基于Revit軟件和Dynamo可視化編程的地鐵車站通風系統正向設計

李揚

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司 城市軌道與地下工程設計研究院，湖北 武漢 430063）

1 概述

Revit軟件是由Autodesk公司開發的BIM三維建模軟件，可提供更全面豐富的建筑數據和更直觀形象的建筑信息，進而幫助工程設計人員提高工作效率。當前，在地鐵車站通風空調設計中，Revit軟件主要用于二維CAD圖紙的翻模，其作用僅限于輔助設計和校核圖紙，屬于逆向設計，設計階段耗費時間長；在施工階段屬于表面化應用，不能真正落地發揮實效。而事先建立BIM三維模型，再導出或剖切出二維圖則屬于正向設計，才能充分發揮BIM的技術優勢［1-3］。

正向設計對于大規模推廣BIM技術尤為重要，需在BIM軟件基礎上進行相關開發，以滿足暖通專業的設計需求［4-5］。Dynamo作為一款可視化編程軟件，具有功能強大且易學易用等特點，可為包括Revit在內的一系列Autodesk軟件實現功能拓展，幫助設計人員用程序代替重復性工作以提高設計效率［6］。Dynamo節點由輸入接口和輸出接口組成，輸入接口指定要處理的數據，通過輸出接口獲取處理結果，可實現用戶的特殊需求［7］。

目前還沒有適合地鐵車站通風系統設計的通用參數化工具，即在Dynamo平臺中通過連接節點調用建筑模型信息和參數化族類型進行數據邏輯處理，形成一個可執行的程序［8］，該工具將在地鐵車站通風空調設計中具有良好的應用價值。在此，基于Dynamo可視化編程平臺開發面積讀取、通風量計算及賦值和自動編號等功能的參數化工具，通過調用相應程序和輸入相關參數便可快速自動地進行正向設計。

2 設計流程

地鐵車站一般為地下2層車站，其中地下1層為站廳層，地下2層為站臺層。地鐵車站站廳、站臺等公共區的通風空調系統一般稱為大系統。車站兩側的人員及設備用房通風空調系統稱為小系統，以下以小系統通風設計為例，詳細闡述基于Revit軟件和Dynamo可視化編程的正向設計流程。

2.1 創建中心文件

在實際生產設計過程中，不論是二維還是三維，風水電等專業的圖紙繪制都是基于建筑、結構模型開展。Revit正向設計的一個顯著優勢為：各專業在本地文件完成建模后，實時同步至同一個中心文件，可大大減少各專業之間配合的工作量，實現了信息共享。

以暖通專業為例，創建機械樣板文件后，鏈接Revit建筑底圖，利用“協作”功能將文件在網絡上進行共享，共享后圖紙即可由多人分工合作進行設計，從而提高設計效率。

2.2 通風量計算及賦值

在設計中，房間通風量一般通過換氣次數來計算，通風量=換氣次數×房間體積。在層高已知情況下，得到房間面積和換氣次數即可計算房間通風量。

2.2.1 房間換氣系數賦值

利用Revit軟件對房間進行分區后，首先用Dynamo對不同房間進行換氣次數的賦值，賦值流程見圖1。具體步驟如下：（1）利用Python對“房間名稱”列表進行循環；（2）對給定的“換氣次數對應房間簡稱”列表進行循環；（3）若步驟（2）包含在步驟（1）內，將換氣次數及房間簡稱列表的第1位進行賦值并輸出。通過上述流程，即可將不同房間所需的換氣次數賦值并進行之后的通風量計算。

2.2.2 房間面積提取及通風量計算

通過Revit對房間進行分區后，房間面積數據便存儲在房間信息內，利用Dynamo中的categorie模塊對Revit中的所有圖元進行搜索提取，通過分區名稱篩選出需計算通風量的房間后即可提取出房間面積，其流程見圖2。隨后，通過房間面積與已賦值的換氣次數計算得到所需房間的通風量，其流程見圖3。

圖2 房間面積提取流程

圖3 房間通風量計算并賦值流程

2.3 風口風量賦值及尺寸調整

完成房間通風量計算并賦值給房間后，下一步是在房間內進行合理的風口布置。通過程序將空間風量及風口數量提取出來，相除得到單個風口的風量。在此要注意房間空間的高度設置，風口需放在房間實體空間內，否則無法識別。風口風量賦值流程見圖4。

圖4 風口風量賦值流程

賦予風口風量后，根據風量對風口尺寸進行調整，由于Revit風口族中沒有風速參數，需添加風速以便通過風速來合理調整風口尺寸。風口風量賦值流程見圖5。

圖5 風口尺寸賦值流程

2.4 風管系統風速校核

通風系統設計中，考慮到沿程阻力、噪聲等因素的影響，對于不同類型風管有不同的風速限值要求，因此在完成風管繪制后需對風管風速進行相應校核。

利用DT命令繪制好通風管道并將已設置好風量、尺寸的風口連接至風管上后，在Revit軟件“分析”功能下建立風管明細表，通過設置不同顏色直觀地顯示風管風速（見圖6），再根據明細表對照平面圖修改風管尺寸，保證風速滿足要求，且尺寸變化不會影響風管的連接［9］。

圖6 風管風速顯示

2.5 風管附件自動編號

地鐵車站通風系統設計中，風管附件尤其是閥門的編號往往復雜且繁多，會耗費設計人員大量時間和精力。在此，通過Dynamo編程，為圖紙上的閥門等風管附件進行自動編號?；舅悸芳安襟E如下（以閥門為例）：（1）提取Revit中所有閥門；（2）通過系統名稱、系統分類等特性篩選閥門；（3）通過標高區分站廳、站臺層閥門，篩選后通過程序設定標注順序。獲取圖元坐標后，通過標高（Z坐標）對閥門進行分類，分別排序后再組合成圖元列表（見圖7）。（4）根據閥門類型設定初始值；（5）通過程序匯總得到相應標注值，并將其賦給閥門；將閥門名稱、閥門編號及閥門數量進行整合后（見圖8），通過Python程序獲取閥門整合值并形成正確的標注值賦給閥門。

圖7 閥門篩選及排序

圖8 相關編號整合

2.6 閥門明細表制作

完成閥門編號后，為便捷清晰地將閥門尺寸、編號等數據展現出來，閥門明細表的制作便顯得尤為重要。具體操作方法如下：首先在閥門族中創建H、W兩個共享參數，將風管的高度和寬度提取出來，再創建1個合并參數“閥門尺寸”，將H、W組合起來（見圖9）。最后制作閥門明細表，將各參數按指定順序排列好即可生成所需的明細表（見圖10、圖11）。

圖9 創建合并參數

圖10 利用合并參數創建明細表

圖11 閥門明細表示例

3 結論與展望

以常規地鐵車站通風系統設計過程為例，提出基于Revit軟件和Dynamo可視化編程的地鐵車站具體設計思路和設計方法，并借助Dynamo程序實現部分繪圖過程的自動化，從而提高BIM正向設計效率。目前，暖通專業BIM正向設計還未能完全實現，但隨著技術進步，BIM正向設計勢必結合相應輔助編程程序，發展為自動化繪圖全生命周期設計。