BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計應(yīng)用中的現(xiàn)狀分析

張大鎮(zhèn)

（福建省建筑設(shè)計研究院，福建福州350001）

?

BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計應(yīng)用中的現(xiàn)狀分析

張大鎮(zhèn)

（福建省建筑設(shè)計研究院，福建福州350001）

摘要：本文介紹現(xiàn)階段BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計中的應(yīng)用程度，歸納主流BIM平臺軟件在暖通空調(diào)設(shè)計過程中的不足點，提出BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計中的深度應(yīng)用研究建議，為推進(jìn)BIM技術(shù)在暖通施工圖設(shè)計中的應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：BIM； 暖通空調(diào)； Revit； 質(zhì)量控制； 管線綜合

0　引言

國家住建部《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》將“加快建筑信息模型（BIM）、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同工作等新技術(shù)在工程中的應(yīng)用”作為總體目標(biāo)列入“發(fā)展綱要”中，國內(nèi)高校、軟件公司、設(shè)計院、施工企業(yè)都在積極響應(yīng)國家號召，在建設(shè)行業(yè)BIM技術(shù)應(yīng)用方面多了大量的理論與實際工程項目應(yīng)用研究，也取得了相對多的研究成果。2013年，福建省建筑設(shè)計研究院以《建設(shè)行業(yè)信息一體化軟件核心技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用》為專題研究，向福建省科技廳申報2013年度福建省科技重大專項，獲得了政府相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及專家的高度重視并成功立項。筆者以本專題的部分研究內(nèi)容即“BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計中的應(yīng)用”為研究對象進(jìn)行分析，希望能與業(yè)內(nèi)專家共同探討。

1　現(xiàn)階段的應(yīng)用程度

目前暖通專業(yè)BIM建模深度為：基本實現(xiàn)空調(diào)、通風(fēng)及防排煙系統(tǒng)中風(fēng)系統(tǒng)的建模，部分實現(xiàn)空調(diào)冷凍水系統(tǒng)、冷媒系統(tǒng)、冷凝水系統(tǒng)建模（冷卻水系統(tǒng)由給排水專業(yè)完成）及膨脹水管建模。負(fù)荷計算、系統(tǒng)阻力計算、水力平衡計算等應(yīng)用基本還處于探索研究階段，只有少數(shù)設(shè)計院的部分工程或工程的局部用到。究其原因是，現(xiàn)有的BIM實施平臺軟件功能不足現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、法律法規(guī)的要求。

1.1風(fēng)管系統(tǒng)區(qū)分

BIM與CAD不同之一在于，無法通過定義圖層來區(qū)分系統(tǒng)，但可通過“系統(tǒng)族：風(fēng)管系統(tǒng)”來創(chuàng)建不同的風(fēng)系統(tǒng)，并設(shè)置不同的線樣式、顏色、線寬來區(qū)分風(fēng)系統(tǒng)，在三維視圖中，通過為不同的風(fēng)系統(tǒng)定義過濾器并指定顏色來區(qū)分。通過定義風(fēng)系統(tǒng)，除了直觀、便于區(qū)分外，還有利于風(fēng)管的編輯與修改，極大提高制圖的工作效率。

此方法是較為通用的方法，但由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致不同設(shè)計院系統(tǒng)顏色設(shè)置均不一樣；甚至設(shè)計院內(nèi)部，不同的暖通設(shè)計師或不同的項目，均有可能系統(tǒng)顏色設(shè)置不一樣。正所謂“無規(guī)則不成方圓”，這種五花八門的系統(tǒng)顏色，不但不能帶來便利，還減低了可讀性，給校對、審核人員帶來不便。圖1是某工程風(fēng)系統(tǒng)管道顏色設(shè)定。

1.2狹小空間的管線優(yōu)化布置

不同視圖間相互關(guān)聯(lián)性的特點正是BIM技術(shù)的主要優(yōu)勢之一。在內(nèi)走道或管線復(fù)雜、對凈高有嚴(yán)格要求的狹小空間，應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行管線優(yōu)化布置，平面、立面、剖面、三維視圖之間相互關(guān)聯(lián)，便于暖通設(shè)計師多角度確認(rèn)管道的空間位置，有效避免管線碰撞，滿足凈高要求[1]。目前國產(chǎn)BIM平臺軟件已實現(xiàn)凈高自動檢查功能，如圖2某工程內(nèi)走道自動凈高檢查所示，左側(cè)三維視圖為右側(cè)紅線框標(biāo)注的對應(yīng)視圖。軟件按設(shè)定值可自動檢查建筑不同區(qū)域內(nèi)的最低凈高值，并填充不同顏色。

狹小空間的管線優(yōu)化布置，對建模的精度要求甚高，不僅要考慮管道自身截面大小，還需考慮管道的保溫層厚度、管道附件的曲率半徑、法蘭的大小、管道安裝檢測空間等，這些在傳統(tǒng)二維設(shè)計中難以實現(xiàn)，但BIM技術(shù)的虛擬可視化優(yōu)勢卻能輕松解決。采用BIM技術(shù)進(jìn)行狹小空間的管線優(yōu)化布置，雖然在設(shè)計階段增加了設(shè)計師的工作量，但為后期施工安裝節(jié)省了大量的人力、物力，有效減少施工的返工量，避免浪費、節(jié)約成本。

1.3機(jī)房布置

在公民建設(shè)計中，建筑專業(yè)往往為暖通空調(diào)設(shè)備用房預(yù)留的空間相對緊張，如何合理的布置設(shè)備成為暖通空調(diào)設(shè)計中的關(guān)鍵及難點問題，不同品牌的設(shè)備尺寸存在差異，暖通空調(diào)設(shè)計階段不能指定品牌，這也成為機(jī)房布置的不確定因素。

應(yīng)用BIM技術(shù)的參數(shù)設(shè)計優(yōu)勢，設(shè)計階段為機(jī)器設(shè)備創(chuàng)建參數(shù)體塊族，便于修改設(shè)備的實體尺寸。設(shè)計過程通過可視化的多方案比較設(shè)備擺放位置，從三維空間角度考慮設(shè)備的安裝空間，接口位置，消聲靜壓箱大小，待甲方確定品牌后，通過參數(shù)修改，重新驗證機(jī)房布置的合理性，模擬設(shè)備安裝過程，為甲方提供設(shè)計優(yōu)化方案。圖3~圖6所示是某工程采用BIM技術(shù)進(jìn)行機(jī)房布置的實際案例。

1.4管線綜合碰撞檢測

應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行管線綜合碰撞檢測，提高施工圖設(shè)計質(zhì)量，這是BIM技術(shù)的巨大優(yōu)勢，也是BIM技術(shù)的一個基礎(chǔ)應(yīng)用，國內(nèi)眾多掌握BIM技術(shù)的設(shè)計院，在設(shè)計過程中，基本都會應(yīng)用此優(yōu)勢。

暖通專業(yè)設(shè)計師在管線綜合碰撞檢測的應(yīng)用方向主要為：1）檢測風(fēng)系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)梁、結(jié)構(gòu)柱、樓梯、坡道等構(gòu)件的碰撞情況；2）檢測水系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)梁、結(jié)構(gòu)柱等構(gòu)件的碰撞情況；3）檢測暖通專業(yè)內(nèi)部管道相互碰撞情況；4）管道安裝空間、預(yù)留檢修空間檢測。針對機(jī)電專業(yè)之間（即暖通專業(yè)與給排水專業(yè)、暖通專業(yè)與機(jī)電專業(yè)）之間的碰撞檢測可由專門的BIM協(xié)調(diào)人完成。

“管線綜合碰撞檢測”的結(jié)果只是發(fā)現(xiàn)問題，如何解決問題？才是最為關(guān)鍵的，即管線優(yōu)化設(shè)計。基于BIM模型的管線優(yōu)化設(shè)計應(yīng)注意下述情況[2]：

（1）盡量少改動，三維管線優(yōu)化設(shè)計只對非改動不可的管線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，比如：管線穿梁、碰柱、穿吊頂?shù)惹闆r，屬于硬碰撞，非改不可；閥門等附件穿梁、碰柱，只需調(diào)整安裝方向即可避免碰撞的，屬于軟碰撞，可以不修改，以減少設(shè)計人員的工作量。

（2）需滿足建筑業(yè)態(tài)要求，對于不滿足凈高的空間，就算管線沒有碰撞，也需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

（3）管線優(yōu)化設(shè)計時，應(yīng)預(yù)留安裝、檢修空間。

2　存在問題

針對應(yīng)用市場主流的BIM實施平臺軟件，在暖通建模過程中，關(guān)于模型的精確度、平面表達(dá)方式、建模效率等歸納提出如下問題：

（1）風(fēng)管：風(fēng)管三維尺寸準(zhǔn)確，空間位置定位精確，可根據(jù)實際需要創(chuàng)建非標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)管尺寸，但風(fēng)管風(fēng)量、風(fēng)速等設(shè)定不如二維方便。

（2）風(fēng)管管件（彎頭、三通、四通、變徑等）：鴻業(yè)開發(fā)的族立得產(chǎn)品中包含了常用的風(fēng)管管件樣式，但因此參數(shù)化設(shè)計，精度要求高，導(dǎo)致某些情況下自動連接困難，需手動連接，無形中降低了建模效率，同時，部分族文件制作有問題，平面中連接沒問題，但三維模型中體塊顯示有問題。

（3）風(fēng)管附件（閥門）：風(fēng)管附件樣式偏少，繪制不夠智能，添加閥門時，閥門尺寸是原有尺寸，并不會自動識別風(fēng)管尺寸而自動改變，但會自動添加變徑管。

（4）風(fēng)道末端設(shè)備：軟件自帶的風(fēng)口具有“風(fēng)道末端安裝到風(fēng)管上”的功能，有效提高建模效率，但不同尺寸風(fēng)口的創(chuàng)建比較麻煩，需要通過復(fù)制族文件并修改對相應(yīng)參數(shù)來實現(xiàn)，與二維不同，智能程度不夠，部分風(fēng)口族文件風(fēng)口連接方向不對，但可通過修改族文件來更正。

（5）機(jī)械設(shè)備：國外一些廠家已開始重視BIM技術(shù)的發(fā)展，為其產(chǎn)品制作了三維信息模型文件，但是國內(nèi)的廠家還未提供此類服務(wù)，一般我們的都是根據(jù)工程需要自行建立滿足設(shè)計需要的機(jī)械設(shè)備三維信息模型文件，制作過程比較耗時，只表達(dá)機(jī)械設(shè)備體塊的實際尺寸、關(guān)鍵參數(shù)等信息，加之規(guī)范化程度不夠，導(dǎo)致信息利用率不高。

（6）文字標(biāo)注：國內(nèi)眾多軟件開發(fā)公司在主流BIM平臺軟件上做了大量的二次開發(fā)工作，提供了文字快速標(biāo)注插件，有效提高了建模效率，但其在字體修改、字號設(shè)置等方面還不夠便捷。

（7）導(dǎo)出CAD：因眾多條件限制，目前還未實施三維圖紙審查，借助BIM技術(shù)輔助暖通設(shè)計，但最終還需將三維信息數(shù)據(jù)導(dǎo)出二維CAD圖紙。現(xiàn)階段，基本實現(xiàn)了“三維導(dǎo)二維”并保證暖通系統(tǒng)與CAD圖層對應(yīng)的技術(shù)手段，便于后期施工圖的深化、修改；但還存在風(fēng)管附件與CAD圖層不匹配或只能部分匹配問題。

3　深度應(yīng)用研究建議

3.1三維制圖出圖

（1）暖通專業(yè)項目樣板：完善前期制定的樣板文件，樣板文件中應(yīng)包含：不同系統(tǒng)管道的顏色設(shè)定、線型設(shè)定、顯示方式設(shè)定，加載常用的風(fēng)管管件族文件、風(fēng)管附件族文件、風(fēng)道末端族文件、機(jī)械設(shè)備族文件。

（2）族文件制作：規(guī)范常用的族文件制作流程，包括族文件命名規(guī)則、參數(shù)命名規(guī)則、平面表達(dá)深度等。

（3）出圖：目前多數(shù)工程設(shè)計流程為：在BIM軟件平臺上完成建模后，導(dǎo)出平面、剖面，在CAD中完善后完成施工圖制圖，以保證出圖時間；針對中、小型項目，在設(shè)計周期許可的條件下，嘗試在BIM軟件平臺上完成施工圖制圖。

3.2三維模型擴(kuò)展應(yīng)用

（1）負(fù)荷計算：市場主流BIM平臺軟件自帶的負(fù)荷計算其計算標(biāo)準(zhǔn)與國標(biāo)不符，某軟件公司開發(fā)的負(fù)荷計算功能只能在建筑模型文件中進(jìn)行且操作繁瑣，將建筑模型鏈接到暖通模型中，無法利用設(shè)置好的房間、空間屬性進(jìn)行負(fù)荷計算，并且無法在鏈接文件中創(chuàng)建房間、空間屬性。

（2）風(fēng)系統(tǒng)阻力計算：軟件已實現(xiàn)風(fēng)系統(tǒng)阻力計算分析，但由于先期暖通模型精確度不夠，系統(tǒng)連接不完整，還無法應(yīng)用此功能。除此之外，軟件也存在弊端，相關(guān)參數(shù)設(shè)置繁瑣。根據(jù)重大專題的需要，將選用一個合適的工程，完成這方面的研究工作。

（3）工程計量方面的應(yīng)用：模型完整的情況下，模型計量數(shù)據(jù)與二維圖紙的計量基本一致，差別在于計算風(fēng)管管材時，三維模型扣除風(fēng)管附件的長度，而實際計量規(guī)則的不扣除的，此問題的解決需和軟件開發(fā)公司配合完成，并完善統(tǒng)計表格式。

（4）施工指導(dǎo)的應(yīng)用：將暖通三維文件導(dǎo)出為DWF（DWFX）文件格式，以保證模型數(shù)據(jù)信息完整、數(shù)據(jù)量小，并通過云平臺，將模型信息導(dǎo)入到iPad上，便于施工現(xiàn)場讀取模型數(shù)據(jù)，并與施工現(xiàn)場信息進(jìn)行比對，完成暖通模型在施工指導(dǎo)中的應(yīng)用。

4　結(jié)語

BIM技術(shù)的應(yīng)用，其實是個工作模式的改變，如同早期的“甩圖板”。它的成熟并不是一個部門、一家公司所能做到的，它需要政府相關(guān)部門、行業(yè)相關(guān)單位共同配合、共同推進(jìn)。一些發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已經(jīng)建立了BIM的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，我國也在研究BIM國家標(biāo)準(zhǔn)，北京市《民用建筑信息偶像設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（DB11/T 1069-2014）已于2014年9月1日實施，相信隨著時間的推移，BIM技術(shù)會越來越成熟，應(yīng)用也越來越廣泛。

隨著相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的建立，軟件的成熟，應(yīng)用BIM技術(shù)實現(xiàn)暖通專業(yè)的施工圖設(shè)計也是能實現(xiàn)的，但這個目標(biāo)估計不是三年五年能實現(xiàn)的，筆者希望通過本文，與業(yè)內(nèi)專家進(jìn)行交流，共同推進(jìn)BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘振眉，郭筱瑩.RevitMEP在暖通工程設(shè)計中的應(yīng)用分析[J].福建建筑，2013，（11）：107～109.

[2]張大鎮(zhèn)，繞紅旗，等.三維數(shù)字化技術(shù)在建筑設(shè)計全過程質(zhì)量管控中的應(yīng)用[J].福建建設(shè)科技，2012，（3）：48～50.

修回日期：2016-04-18

DOI：10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.02.014

中圖分類號：TU831

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：

文章編號：2095-3429（2016）02-0062-04

基金項目：福建省科技重大專項，（NO.2013HZ0004）

作者簡介：張大鎮(zhèn)（1984-），男，福建連江縣人，工學(xué)碩士，工程師，研究方向：暖通設(shè)計、BIM技術(shù)研究應(yīng)用及推廣。

收稿日期：2016-03-22

Analysis of Current Situation about BIM Technology Application in HAVC Design

ZHANG Da-zhen
（Fujian Provincial Institute of Architectural Design and Research，F(xiàn)uzhou 350001，China）

Abstract：This paper introduces the application level of BIM technology in HAVC design，by presents insufficient of Autodesk Revit in HAVC design process.Therefore，brings up a sort of deeper applying suggestions of BIM technology in HAVC design，then provides samples for promoting BIM technology in the construction drawing design eventually.

Key words：BIM； HVAC； revit； quality control； comprehensive pipeline