1.一种基于BIM模型的建筑机电综合优化方法,其特征在于,所述方法包括:
利用BIM模型提取建筑机电中多个管道组件的数据,结合管道设计要求和多组件物理特性,对管道尺寸和布局进行分析,确定管道功能定位,获取管道布局规划方案;
采用所述管道布局规划方案,进行多管道的压力损失与流量需求匹配计算,根据管道尺寸和布局,识别管道的流量需求和压力损失范围,生成流量与压力优化记录;
利用所述流量与压力优化记录,进行建筑机电管道尺寸和布局的初始化优化,综合评估管道材料使用和施工难度,生成管网设计措施;
根据所述管网设计措施,调整管道设计中的材料、尺寸和布局,计算和比较差异化管道布局规划方案的能效与成本,生成管道设计优化参数;
通过所述管道设计优化参数,将建筑机电中的多类调度参数输入BIM模型,分析参数之间的依赖关系和影响,生成调度参数影响矩阵;
基于所述调度参数影响矩阵,对建筑机电中的多个调度参数进行调整,优化温度、湿度和照明强度,综合参照能效与成本控制,生成最优调度方案。
2.根据权利要求1所述的基于BIM模型的建筑机电综合优化方法,其特征在于,所述管道布局规划方案包括管道尺寸、管道布置位置、连接方式、管道排列顺序,所述流量与压力优化记录包括管道的流量需求范围、压力损失范围、流量与压力匹配情况,所述管网设计措施包括管道的材料选择、管道尺寸调整、布局优化方案、施工难度评估,所述管道设计优化参数包括管道材料类型、管道尺寸、管道布局方案、能效和成本效益评估结果,所述调度参数影响矩阵包括温度调控、湿度调节、照明强度控制、参数间的影响关系,所述最优调度方案包括温度调节策略、湿度控制方案、照明强度调整、因素的综合能效与成本比较。
3.根据权利要求1所述的基于BIM模型的建筑机电综合优化方法,其特征在于,利用BIM模型提取建筑机电中多个管道组件的数据,结合管道设计要求和多组件物理特性,对管道尺寸和布局进行分析,确定管道功能定位,获取管道布局规划方案的步骤具体为:利用BIM模型提取建筑机电中多个管道组件的数据,包括几何信息、尺寸数据、连接位置和管道安装点的空间坐标,进行管道组件之间连接关系的分析,分析管道路径的起点和终点位置,并提取设计约束条件,获得管道组件数据集;
基于所述管道组件数据集,对管道尺寸、布局信息、流量要求和安装限制进行整理,比对管道间的影响,检查是否存在空间冲突,结合管道的流动特性,进行物理关系的判定,并识别功能定位,生成管道功能定位表;
采用所述管道功能定位表,结合空间布局要求,对管道的空间分布、管道路径与管道接入点进行优化调整,评估管道走向和交叉位置,并参照建筑结构的影响,生成管道布局规划方案。
4.根据权利要求1所述的基于BIM模型的建筑机电综合优化方法,其特征在于,采用所述管道布局规划方案,进行多管道的压力损失与流量需求匹配计算,根据管道尺寸和布局,识别管道的流量需求和压力损失范围,生成流量与压力优化记录的步骤具体为:实施所述管道布局规划方案,根据管道的几何尺寸、布局位置和连接关系,分析每个管道的流量需求和设计流量范围,获取管道流量需求数据;
基于所述管道流量需求数据,采用达西-魏斯巴赫公式,进行压力损失计算,结合管道的尺寸、布置位置、流动阻力、弯头和阀门的影响因素,计算每段管道的压力损失,获得管道压力损失数据;
采用所述管道压力损失数据,结合流量需求与压力损失范围,对管道进行优化调整,识别并记录压力损失和不符合需求的管道,生成流量与压力优化记录。
5.根据权利要求4所述的基于BIM模型的建筑机电综合优化方法,其特征在于,所述达西-魏斯巴赫公式的公式如下:其中,ΔPz代表第z段管道的压力损失,fz代表第z段管道的摩擦系数,Lz代表第z段管道的长度,Dz代表第z段管道的直径,ρz代表第z段流体的密度,vz代表第z段管道的流速,Kbends,z代表第z段管道弯头系数,Kvalves,z代表第z段管道阀门系数。
6.根据权利要求1所述的基于BIM模型的建筑机电综合优化方法,其特征在于,利用所述流量与压力优化记录,进行建筑机电管道尺寸和布局的初始化优化,综合评估管道材料使用和施工难度,生成管网设计措施的步骤具体为:利用所述流量与压力优化记录,对管道的尺寸和布局进行优化,调整管道的直径、弯头数量和位置,优化管道走向,规避压力损失的区域,生成管道优化草案;
根据所述管道优化草案,结合管道的材质要求、施工空间和结构限制,评估管道材料的选择,分析差异化管道材料对施工难度、成本和耐用性的影响,生成管道材料与施工评估结果;
通过所述管道材料与施工评估结果,综合参照材料选择、施工可行性和建筑机电的管道优化要求,生成管网设计措施。
7.根据权利要求1所述的基于BIM模型的建筑机电综合优化方法,其特征在于,根据所述管网设计措施,调整管道设计中的材料、尺寸和布局,计算和比较差异化管道布局规划方案的能效与成本,生成管道设计优化参数的步骤具体为:基于所述管网设计措施,采用遗传算法,对建筑机电管道尺寸、材质、壁厚和布局进行调整,修改管道路径规避能源消耗和进行成本控制,生成调整后的管道优化草案;
采用所述调整后的管道优化草案,计算每个优化草案的能效,评估管道在差异化布局、材料和尺寸条件下的能耗情况,结合施工与维护成本,生成能效与成本评估结果;
利用所述能效与成本评估结果,对比差异化管道优化草案的能效与成本差异,确定最优的设计方案,生成管道设计优化参数;
所述遗传算法的公式如下:
其中,f代表管道设计优化目标值,D代表管道直径,L代表管道长度,S代表管道材料强度,T1代表能源消耗值,T2代表管道设计的预期消耗标准值,C1代表管道安装成本,C2代表传统管道的安装成本,W1、W2和W3是权重系数。
8.根据权利要求1所述的基于BIM模型的建筑机电综合优化方法,其特征在于,通过所述管道设计优化参数,将建筑机电中的多类调度参数输入BIM模型,分析参数之间的依赖关系和影响,生成调度参数影响矩阵的步骤具体为:采用所述管道设计优化参数,将建筑机电中的多类调度参数输入BIM模型中,包括流量、压力、温度和调节阀设定,分析多类参数与管道的几何信息和流动特性的匹配程度,获取调度参数输入数据;
基于所述调度参数输入数据,分析差异化调度参数之间的依赖关系,通过计算每个参数的影响程度,识别调度参数对管道性能的影响路径,生成调度参数依赖关系分析表;
根据所述调度参数依赖关系分析表,将多调度参数的影响关系进行整理,并对影响程度进行优先级排序,生成调度参数影响矩阵。
9.根据权利要求1所述的基于BIM模型的建筑机电综合优化方法,其特征在于,基于所述调度参数影响矩阵,对建筑机电中的多个调度参数进行调整,优化温度、湿度和照明强度,综合参照能效与成本控制,生成最优调度方案的步骤具体为:采用所述调度参数影响矩阵,对建筑机电中的多个调度参数进行调整,优化参数的设置值,调整运行条件,生成调度参数调整方案;
基于所述调度参数调整方案,结合建筑能效要求和成本控制目标,进行多参数对能效和成本的影响分析,评估差异化调度参数调整方案下能效优化与成本节约之间的平衡,生成能效与成本优化结果;
通过所述能效与成本优化结果,综合参照温度、湿度和照明强度的最优组合,查验参数匹配建筑的运行需求,并评估能效和成本控制的效果,生成最优调度方案。
10.一种基于BIM模型的建筑机电综合优化系统,其特征在于,根据权利要求1‑9任一项所述的基于BIM模型的建筑机电综合优化方法,所述系统包括:管道数据提取模块基于BIM模型,提取建筑机电中多个管道组件的数据,包括管道长度、直径、连接方式和安装位置,结合管道设计要求和组件的物理特性,对管道的尺寸和布局进行分析,并生成管道布局规划方案;
压力流量匹配模块利用所述管道布局规划方案,根据差异化管道的尺寸和布局,分析多根管道的压力损失和流量需求,进行压力与流量的匹配分析,生成流量与压力优化记录;
布局优化模块根据所述流量与压力优化记录,对建筑机电管道尺寸和布局进行优化,评估管道的材料使用量、施工难度、管道整体设计方案的可行性,生成管网设计措施;
设计调整模块采用所述管网设计措施,调整管道的材料、尺寸和布局,对比并评估差异化管网设计措施的能效和成本,生成管道设计优化参数;
调度参数优化模块基于所述管道设计优化参数,将建筑机电中的多个调度参数输入到BIM模型中,分析调度参数之间的依赖关系和影响,优化温度、湿度和照明强度,综合参照能效与成本控制,生成最优调度方案。