BIM技術在暖通空調設計應用中的現狀分析

張大鎮

（福建省建筑設計研究院，福建福州350001）

?

BIM技術在暖通空調設計應用中的現狀分析

張大鎮

（福建省建筑設計研究院，福建福州350001）

摘要：本文介紹現階段BIM技術在暖通空調設計中的應用程度，歸納主流BIM平臺軟件在暖通空調設計過程中的不足點，提出BIM技術在暖通空調設計中的深度應用研究建議，為推進BIM技術在暖通施工圖設計中的應用提供借鑒。

關鍵詞：BIM； 暖通空調； Revit； 質量控制； 管線綜合

0　引言

國家住建部《2011-2015年建筑業信息化發展綱要》將“加快建筑信息模型（BIM）、基于網絡的協同工作等新技術在工程中的應用”作為總體目標列入“發展綱要”中，國內高校、軟件公司、設計院、施工企業都在積極響應國家號召，在建設行業BIM技術應用方面多了大量的理論與實際工程項目應用研究，也取得了相對多的研究成果。2013年，福建省建筑設計研究院以《建設行業信息一體化軟件核心技術研發及應用》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，獲得了政府相關領導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容即“BIM技術在暖通空調設計中的應用”為研究對象進行分析，希望能與業內專家共同探討。

1　現階段的應用程度

目前暖通專業BIM建模深度為：基本實現空調、通風及防排煙系統中風系統的建模，部分實現空調冷凍水系統、冷媒系統、冷凝水系統建模（冷卻水系統由給排水專業完成）及膨脹水管建模。負荷計算、系統阻力計算、水力平衡計算等應用基本還處于探索研究階段，只有少數設計院的部分工程或工程的局部用到。究其原因是，現有的BIM實施平臺軟件功能不足現行行業標準、規范、法律法規的要求。

1.1風管系統區分

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

此方法是較為通用的方法，但由于沒有統一的標準，導致不同設計院系統顏色設置均不一樣；甚至設計院內部，不同的暖通設計師或不同的項目，均有可能系統顏色設置不一樣。正所謂“無規則不成方圓”，這種五花八門的系統顏色，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是某工程風系統管道顏色設定。

1.2狹小空間的管線優化布置

不同視圖間相互關聯性的特點正是BIM技術的主要優勢之一。在內走道或管線復雜、對凈高有嚴格要求的狹小空間，應用BIM技術進行管線優化布置，平面、立面、剖面、三維視圖之間相互關聯，便于暖通設計師多角度確認管道的空間位置，有效避免管線碰撞，滿足凈高要求[1]。目前國產BIM平臺軟件已實現凈高自動檢查功能，如圖2某工程內走道自動凈高檢查所示，左側三維視圖為右側紅線框標注的對應視圖。軟件按設定值可自動檢查建筑不同區域內的最低凈高值，并填充不同顏色。

狹小空間的管線優化布置，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，這些在傳統二維設計中難以實現，但BIM技術的虛擬可視化優勢卻能輕松解決。采用BIM技術進行狹小空間的管線優化布置，雖然在設計階段增加了設計師的工作量，但為后期施工安裝節省了大量的人力、物力，有效減少施工的返工量，避免浪費、節約成本。

1.3機房布置

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

應用BIM技術的參數設計優勢，設計階段為機器設備創建參數體塊族，便于修改設備的實體尺寸。設計過程通過可視化的多方案比較設備擺放位置，從三維空間角度考慮設備的安裝空間，接口位置，消聲靜壓箱大小，待甲方確定品牌后，通過參數修改，重新驗證機房布置的合理性，模擬設備安裝過程，為甲方提供設計優化方案。圖3~圖6所示是某工程采用BIM技術進行機房布置的實際案例。

1.4管線綜合碰撞檢測

應用BIM技術進行管線綜合碰撞檢測，提高施工圖設計質量，這是BIM技術的巨大優勢，也是BIM技術的一個基礎應用，國內眾多掌握BIM技術的設計院，在設計過程中，基本都會應用此優勢。

暖通專業設計師在管線綜合碰撞檢測的應用方向主要為：1）檢測風系統與結構梁、結構柱、樓梯、坡道等構件的碰撞情況；2）檢測水系統與結構梁、結構柱等構件的碰撞情況；3）檢測暖通專業內部管道相互碰撞情況；4）管道安裝空間、預留檢修空間檢測。針對機電專業之間（即暖通專業與給排水專業、暖通專業與機電專業）之間的碰撞檢測可由專門的BIM協調人完成。

“管線綜合碰撞檢測”的結果只是發現問題，如何解決問題？才是最為關鍵的，即管線優化設計。基于BIM模型的管線優化設計應注意下述情況[2]：

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

（2）需滿足建筑業態要求，對于不滿足凈高的空間，就算管線沒有碰撞，也需要進行優化設計。

（3）管線優化設計時，應預留安裝、檢修空間。

2　存在問題

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

（1）風管：風管三維尺寸準確，空間位置定位精確，可根據實際需要創建非標準風管尺寸，但風管風量、風速等設定不如二維方便。

（2）風管管件（彎頭、三通、四通、變徑等）：鴻業開發的族立得產品中包含了常用的風管管件樣式，但因此參數化設計，精度要求高，導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）風管附件（閥門）：風管附件樣式偏少，繪制不夠智能，添加閥門時，閥門尺寸是原有尺寸，并不會自動識別風管尺寸而自動改變，但會自動添加變徑管。

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

（5）機械設備：國外一些廠家已開始重視BIM技術的發展，為其產品制作了三維信息模型文件，但是國內的廠家還未提供此類服務，一般我們的都是根據工程需要自行建立滿足設計需要的機械設備三維信息模型文件，制作過程比較耗時，只表達機械設備體塊的實際尺寸、關鍵參數等信息，加之規范化程度不夠，導致信息利用率不高。

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

（7）導出CAD：因眾多條件限制，目前還未實施三維圖紙審查，借助BIM技術輔助暖通設計，但最終還需將三維信息數據導出二維CAD圖紙。現階段，基本實現了“三維導二維”并保證暖通系統與CAD圖層對應的技術手段，便于后期施工圖的深化、修改；但還存在風管附件與CAD圖層不匹配或只能部分匹配問題。

3　深度應用研究建議

3.1三維制圖出圖

（1）暖通專業項目樣板：完善前期制定的樣板文件，樣板文件中應包含：不同系統管道的顏色設定、線型設定、顯示方式設定，加載常用的風管管件族文件、風管附件族文件、風道末端族文件、機械設備族文件。

（2）族文件制作：規范常用的族文件制作流程，包括族文件命名規則、參數命名規則、平面表達深度等。

（3）出圖：目前多數工程設計流程為：在BIM軟件平臺上完成建模后，導出平面、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。

3.2三維模型擴展應用

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

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

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

（4）施工指導的應用：將暖通三維文件導出為DWF（DWFX）文件格式，以保證模型數據信息完整、數據量小，并通過云平臺，將模型信息導入到iPad上，便于施工現場讀取模型數據，并與施工現場信息進行比對，完成暖通模型在施工指導中的應用。

4　結語

BIM技術的應用，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，它需要政府相關部門、行業相關單位共同配合、共同推進。一些發達國家和地區已經建立了BIM的相關國家標準，我國也在研究BIM國家標準，北京市《民用建筑信息偶像設計標準》（DB11/T 1069-2014）已于2014年9月1日實施，相信隨著時間的推移，BIM技術會越來越成熟，應用也越來越廣泛。

隨著相關國家標準的建立，軟件的成熟，應用BIM技術實現暖通專業的施工圖設計也是能實現的，但這個目標估計不是三年五年能實現的，筆者希望通過本文，與業內專家進行交流，共同推進BIM技術在暖通空調設計中的應用。

參考文獻：

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

[2]張大鎮，繞紅旗，等.三維數字化技術在建筑設計全過程質量管控中的應用[J].福建建設科技，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

文獻標識碼：

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（1984-），男，福建連江縣人，工學碩士，工程師，研究方向：暖通設計、BIM技術研究應用及推廣。

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，Fuzhou 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