位于日本东京的Nikken Sekkei研究所(Nikken Sekkei Research Institute)制定了一个城市愿景，以帮助它们选择由多种建筑类型组成的社区能源优化战略。能源消耗的优化是从整个地区的角度来探讨的.根据日本首都的一个中心区，城市更新方案方法的附加值已经得到证明。
日本能源含量低，人口密度高。这为发展生态城市规划提供了额外的刺激。城市和环境设计以低碳足迹解决方案为出发点，规划者、城市设计师、建筑师、工程师和景观专家共同提供综合解决方案。城市能源供需是智能城市管理的重要内容。这是一个比单一建筑复杂得多的系统，因为交通和城市基础设施等各种要素之间存在着协同作用。尤其是在日本最大的城市，基础设施正变得越来越紧凑。
过境导向发展
根据最新的预测，到2055年，超过四分之一的日本公民将超过65岁。届时，人口也将从目前的1.27亿减少到9000万。在东京(1300万人)，四分之一的老年公民独自生活，没有家庭照顾他们。65岁以上人群的预期人口增长是过去20年城市规划建立在集中在公共交通系统周围的紧凑、多功能社区基础之上的原因之一。日本别无选择，只能投资于发展这些基础设施，而不是控制道路交通。
图1，东京选择了以过境为导向的发展概念.大多数人住在离火车站不到1000米的地方。每个圆圈都是一个功能齐全的社区，一切都在步行距离之内：商店、办公室、公共设施、公园和绿地，当然还有交通。
东京都是一个巨大的城市，但自从东京选择了以交通为导向的发展(TOD)概念以来，它的社区规模一直保持着人类的规模。大多数人住在离火车站不到1000米的地方。在这些社区，一切都在步行距离之内：商店、办公室、公共设施、公园和绿地，当然还有交通。“它帮助所有年龄的人在自己的家庭和社区中独立生活。它还能节省车辆排放的废气，并有助于减少温室气体的排放，“Nikken Sekkei研究所(Nikken Sekkei Research Institute)执行干事山村欣吉(Shinji Yamamura)解释道。还原CO2对东京来说很重要。这座城市是城市热岛的典型例子；在过去一个世纪中，年平均气温增加了约3摄氏度(5.4摄氏度)。市政府希望到2020年将温室气体排放量与2000年的水平相比减少25%。因此，这座城市不仅在过去十年里创造了一千公顷的新绿地，而且迫切需要减少交通和建筑的能源消耗。
低能建筑
东京的城市基础设施是在东京经济快速增长的时期发展起来的，现在需要更新。当然，节能是计划的一部分。山村先生解释说：“新的建筑将被推荐，但净零能源建筑(Zeb)并不总是可能的。在装修方面尤其如此。我们需要更多的投资，而不是以更普通的低能耗建筑为目标。即使在这一水平上，大型商业开发大厦的业主或许也能产生足够的预算，但对于中小型建筑的业主来说，这仍然是非常困难的。“然而，这是必要的。2014年，日本商业建筑的年平均能耗约为2，140至2，450 MJ/m2，办公大楼为1，457 MJ/m2，在医院是2，952 MJ/m2 住宅建筑为778 MJ/m。2.
图2，能源评估工具的结构。
这些要素--社区基础设施、翻新需求、能源削减政策--促使研究人员制定灵活的战略，以尽可能有效和务实地更新一个街区内的所有建筑物，而不是各自的建筑。对东京来说，这是一个重要的整体结果。尽量减少需要更新的基础设施的范围也将减少最初的费用。
研究人员制定了三种不同的实用革新政策，并研究了它们在东京不同地区的影响。“在这个过程中，BIM-GIS集成对于以一种高效、全面、用户友好的方式组合数据至关重要，”山村欣吉(Shinji Yamamura)说。建筑信息建模(BIM)对于能源顾问和城市规划者准备与建筑相关的数据是必不可少的，这些数据可以与仿真软件相结合，以预测建筑物内部或建筑物之间的每一项措施的效果。这种能源模拟的城市基础设施数据来自当地的地理信息系统(GIS)数据库。结果返回到GIS平台上的三维城市模型，以检验其在城市或社区层面的效果。该平台由Yamamura和他的同事开发，使能源管理运营商或地方政府工作人员能够直观地看到城市、地区或建筑的能源消耗情况。在输入城市更新目标区域的位置后，规划者不仅获得了城市规划信息和社区特征，而且获得了可能是最有效的能源技术包，需要进一步的模拟和分析。
三包变体
在东京的一条铁路线(东日本铁路公司)上，研究人员挑选了12个社区，每个社区的中心都有一个火车站。地理信息系统分析与城市规划部门的BIM数据库相结合的结果表明，这些社区共有15万栋建筑，其中72%为中小型建筑。只有一个社区由大约50%的大型建筑物(超过5万米)组成。2)。在12个社区中的3个社区，建筑物用于商业或商业用途；其余9个是更多的住宅区。
第一个选择是检查社区是否有超过5万米的建筑物。2 建筑面积。这些大型建筑物的业主将比中小型建筑物的业主更有能力提高低能耗翻修工程的预算。尼肯·塞基研究所(Nikken Sekkei Research Institute)总结说，对大型建筑进行严格的改造，只会使它们的能耗减少60%以上，而让中小型建筑成为这样，将在整个社区产生大约18%的节能效果。山村声称：“通过使用诸如Zeb现成的方法等先进技术，大型建筑可以减少60%的成本。”但它很贵。
作为第二种选择，政府仍然应该刺激所有大型建筑的翻新，但更简单一些。他们的目标是减少20%的能源消耗。这与当今在隔离、照明、冷却和供暖领域降低能源消耗的更为普遍的技术是可行的。同时，所有中小型建筑物都应采取较小和容易的措施，将能耗降低10%：改变LED照明，使用略高效率的空调系统等。在这种情况下，社会整体上节约能源20%。
第三个方案是，一半的大型建筑物实行节省20%的措施，而所有中小型建筑物也同样节省20%。在这种情况下，整个地区的能源消耗减少了27%以上。为实现这一目标，必须采取与第二次翻修政策相同的削减步骤，还必须实施区域能源管理系统。利用计算机辅助工具集群，电网运营商优化了发电和输电系统的性能。
展望不久的将来，山村信吉透露：“我们开发的软件平台根据来自bIM和gis数据库的输入，提出了表现最好的策略。人工智能(AI)可以自动设计优化的能源消耗社区；我现在正在开发这样一个面向人工智能的工具。“
图3，东京大崎站西出口区-小气候计划与热环境模拟支持市政府创造微风走廊。
热岛
BIM-GIS集成在所有类型的三维模拟中都很有用；Yamamura也经常使用它来进行三维环境的热模拟。虽然本文只强调能源方面的问题，但这种能源管理技术可以成为包括交通系统和城市热岛缓解设计措施在内的综合系统的一部分。山村解释他的愿景：“这是一个聪明的城市概念的一部分，目的是同时和广泛地开发不同层次的解决方案。我相信，防止全球变暖和追求舒适的生活条件是可以同时实现的。“
当政府决定投资于BIM-GIS集成时，它在环境友好型设计中具有多用途功能。山村，也是一位城市热环境规划专家，曾为许多“酷城市”设计项目提供建议，以减轻日本和亚洲其他地区的热岛现象。有热环境模拟的小气候计划支持市政当局在城市中心建立微风走廊，以缓解热问题。起点与区域能源管理相同：必须将邻里或地区视为整个系统的一部分，才能在城市一级取得成功。
文章来源：https://www.bimsq.com