В современном проектировании неотъемлемой частью становится разработка цифрового двойника, поэтому в статье рассмотрена актуальная задача моделирования инженерных систем здания. Традиционно каждая система рассматривается отдельно, что не позволяет создать математическую модель потокораспределения энергоносителей. Для решения этой проблемы авторами предложена структура инженерной системы здания в виде взаимодействия большого количества подсистем. Каждая подсистема характеризуется двумя зависящими друг от друга динамически изменяемыми величинами: мощностью потребления и мощностью потерь с учетом ряда допущений и направления движения. Установлено, что задача проектирования инженерной системы здания заключается в способности реализовать свое основное функциональное назначение — обеспечение всех помещений энергоносителями в необходимом объеме и качестве, соответствующем нормативной документации. В качестве реального объекта исследований выбрано здание Белгородской государственной универсальной научной библиотеки и создан его цифровой двойник в программе Autodesk Revit. Модель включает в себя три слоя: фасад, внутреннее наполнение и инженерные коммуникации. Следующим этапом стала разработка математической модели на основе связного ориентированного графа инженерных систем здания. В результате, сформулирована задача оперативного управления инженерными сетями, заключающаяся в том, чтобы с помощью изменения структуры и параметров в управляемых подсистемах компенсировать изменение структуры и параметров потребителей. Исследования показали, что предложенная формула расчета мощностей инженерных систем здания с учетом коэффициента нелинейности и местных сопротивлений в линиях связи между подсистемами, позволяет оценить затраты на обеспечение жизненного цикла инженерных сетей здания. Применение рассмотренных уравнений, составивших основу цифрового двойника инженерной системы здания, расширяют возможности управления жизненным циклом объектов капитального строительства с учетом технических, экономических и экологических рисков.
In modern design, the development of a digital twin becomes an integral part, therefore, the article considers the actual task of modeling building engineering systems. Traditionally, each system is considered separately, which does not allow creating a mathematical model of energy flow distribution. To solve this problem, the authors proposed the structure of the building's engineering system in the form of interaction of a large number of subsystems. Each subsystem is characterized by two dynamically variable values that depend on each other: consumption power and loss power, taking into account a number of assumptions and the direction of movement. It is established that the task of designing the engineering system of a building is the ability to realize its main functional purpose — to provide all premises with energy carriers in the required volume and quality corresponding to regulatory documentation. The building of the Belgorod State Universal was chosen as the real object of research and its digital twin was created in the Autodesk Revit program. The model includes three layers: facade, interior filling and engineering communications. The next step was the development of a mathematical model based on a connected oriented graph of the engineering systems of the building. As a result, the task of operational management of utility networks is formulated, which consists in compensating for changes in the structure and parameters of consumers by changing the structure and parameters in the controlled subsystems. Research has shown that the proposed formula for calculating the capacity of building utility systems, taking into account the nonlinearity coefficient and local resistances in the communication lines between the subsystems, allows us to estimate the costs of ensuring the life cycle of building utility networks. The use of the considered equations, which formed the basis of the digital twin of the building utility system, expands the possibilities of managing the life cycle of capital construction projects, taking into account technical, economic and environmental risks.