基于BIM技術(shù)對暖通空調(diào)施工過程中的管控

金 雷 （宏城建筑設(shè)計研究院（北京）有限公司，北京 100015）

1 引言

BIM技術(shù)在工程中又被稱之為描述建筑結(jié)構(gòu)的信息模型，是現(xiàn)代化工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展衍生的新型工具，將此技術(shù)與計算機設(shè)備進行集成，可以實現(xiàn)對建筑信息的可視化展示與描述。自此項技術(shù)在建筑領(lǐng)域內(nèi)推廣使用，我國的建筑行業(yè)便在國際市場上取得了長足進步[1]。為了進一步落實此項工作，本文引進此項技術(shù)，以暖通空調(diào)施工為例，對此工程施工過程中的管理控制方法展開設(shè)計研究。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用的重要性分析

為了掌握BIM技術(shù)在工程中應(yīng)用的可行性，可在開展相關(guān)研究前，對此項技術(shù)的特點進行描述，相關(guān)內(nèi)容見表1所示。

BIM技術(shù)在工程中應(yīng)用的特點 表1

將BIM技術(shù)與暖通空調(diào)施工進行對接，可以實現(xiàn)對工程施工過程中產(chǎn)生信息的可視化。綜合國家電力局反饋的信息可知，建筑行業(yè)耗能占國家整體能耗的40.0%，而在建筑行業(yè)中，暖通空調(diào)的能耗占建筑行業(yè)總能耗的65.0%。為了實現(xiàn)對此方面的優(yōu)化，設(shè)計人員可在進行建筑結(jié)構(gòu)中暖通空調(diào)設(shè)計時，通過對空調(diào)管線布局的優(yōu)化，降低空調(diào)用電時在線路上的損耗[2]。而大部分建筑結(jié)構(gòu)的管線布設(shè)較為復(fù)雜，在2015年，我國建筑工程師首次在進行空調(diào)管線布局的優(yōu)化設(shè)計時，嘗試將BIM技術(shù)與工程進行對接，并通過連接的方式，對工程不同模塊中的管線關(guān)系進行了可視化處理，技術(shù)人員通過對此方面信息在設(shè)計中的傳遞，解決了設(shè)計中的多種糾紛問題，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)設(shè)計模式的優(yōu)化。因此，可以認為在現(xiàn)代化建筑產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的社會背景下，引進BIM技術(shù)對于優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙、提高工程施工過程中的管控，具有十分重要意義。

3 基于BIM技術(shù)的暖通空調(diào)施工過程管控

3.1 選擇暖通空調(diào)施工管控中的BIM支撐軟件

為實現(xiàn)在暖通空調(diào)施工管控過程中，對BIM技術(shù)的合理應(yīng)用，首先針對BIM支撐軟件進行選擇。當前，常見的BIM支撐軟件包括Revit軟件、Bentley軟件和CAD軟件。綜合暖通空調(diào)的施工管控，需要對上述軟件進行針對性選擇[3]。

①在圖1所示互用關(guān)系的基礎(chǔ)上，在管控的過程中，需要實現(xiàn)對具體結(jié)構(gòu)的分析。當前Revit軟件與BIM模型之間的配合度極高，可根據(jù)BIM模型的信息內(nèi)容對其結(jié)構(gòu)及設(shè)備具體分析，并通過Revit軟件自動生成的結(jié)果，能夠用于對暖通空調(diào)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)和反饋，同時在完成對結(jié)構(gòu)的調(diào)整后，能夠自動更新BIM模型的信息，實現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)換。

圖1 BIM支撐軟件與管控信息互用關(guān)系圖

②針對暖通空調(diào)施工管控過程中的幾點分析，可采用國產(chǎn)鴻業(yè)軟件或國外Designmaster等機電分析軟件。

③針對暖通空調(diào)結(jié)構(gòu)的綜合碰撞檢查需要，由各個專業(yè)負責(zé)人員利用不同的建筑模型對BIM項目模型進行設(shè)計，并匯總完成一個完整項目設(shè)計模型[4]。由于上述過程工程量較大，由于硬件本身的限制無法實現(xiàn)在一個文件當中對整個暖通空調(diào)施工項目管控進行操作。為了達到整合效果，選擇在Bentley軟件當中，通過三維協(xié)調(diào)、四維計劃和動態(tài)模擬相結(jié)合的方式，實現(xiàn)對BIM模型綜合碰撞的檢查。

④針對管控成果發(fā)布和審核的需要，可選用CAD軟件作為其支撐軟件。利用CAD軟件將BIM模型整合為輕型靜態(tài)模型，并利用CAD軟件的普通格式資料進行編輯和修改，在具體結(jié)構(gòu)上完成對審核意見的標注，從而為各個參與暖通空調(diào)施工的單位參考和使用，提供便利條件。

3.2 基于BIM的施工管控范圍選擇與管理流程協(xié)調(diào)

在完成對BIM支撐軟件的選擇后，針對具體工程項目，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)特點，對暖通空調(diào)施工管控范圍進行選擇。暖通空調(diào)大多集中在標準層、餐廳、機電管道集中的地下室等區(qū)域。因此，可將此部分集中區(qū)域作為BIM管控的重點區(qū)域，對不同區(qū)域中的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)、散熱裝置、供暖系統(tǒng)、地源熱泵等結(jié)構(gòu)的施工進行管理，通過此種方式，實現(xiàn)對管控范圍的選擇與劃分。

完成對施工管控范圍的選擇后，將其作為基礎(chǔ)對管控流程進行調(diào)整，通過各個施工模塊，實現(xiàn)對暖通空調(diào)施工管控的專業(yè)協(xié)調(diào)和溝通。針對各個模塊中平面圖或剖面圖展示不清晰的位置，可對其進行二次設(shè)計，并在設(shè)計過程中，對其內(nèi)容進行詳細說明。同時，在協(xié)調(diào)過程中可通過構(gòu)建的BIM模型完成，以此將專業(yè)間提示的時間節(jié)點變得模糊，從而將管理協(xié)調(diào)融入到整個流程當中。同時，為了解決傳統(tǒng)管控方法下，暖通空調(diào)各項施工工作無法實現(xiàn)協(xié)調(diào)共享的問題，在引入BIM后，對其進行管理流程協(xié)調(diào)的進一步優(yōu)化。

①選擇在BIM系統(tǒng)當中，利用中心文件創(chuàng)造一個本地文件。將局域網(wǎng)服務(wù)器當中的暖通空調(diào)施工項目創(chuàng)建模型文件打開，并選擇顯示界面當中的“新建本地文件”選項，創(chuàng)建一個能夠與中心文件進行同步的本地文件，并將其保存到本地。

②在界面當中創(chuàng)建一個全新的工作集，并將該工作集作為活動工作集。再次，將需要進行暖通空調(diào)施工的建筑模型樓層平面圖復(fù)制，并粘貼到暖通專業(yè)相關(guān)平面當中，并將生成的視圖樣板更改為暖通專業(yè)專用視圖樣板。

③在生成的各個暖通樓層平面圖當中完成對上述各項管控工作的設(shè)計。由于在實際管控過程中，各個專業(yè)均在同一個中心文件當中進行，因此模型當中包含了所有的專業(yè)信息，為了實現(xiàn)對圖元信息的正確顯示，需要靈活運用對視圖進行可見性控制的功能，將不需要顯示的圖元關(guān)閉。以此在提高模型中圖元信息利用價值的同時，提高管控的效率。

3.3 基于BIM可視化平臺的暖通空調(diào)綜合繪圖成果展示

完成上述研究后，將施工及其管理過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)導(dǎo)入可視化終端，在終端上構(gòu)建一個針對暖通空調(diào)施工信息的可視化平臺。在此過程中導(dǎo)入的信息均為二維組合信息，包括暖通空調(diào)管線的組合，空調(diào)表達設(shè)備外形結(jié)構(gòu)參數(shù)等，將相關(guān)信息輔助以文字、數(shù)字的表達方式，進行立體化處理。

按照圖2所示的流程進行施工成果的可視化，在對應(yīng)的可視化界面，所有與暖通空調(diào)設(shè)計施工的相關(guān)信息，均在界面中較為直觀的方式呈現(xiàn)[5]。與空調(diào)成連接狀態(tài)的管線交叉、碰撞情況也較為清晰，對于在此過程中出現(xiàn)的管線綜合問題，需要定位到工程細部結(jié)構(gòu)，并通過在界面上進行管線微觀調(diào)整與宏觀檢測的方式，進行工程施工成果的優(yōu)化。

圖2 暖通空調(diào)施工成果可視化流程

在完成施工成果細部結(jié)構(gòu)的可視化處理后，現(xiàn)場技術(shù)人員需要進行工程的技術(shù)交底，并對總工程量進行核對，逐條進行工程數(shù)據(jù)整理，確保為工程成果輸出提供充足的數(shù)據(jù)作為支撐。此外，可在完成暖通空調(diào)數(shù)據(jù)的匯總后，將數(shù)據(jù)進行格式上的統(tǒng)一化處理，將與工程相關(guān)的數(shù)據(jù)存儲到可視化平臺數(shù)據(jù)倉庫中。將工程數(shù)據(jù)與建立的工程三維模型進行匹配，完成匹配后，自動識別模型中與工程數(shù)據(jù)無法實現(xiàn)有效對接的數(shù)據(jù)，在可視化模型上進行工程量與工程信息的調(diào)整。通過此種方式，實現(xiàn)對暖通空調(diào)施工成果的可視化。在完成對工程所有工作項目的設(shè)計與可視化調(diào)整后，任意選擇模型的剖面作為截面，即可生成暖通空調(diào)施工成果圖。并使用BIM軟件中“模型連接”與“工作模式共享”功能，將成果圖進行共享，通過此種方式，不僅可以實現(xiàn)對基于BIM可視化平臺的暖通空調(diào)綜合繪圖成果展示，也可以實現(xiàn)對成果處理中各專業(yè)的協(xié)調(diào)與分工，尤其針對一些大型暖通工程，按照上述方式進行施工成果的可視化展示，可以節(jié)約大量的工程成果竣工結(jié)算與管理時間。綜上所述，完成對其施工過程的綜合管控，實現(xiàn)BIM技術(shù)在暖通工程中應(yīng)用的研究。

4 管控效果分析

按照上述論述內(nèi)容，在引入BIM技術(shù)后，針對暖通空調(diào)施工過程中的管控方法進行了理論層面上的設(shè)計，為了進一步驗證該管控方法的實際應(yīng)用效果，將其與傳統(tǒng)管控方法應(yīng)用到某工程項目的暖通空調(diào)施工當中，并針對應(yīng)用效果進行記錄，實現(xiàn)對二者比較。已知該工程項目中的暖通空調(diào)施工若采用傳統(tǒng)管控方法，在實際操作時會出現(xiàn)工程工作效率低，工程設(shè)計質(zhì)量無法得到保障的問題。因此，針對這一問題，將本文上述提出的管控方法應(yīng)用到該項目當中。已知該工程項目為某常見建筑結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)當中包含多種不同功能的房間，例如消防水泵房、冷水機房等。為了實現(xiàn)對本文上述提出的管控方法與傳統(tǒng)管控方法更直觀的比較，將兩種管控方法按照相同的條件，應(yīng)用到對該工程項目當中。分別利用兩種管控方法，針對工程項目中的消防水泵房、冷水機房、變配電室、地下車庫以及衛(wèi)生間，共五個房間進行暖通空調(diào)管控，表2為五個房間的暖通空調(diào)排風(fēng)、送風(fēng)換氣次數(shù)要求記錄表。

五個房間的暖通空調(diào)排風(fēng)、送風(fēng)換氣次數(shù)要求記錄 表2

在表2標準要求的基礎(chǔ)上，分別通過兩種管控方法，對其暖通空調(diào)的排風(fēng)和送氣換氣次數(shù)進行調(diào)節(jié)，并記錄在兩種管控方法控制下，不同房間各自實際排風(fēng)、送風(fēng)換氣次數(shù)。將換氣次數(shù)進行記錄，并將得出的數(shù)據(jù)與表1中要求數(shù)據(jù)進行比較，得出二者之間的差值，并將其對比結(jié)果繪制成圖。

從圖3中四條記錄的曲線可以看出，本文管控方法下各個房間的暖通空調(diào)送風(fēng)和排風(fēng)次數(shù)與表2中給出的要求次數(shù)相差最多為1次/h，而傳統(tǒng)管控方法下各個房間的暖通空調(diào)送風(fēng)和排風(fēng)次數(shù)與表2中給出的要求次數(shù)相差均在4次/h～6次/h范圍內(nèi)。因此，本文管控方法下排風(fēng)和送風(fēng)每小時與標準要求次數(shù)相差次數(shù)明顯小于傳統(tǒng)管控方法。每小時相差次數(shù)越大，說明該管控方法的管控精度越低，管控效果越不理想。反之，每小時相差次數(shù)越小，說明該管控方法的管控精度越高，管控效果越理想。綜合上述論述，通過實驗得到的管控效果可以看出，本文提出的基于BIM技術(shù)的管控方法能夠?qū)崿F(xiàn)對暖通空調(diào)施工的高精度管控，促進整體施工質(zhì)量提升。

圖3 兩種管控方法管控效果對比圖

5 結(jié)語

科技是支撐我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一生產(chǎn)力，也是我國長期以來一直倡導(dǎo)的發(fā)展方向，為了實現(xiàn)對我國建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進行助力，本文此次研究以BIM技術(shù)為支撐，以暖通空調(diào)施工項目為例，對施工過程中的管控方法展開了研究，此次研究從三個方面入手，對此方法展開設(shè)計。完成設(shè)計后，對設(shè)計的方法進行實驗對比，綜合實驗結(jié)果可知，本文設(shè)計的方法與暖通空調(diào)工程項目的適配性更高、相對實用性更強。因此，可在后續(xù)的工程施工中，嘗試將設(shè)計的方法進行應(yīng)用，以此提升工程的質(zhì)量，提高協(xié)作施工的準確性與工程效率，并加大后續(xù)技術(shù)人員對實驗設(shè)計的投入，進一步實現(xiàn)對實驗流程、實驗測試指標的豐富。通過此種方式，發(fā)現(xiàn)本文設(shè)計成果在實際應(yīng)用中的不足，解決了暖通工程在施工中存在的協(xié)同規(guī)劃難度大、效率低等方面的問題。