أبنية – خاص
يتزايد الطلب على الاستدامة وترشيد استهلاك الطاقة في عالم البناء والتشييد يومًا بعد يوم، ويسعى المصممون والعملاء إلى كل جديد يوفر أنظمة الأمان والاستدامة، ومع تنامي المستجدّات وزيادة الطموحات بدت أدوات رقمية مثل التوائم الرقمية “DTs”، ونمذجة معلومات البناء “BIM”، ونمذجة أداء المباني “BEM” آليات لا غنى عنها لتحسين تصميم وتشغيل المباني. تمثل هذه الأدوات إطارًا رقميًا متكاملًا يمكّن المهندسين والمصممين من تحليل أداء المباني بدقة، مع التركيز على تقليل استهلاك الطاقة، تعزيز راحة المستخدمين، وتقليل الأثر البيئي.
أهداف التوائم الرقمية “DTs” ودورها في مراحل البناء
تعتبر التوائم الرقمية بمثابة نسخ افتراضية للمباني يتم تطويرها باستخدام بيانات دقيقة ونماذج رقمية شاملة. تهدف هذه الأدوات إلى تحسين كفاءة المباني عبر مراحلها المختلفة:
التخطيط المبكر: توفر التوائم الرقمية منصة افتراضية تسمح للمصممين والخبراء بمحاكاة تصميم المباني واختبار كفاءتها من حيث استهلاك الطاقة، مع الأخذ في الاعتبار عناصر مثل الإضاءة، تدفق الهواء، والتدفئة. هذه المرحلة تضمن أن تكون المباني مستدامة وفعالة من البداية.
مرحلة التشغيل: خلال التشغيل اليومي، تُستخدم التوائم الرقمية لمراقبة المباني في الوقت الفعلي، مما يتيح تحسين استخدام الطاقة وتقديم حلول لتوفيرها دون المساس براحة شاغلي المبنى.
مرحلة الترميم: تُساعد التوائم الرقمية في تقييم أداء المباني القديمة وتحديد إمكانات تحسين كفاءتها الطاقية. وفي حالة المباني التي تفتقر إلى نماذج BIM، قد يتطلب الأمر إنشاء نماذج جديدة لتعزيز كفاءتها.
نمذجة معلومات البناء :“BIM” أكثر من مجرد تصميم
تُعد نمذجة معلومات البناء BIM أداة رقمية توفر تمثيلًا ثلاثي الأبعاد للمباني، يشمل تفاصيل دقيقة مثل مواد البناء، الأنظمة الكهربائية، وترتيبات المساحات. تمتد أهمية BIM إلى ما هو أبعد من مرحلة البناء، حيث تُستخدم خلال دورة حياة المبنى، بدءًا من التصميم وحتى الصيانة المستقبلية.
على سبيل المثال، يمكن أن توفر نماذج BIM بيانات دقيقة تساعد في تحسين استهلاك الطاقة عبر تحليل كيفية تأثير التعديلات المختلفة، مثل إضافة النوافذ أو تحسين العزل الحراري.
نمذجة أداء المباني :“BEM” تحليل لكفاءة الطاقة
تُستخدم نمذجة أداء المباني “BEM”) لتحليل أداء المباني من حيث الطاقة، مع الأخذ في الاعتبار عوامل مثل تدفق الطاقة، سلوك المستخدمين، وأنظمة التدفئة والتبريد. يعمل BEM على تقديم رؤى قابلة للتنفيذ لتحسين استهلاك الطاقة في المباني، مما يسهم في تقليل التكاليف وتقليل البصمة الكربونية.
التكامل بين “DTs” و“BIM” و“BEM”: كفاءة مستدامة
عند دمج الأدوات الثلاث، يتم إنشاء نظام متكامل يتيح تحسين كفاءة المباني من جميع الجوانب. توفر نماذج BIM بيانات التصميم الأساسية، بينما يستخدم BEM لتحليل الأداء الطاقي، وتساعد التوائم الرقمية في ربط البيانات ومراقبتها في الوقت الفعلي. هذا التكامل يمكّن من إجراء تغييرات مدروسة وتحقيق نتائج مستدامة، مثل تحسين استهلاك الطاقة مع ضمان راحة السكان.
أشارت دراسة بعنوان “Agile, continuous building energy modeling and simulation” نحو بروز التوائم الرقمية كأدوات ذات قيمة عالية للتخطيط، المحاكاة، والتحسين القائم على النماذج خلال السنوات القليلة الماضية، مما أظهر إمكانيات كبيرة لتطبيقها في صناعة البناء. كما قدَّمت نمذجة معلومات البناء “BIM” نهجًا موحدًا لتمثيل نماذج المباني بشكل فعال. ومع ذلك، تظهر العديد من هذه النماذج في الممارسة العملية قيودًا تتعلق بجودتها، خاصة فيما يتعلق بمستوى التفاصيل التي تحتويها. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تكون نماذج “BIM” محصورة ضمن أدوات برمجية من شركات محددة، مما يترتب عليه نقص في الاستقلالية عن المنصات أو قابلية التشغيل البيني، وهو أمر ضروري لتسهيل عمليات المحاكاة القائمة على النماذج، سواء كانت فردية أو متراجعة (أي بعد تعديل التصميم).
وبحسب الدراسة المشورة في دورية “SIMULATION” عام 2024، استطاعت الهندسة القائمة على النماذج معالجة تحديات مماثلة في مجال هندسة البرمجيات على مدار العقود الماضية من خلال تسهيل التكامل وقابلية التشغيل البيني للنماذج من مصادر متعددة، مستفيدةً من تكامل الأدوات القائمة على النماذج. استنادًا إلى هذه المزايا،
وقدَّمت هذه الدراسة – في نتائجها – بيئة أدوات قائمة على النماذج لمعالجة تحدِّيات ومخاطر البناء، تعمل على تطبيق عملية تخطيط مرنة ومستدامة لمحاكاة أداء المباني المتراجعة، مما يعزز من تخطيط كفاءة الطاقة في المباني.
الفوائد الاقتصادية والبيئية لهذه الأدوات
- توفير التكاليف: تقلل هذه الأدوات من تكلفة التعديلات والإصلاحات من خلال تقديم رؤى دقيقة قبل التنفيذ.
- تعزيز الاستدامة: تُسهم في تقليل الأثر البيئي عبر تحسين كفاءة استهلاك الطاقة وتقليل انبعاثات الكربون.
- تحسين التعاون: تتيح هذه الأدوات التعاون بين الفرق المختلفة، مما يجعل عمليات التصميم والتشغيل أكثر كفاءة.
ختامًا، تُظهر الأدوات مثل التوائم الرقمية“DTs” و “BIM” و“BEM” أنَّ التكنولوجيا الحديثة تلعب دورًا حيويًا في تصميم المباني المستقبلية، ليس فقط لجعلها أكثر كفاءة وراحة، ولكن أيضًا لتحسين استدامتها وتوفير الموارد. من خلال اعتماد هذه الأدوات، يمكن للمجتمعات مواجهة تحديات الطاقة والبيئة بطريقة مبتكرة، مما يمهد الطريق نحو مستقبل أكثر استدامة وذكاءً.
