确定指标间的关系，构建BIM－Bayes综合评价优化模型，为绿色建筑方案的生成提出优化建议。因此，《BIM技术与建筑能耗评价分析方法》一书出版后，立刻成为绿色建筑与绿色施工相关领域研究人员和工程项目设计、施工与运维阶段的管理人员的“指导手册”。该书一共包含九章，其中前七章完整的介绍了BIM技术的理念与使用方法，最后两章用生动的案例介绍了BIM的使用内容。作者所构建的描述环境中，大数据是一个必不可少又隐匿极深的背景。它可以为建筑行为提供更好的决策，带领建筑行业进入一个全新的领域。例如作者在对环境影响中的BIM使用方法进行介绍时，直观展示了运用大数据后，建筑节能技术是如何在高门槛的背景下，成本不升反降的过程。因此，行业对这项技术的喜爱是由多个要素构成的。

一、建筑行业能耗现状

在BIM进入到建筑行业发生节能作用之前，随着建筑总量的提升，我国每年在建筑能源总消耗量上的境况是呈现递增状况的。《中国建筑能耗研究报告》显示，2016年，中国建筑能源消费总量为7696．41万吨煤，占全国能源消耗总量的20．6%，而这一数字到了2018年变成了8554．51万吨煤，2020年更是突破了9000万吨。数字的背后是巨大的能源危机，再加上我国建筑节能技术的发展本身就晚于西方发达国家，建筑高能耗必然引发一系列的社会问题。因此，在2006年，“十一五”规划中，就已经将节约能源作为一项基本国策。2007年，《中华人民共和国节约能源法》出台，“十二五”期间，能源规划更是成为解决长短期各类矛盾、国内外各项因素的重要因素。“十三五”开篇，能源的节约利用已被列入到常态化的管理工作中。由此可见，建筑节能在国家现代化建设进程中已经处于“箭在弦上，不得不发”之势。大数据很早就被引入到建筑行业，但是因为信息分析技术和信息适用平台发展的有效性，国家在提出节能降耗的“硬要求”很久之后，大数据的实际效用都没有得到真正地发挥，由此衍生出的很多辅助工具，其目的均在于激活信息效能。

二、大数据对建筑节能技术发展的影响

大数据对新兴行业的助推已经得到诸多事实的验证。建筑领域中，大数据以其灵活多变的特性和智能建筑中各类传感器的数据采集一起完成了对建筑物各项数据的采集工作。在这个采集的过程中，数据流的谷值和峰值都是没有规律可循的。结构化的数据是在周期性事件的触发下才能够得到，而后科研工作人员通过对这些数据的分析做出控制判断。这个流程的优势在于，大数据的的确确发挥了重要的作用，但其劣势也是显而易见的，即对数据的结构程序有着很高的要求。这其实与现实中的数据获得有着很大的差别。因为我们引入大数据的目的之一，就是从杂乱无序中获得规律，提高我们对建筑节能降耗层面的控制力度。但是大数据在全域覆盖方面显然还有诸多力不从心之处。因此，BIM的加入与大数据一起形成了互辅互助的关系，发挥了核心导向的作用。本书的第三章介绍了BIM模型的构建。包括了五个步骤:第一步是建立网格与楼层线。这是建筑师在绘制施工图、建筑设计图时的重要依据。例如楼层线可以看到楼层的高度，也能清晰地看到梁柱、楼板的位置。第二步是导入CAD文档，方便我们后续的工作，也能再次检验图纸是否科学。第三步是依据图纸将柱、梁、版、墙等构件放置到模型上。因为构建的类型不同，选取相符的形式进行绘制，也可以帮助我们更好地进行下一步的工作。第四步是彩现。这是一种可视化的沟通工具。建筑工程的所有参与者都可以通过彩现对建筑内部的结构进行探讨，提出意见，从而在实际工作中减少不必要的浪费。第五步是输出成CAD图与明细表。在一些BIM应用的比较早的国家，三维建筑信息模型已经取代了CAD图，书里在介绍这部分内容的时候，也给予了一些可行性的参考建议。也正是因为BIM的加入，才让大数据对建筑节能获得了更加全面的监控，后面陆陆续续加入的模型逐步提高了我们在节能降耗技术运用上的能力。

三、关于建筑节能方法运用的畅想

《BIM技术与建筑能耗评价分析方法》一书中介绍了很多实用的方法，如全生命周期评估与决策分析方法、BIM与LCA分析方法的结合等，这些方法建构出的体系，表现出了BIM强大的延展性。以全生命周期评估与决策分析方法为例，它脱胎于生命周期法，这个信息系统很早就开始使用的一个方法。它扩大了生命周期法的内涵，将使用的系统看作是一个“有生命的机体”，该机体有孕育、成熟、死亡的过程，每一个过程中得到的数据既是对“生命有机体”“健康状况”的监测，也是对每个阶段应该完成的任务的一个检视与开发。这是一个庞大的概念，以至于贝叶斯网络也被收至麾下。这个基于概率推理而来的数学模型，让变量信息的概率推测变得更加可靠，也为全生命周期评估提供了更为详细而有针对性的信息。可以预见的是，建筑行业对大数据的依赖会越来越多，BIM的加入让大数据在人与人之间直接完成信息的传递变得可能。建筑行业与建筑不再是一个“庞大”的概念，而会成为直接渗透到每一个人日常生活中的工具，从以传感器等设备之间的看似冰冷的流动变成具有人文意义的温暖的载体。这种诉求也会推进全球的建筑业获得一个标准的框架，让信息数据的管理传输变得更为顺畅，推动了国内建筑行业在节能降耗工作上的大踏步前行。在本书的最后一章，作者介绍了一个建筑日照的案例，案例中对建筑行业未来能源的采集和运用有着极为乐观的畅想，这也是建筑行业能够发展到的最理想的境界———人与自然的和谐统一。从这个角度来看，我们对所有技术的运用本质上都是为了更好地为人类服务，而人类在得到这些优质的服务后，反哺于自然，这样的“取之于自然，施法于自然”才是最优质的节能降耗。

作者：许立 单位：河北北方学院附属第一医院