BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用初探

張聞

（河南省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司，河南 鄭州 450000）

1 BIM技術(shù)簡介

BIM是Building Information Modeling的縮寫，即建筑信息模型，它指的是在建筑工程項(xiàng)目中，通過收集相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，把它設(shè)定為模型的基本要件，并以此來建立建筑模型，然后運(yùn)用數(shù)字信息仿真技術(shù)模擬建筑物的實(shí)際情況。在對(duì)暖通空調(diào)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，如果能夠有效運(yùn)用BIM技術(shù)，就可以極大提高工作效率，超前完成工期，并且減少建筑工程的成本。這是由于BIM技術(shù)能夠模擬建筑物的真實(shí)情況，使得設(shè)計(jì)更加合理，符合實(shí)際情況。

2 BIM技術(shù)概況

（1）BIM技術(shù)的主要特點(diǎn)。①可視性。指利用BIM技術(shù)建立模型后，就可以清晰、準(zhǔn)確地把握完工后的整體效果。②協(xié)調(diào)性。指在建筑施工的前期階段，運(yùn)用BIM技術(shù)可以協(xié)調(diào)好建設(shè)過程中可能出現(xiàn)的一些問題。③優(yōu)化性。指在整個(gè)建筑過程中，利用BIM技術(shù)可以逐步完善設(shè)計(jì)，降低發(fā)生事故的頻率。④一體化性。指運(yùn)用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)從項(xiàng)目設(shè)計(jì)到工程項(xiàng)目全過程的整體管理。

（2）BIM技術(shù)的基本優(yōu)點(diǎn)。①計(jì)算的精確性。在項(xiàng)目工程的各個(gè)環(huán)節(jié)中，運(yùn)用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目精確完整的運(yùn)算，不僅節(jié)省了計(jì)算的時(shí)間，還有效提高了整體的效率。②實(shí)施有效的監(jiān)控。運(yùn)用BIM技術(shù)，一方面可以有效監(jiān)控出現(xiàn)的部分問題，另一方面也能使問題得到迅速解決。③實(shí)現(xiàn)圖紙與現(xiàn)實(shí)的有效協(xié)同，減少返工次數(shù)。運(yùn)用BIM技術(shù)，結(jié)合其可視化的特點(diǎn)，并利用時(shí)間的維度對(duì)其進(jìn)行虛擬施工，防止施工過程中出現(xiàn)質(zhì)量、安全等多方面的相關(guān)問題。④協(xié)調(diào)沖突，決策支持。在建筑施工時(shí)，運(yùn)用BIM技術(shù)可以做出有效正確的決策，其原理是BIM技術(shù)可進(jìn)行大數(shù)據(jù)的計(jì)算，可有力支撐工程的數(shù)據(jù)后臺(tái)，并根據(jù)這些已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的分析對(duì)比。

3 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)

（1）數(shù)據(jù)集成性。在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)時(shí)，設(shè)計(jì)的周期、變更的概率以及最終的效果三者之間存在關(guān)聯(lián)：即設(shè)計(jì)的周期越短，變更的概率就越大，最終的效果也就越顯著。為了減少污染，設(shè)計(jì)時(shí)需要注意兩點(diǎn)：一是設(shè)計(jì)不能妨礙其發(fā)揮基礎(chǔ)功能的應(yīng)有作用，二是要降低各環(huán)節(jié)的運(yùn)行損耗，最大程度地減少對(duì)環(huán)境的污染。因軟件集成與暖通空調(diào)設(shè)計(jì)軟件之間存在著緊密聯(lián)系，針對(duì)該行業(yè)內(nèi)已經(jīng)開發(fā)了的大量建筑模擬性能軟件，例如節(jié)能軟件，要想計(jì)算出暖通空調(diào)一整年消耗的能量以及掌握其動(dòng)態(tài)負(fù)荷，就要運(yùn)用到節(jié)能軟件內(nèi)部的計(jì)算內(nèi)核。該軟件具備過去一些老舊軟件無可比擬的優(yōu)越性：不僅計(jì)算數(shù)據(jù)的精確度高，而且可以全面分析設(shè)備、節(jié)能以及管理等多種元素的相關(guān)數(shù)據(jù)信息并加以利用，為系統(tǒng)與環(huán)境的友好發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

（2）數(shù)據(jù)互通性。在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，首先，要明確建筑幾何以及熱工協(xié)調(diào)的重要性，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制好運(yùn)行負(fù)荷，不能超過規(guī)定允許的范圍。其次，在規(guī)劃設(shè)計(jì)管線時(shí)，必須以滿足結(jié)構(gòu)承載力度和電氣負(fù)荷程度為前提，全面具體的分析排水工程、建筑構(gòu)架以及電氣等分項(xiàng)專業(yè)對(duì)于空間的需求，使建筑、電氣、設(shè)施以及結(jié)構(gòu)等各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息能夠進(jìn)行共享。為了實(shí)現(xiàn)文件外部信息共享，在信息輸出時(shí)，可以采用以格式來進(jìn)行交換的方式。舉個(gè)例子來說，如果輸出信息的格式是DWG，就需要選擇DXF進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，以此確保信息共享實(shí)現(xiàn)高效性。

4 BIM技術(shù)在暖通空調(diào)建筑中的設(shè)計(jì)

（1）冷熱源的設(shè)計(jì)。通常，暖通空調(diào)的冷熱源設(shè)計(jì)受設(shè)計(jì)區(qū)域的影響較大，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意區(qū)分好區(qū)域，區(qū)域不同，需要安裝的系統(tǒng)也就不同。例如，一個(gè)學(xué)校的學(xué)生公寓、食堂以及澡堂等地方，首先，由于水量需求受季節(jié)的直接影響，夏天氣溫較高，空調(diào)制冷性較好，能夠滿足冷負(fù)荷的需求，然而冬天氣溫較低，空調(diào)制熱性較差，無法達(dá)到熱負(fù)荷需求的標(biāo)準(zhǔn)。因此，冬季需要利用鍋爐房來解決這個(gè)問題。其次，從夏季到冬季，由于供水的溫度因季節(jié)不同而不同，所以需要利用熱轉(zhuǎn)化器工作原理來解決這個(gè)問題，如太陽能熱水集熱器，它就可以在學(xué)生用水高峰段時(shí)期很好地滿足學(xué)生的需求。

（2）精確計(jì)算冷熱負(fù)荷。眾所周知，空調(diào)在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的冷熱負(fù)荷，要想對(duì)此負(fù)荷進(jìn)行精確計(jì)算，可以使用一些專門計(jì)算的軟件，如Dest。這款軟件主要用來計(jì)算能耗，使用它可以精確地計(jì)算出不同區(qū)域供熱與制冷的實(shí)際的負(fù)荷。

（3）暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)方案。在暖通空調(diào)方案設(shè)計(jì)中，方案設(shè)計(jì)因區(qū)域不同而不同。在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)方案的使用受空調(diào)性能的影響。例如：在設(shè)計(jì)學(xué)校食堂時(shí)，要考慮三點(diǎn)：一是空調(diào)必須具備循環(huán)風(fēng)的功能；二是要盡可能地使用新風(fēng)系統(tǒng)；三是風(fēng)機(jī)管盤必須具有協(xié)調(diào)功能。在設(shè)計(jì)學(xué)校教學(xué)樓時(shí)，要注意兩點(diǎn)：一是必須使用專用的空調(diào)系統(tǒng)，二是供暖設(shè)備必須達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)。具體標(biāo)準(zhǔn)有兩點(diǎn)：一是空調(diào)必須具有定風(fēng)量全空氣熱回收的功能，二是空調(diào)必須具有兩種供暖系統(tǒng)，既包括散熱器供暖，又包括地板輻射值班式供暖。在設(shè)計(jì)學(xué)生公寓時(shí)，為了滿足日常需求，只需要采用散熱器供暖方式和分體空調(diào)。在設(shè)計(jì)學(xué)校辦公樓時(shí)，需要采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)的方式，至于供暖系統(tǒng)，則與其他區(qū)域一樣。

5 BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中存在的相關(guān)問題

（1）風(fēng)管。盡管風(fēng)管的三維尺度足夠準(zhǔn)確，空間位置定位也精確，能根據(jù)實(shí)際需求來確定非標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)管的尺度，但在風(fēng)管風(fēng)量及風(fēng)速等方面的設(shè)定不及二維方便。

（2）風(fēng)管管件（如三通、四通、彎頭、變徑等）。雖然某公司開發(fā)的族立得產(chǎn)品中包含了基本常用的風(fēng)管管件樣式，但是由于參數(shù)化設(shè)計(jì)，且精度要求較高，所以導(dǎo)致在某些情況下自動(dòng)連接困難，需要手動(dòng)連接，這無疑降低了建立模型的效率。與此同時(shí)，還存在這樣的現(xiàn)象：部分族文件有問題，平面中連接又沒有問題，但是在三維模型中體塊顯示又有問題。

（3）風(fēng)管附件（如閥門）。相對(duì)來說，風(fēng)管附件的樣式較少，繪制也不夠智能化，在添加閥門時(shí)，閥門尺寸是原有尺寸，它不會(huì)自動(dòng)識(shí)別風(fēng)管尺寸并依據(jù)風(fēng)管尺寸而自動(dòng)改變其尺寸，卻會(huì)自動(dòng)添加變徑管。

6 BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用案例

以某個(gè)辦公大樓的建筑工程為例，該建筑工程總面積為5470m2，包括地上5層和地下2層。地上的1～5層主要用來辦公，負(fù)1層是商場(chǎng)，負(fù)2層是用來放置機(jī)電設(shè)備以及變壓器等設(shè)施。

（1）BIM二維繪圖的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)暖通空調(diào)的二維圖紙時(shí)，應(yīng)注意一點(diǎn)：建筑工程是由許多不同的設(shè)備所組成，而這些設(shè)備都需要運(yùn)用投影輪廓來展示其相應(yīng)的位置與空間。由于暖通空調(diào)設(shè)備需要運(yùn)用到的數(shù)據(jù)量極大，如果采用傳統(tǒng)的繪圖設(shè)計(jì)方式，不僅造成設(shè)計(jì)人員工作量超額，而且也使得工作效率低下。如果能恰當(dāng)使用BIM技術(shù)，就可以迅速完成工作，提高工作效率。

（2）構(gòu)建BIM三維模型。如果使用二維平面設(shè)計(jì)，管材的型號(hào)以及其他一些必要的數(shù)據(jù)就不能用圖紙表現(xiàn)出來，迅速有效解決這一問題的方法就是運(yùn)用BIM技術(shù)。使用BIM技術(shù)，可以構(gòu)建BIM三維模型，只要一打開三維模型，就能清楚地看到不同設(shè)備和管道的安裝形狀和具體位置，這樣的呈現(xiàn)方式使人一目了然。無疑為今后的工作提供了方便，只要打開三維模型，就能清晰地了解各個(gè)設(shè)備、閥門以及管道之間的連接情況。假如必要時(shí)需要改變管道的位置，在構(gòu)建三維模型前，設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合之前的方式，在平面圖中修改位置或者在剖面圖內(nèi)進(jìn)行修改，但是構(gòu)建三維模型之后，一旦某個(gè)位置發(fā)生移動(dòng)，三維模型就會(huì)相應(yīng)地改變，有利于提高工作的效率和質(zhì)量。

（3）建立BIM信息平臺(tái)。在暖通空調(diào)工程中，使用BIM技術(shù)建立一個(gè)信息平臺(tái)，對(duì)工程中的不同位置信息進(jìn)行劃分，將其歸類到一個(gè)平臺(tái)上。采用這種方式，主要有兩點(diǎn)好處：一是可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控工程現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)一步更新調(diào)試進(jìn)度，有利于工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并迅速解決問題；二是設(shè)計(jì)人員可以隨時(shí)隨地在平臺(tái)上查找不同信息，避免因組成系統(tǒng)相似而產(chǎn)生分歧，極大提高了資源共享度。

7 結(jié)語

BIM技術(shù)具有不可比擬的優(yōu)越性，將其運(yùn)用到暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，一方面獲取的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息更加詳細(xì)、具體，且設(shè)計(jì)工作在現(xiàn)場(chǎng)模擬仿真的情況下進(jìn)行，具有直觀性和形象性。另一方面，不僅有效提高了工作效率，降低了設(shè)計(jì)成本，而且能夠采用分析技術(shù)使得設(shè)計(jì)方案不斷得到優(yōu)化。在未來，BIM技術(shù)將成為暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中一項(xiàng)必不可少的技術(shù)。