一种基于BIM的建筑热工性能智能节能分析方法与流程

本发明涉及建筑节能领域，具体涉及一种基于bim的建筑热工性能智能节能分析方法。

背景技术：

1、在随着全球能源消耗的不断增长和环境问题的日益严峻，建筑节能已经成为建筑设计、施工和运营中不可忽视的重要议题。建筑物在生命周期内的能源消耗占据了相当大的比例，因此，提升建筑能效、降低建筑能耗具有重大的经济和环境价值。传统的建筑节能分析主要依赖于经验估算和简化计算，这些方法往往无法全面考虑建筑的复杂性和多变性，难以实现精细化和个性化的节能设计。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于bim的建筑热工性能智能节能分析方法。

2、为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于bim的建筑热工性能智能节能分析方法，包括以下步骤：

3、用三维激光扫描技术对建筑进行全方位的扫描，获取建筑的三维几何数据，在bim软件中基于所述建筑的三维几何数据构建bim模型；

4、在bim模型中集成建筑围护结构的热工性能参数；

5、基于所述热工性能参数利用热工性能模拟算法模拟建筑的热传导、热桥效应和太阳能得热情况；

6、利用机器学习和节能优化算法，根据热工性能模拟算法模拟结果自动生成节能优化策略；

7、部署多学科协同工作平台，集成实时通讯和数据共享功能；

8、将bim模型与能源管理系统进行集成得到建筑全生命周期能源管理系统，对建筑物全生命周期的能源使用和维护情况的持续跟踪、分析和优化。

9、可选的，所述热工性能模拟算法包括：

10、基于有限元分析(fea)将建筑构件离散为有限数量的元素和节点，建立热传导的数学模型，将bim模型中的材料属性数据作为有限元分析(fea)的输入参数，计算不同材料和结构配置下的热量传递路径和温度分布；

11、在bim模型中基于所述三维几何数据设置流体动力学(cfd)模拟的计算域，基于流体动力学(cfd)模拟建筑内部的空气流动、温度分布和温度变化，评估不同通风策略对室内热环境的影响；

12、基于地理信息系统(gis)数据调整太阳辐射模型的输入参数，根据建筑的地理位置、方位和季节变化，在太阳辐射模型中计算太阳辐射对建筑的影响，为建筑设计提供太阳能集成方案。

13、该可选方案能够全面评估建筑的热工性能，为建筑设计和运营提供科学的决策支持，实现建筑能效的优化和提升。

14、可选的，所述节能优化策略包括：

15、以建筑的美观性、实用性、经济性和能效性作为目标，基于多目标优化算法自动计算出最优的建筑设计方案；

16、结合建筑生命周期成本分析(lcca)评估节能优化策略的经济效益；

17、用户交互界面，允许用户根据实际需求和偏好调整节能优化策略。

18、可选的，所述多学科协同工作平台包括：

19、集成的项目管理工具，用于跟踪项目进度和协调各参与方的工作；允许建筑师、工程师、承包商和设施管理人员在同一个bim模型上进行实时协作和决策；

20、共享的bim模型查看和编辑平台，支持不同专业的人员访问、评论和修改模型；

21、通信和协作工具，支持团队成员之间的即时消息、视频会议和文档共享。

22、可选的，所述建筑全生命周期能源管理系统的集成步骤为：

23、建立建筑物的能源使用数据库，记录建筑物的能源消耗情况，并进行趋势分析；

24、利用数据分析和机器学习技术，预测建筑物的能源需求和节能潜力；

25、制定相应的节能措施，实施能源审计和维护计划，优化建筑物的能源使用效率，并定期评估节能措施的效果。

26、可选的，在建筑设计阶段的节能分析和方案设计：利用bim模型进行初步的节能分析，评估不同设计方案对建筑能耗的影响；

27、应用智能模拟算法，如fea和cfd，预测建筑在不同设计方案下的热舒适度和能源需求；

28、根据模拟结果进行方案设计，选择最优的建筑布局、材料和构件配置；

29、设计阶段的预期结果是形成一套节能且符合功能需求的建筑设计方案，并生成相应的bim模型。

30、可选的，还包括在建筑施工阶段的施工模拟和材料管理：

31、利用bim模型进行施工过程的三维模拟，优化施工计划和施工顺序；

32、应用bim模型进行材料管理，包括材料的采购计划、库存控制和现场物流安排；

33、通过bim模型集成施工模拟，识别施工过程中可能出现的冲突和问题，提前制定解决方案；施工阶段的预期结果是提高施工效率，减少材料浪费，确保施工质量和安全。

34、可选的，还包括在建筑运营阶段的能源管理和维护：

35、利用bim模型集成建筑运营数据，包括能源消耗、设备状态和维护记录；

36、应用智能算法，如基于机器学习的预测性维护，对建筑设备进行状态监测和故障诊断；

37、实施能源管理策略，如优化能源使用模式、定期维护和设备升级，以延长设备寿命并降低能源消耗；

38、运营阶段的预期结果是实现建筑的高效能源使用，降低运营成本，提升建筑的可持续性能。

39、可选的，利用虚拟现实(vr)和增强现实(ar)技术为用户展示节能优化方案、节能分析模拟结果和交互体验；

40、利用移动设备和云技术实现bim模型的随时随地访问和能源管理；

41、利用区块链技术确保bim模型数据的安全性、完整性和可追溯性。

42、可选的，在建筑关键位置安装传感器，监测室内外温度、湿度等，并利用物联网技术进行实时接收，得到实时的气象数据和室内外环境监测数据，动态调整节能优化策略；

43、利用机器学习技术预测建筑设备的故障和维护需求，通过分析设备的运行数据和维护历史，预测潜在的故障和性能下降；

44、利用传感器和数据分析技术，收集用户的行为数据，评估用户对建筑环境的响应和偏好，结合用户行为分析，优化建筑的能源使用模式，根据用户行为数据，调整节能优化策略。

45、本发明的有益效果是：本发明能够为建筑节能领域提供一个全面、精确、自动化的分析和优化方法，有助于实现建筑能效的显著提升和能源成本的有效降低，同时为用户提供便捷、高效、个性化的服务体验。

46、本发明针对建筑节能分析领域中存在的多项技术难题，提出了一系列创新解决方案，这些难题包括如何实现建筑数据的高效集成、提高热工性能模拟的精确度、促进多学科团队之间的实时协作、实现建筑物全生命周期的能源管理、进行实时性能监测和响应、预测性维护建筑设备、匹配用户行为与能源使用模式、提供直观的技术展示和交互体验、实现移动访问和云技术的集成、确保数据的安全性和完整性、提供满足个性化需求的服务、实现与现有建筑设计和能源模拟软件的无缝集成，以及开发用户友好的操作界面。通过构建详尽的bim模型，智能模拟算法，建立多学科协同工作平台，集成实时监测数据，应用机器学习进行预测性维护，分析用户行为以优化能源使用，利用vr/ar技术增强体验，移动应用实现云访问，采用区块链技术保障数据安全，提供定制化服务以适应不同用户需求，以及设计易于使用的多语言用户界面，本发明显著提升了建筑节能分析的准确性、效率和用户交互体验，同时确保了数据的安全性和软件的兼容性。

47、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。