BIM 技術(shù)在制冷機房的綜合應(yīng)用研究

侯雨朦，劉 崢，董傲霜，楊 柳

（遼寧工業(yè)大學土木建筑工程學院，遼寧 錦州 121001）

目前，隨著我國建筑產(chǎn)業(yè)信息化進程的加快，BIM 技術(shù)在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。在住建部發(fā)布的《中國建筑業(yè)信息化發(fā)展報告（2021）》中指出對當前建筑業(yè)信息化、智能化的需求，加快建筑信息模型（BIM）技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用成為了當前建筑行業(yè)的首要任務(wù)。

BIM 技術(shù)即建筑信息模型，通常稱為Building Information Modeling。它是一種通過創(chuàng)建數(shù)字化模型，對工程項目設(shè)計[1]、建造和運維等全生命周期進行優(yōu)化與管理的技術(shù)方法。隨著BIM 技術(shù)的快速發(fā)展，其在建筑冷熱源建設(shè)項目中得到了廣泛的應(yīng)用。利用BIM 技術(shù)對制冷機房的管線進行深化設(shè)計及調(diào)整，可以達到快速三維模擬優(yōu)化的目的，以便確定最佳設(shè)計方案；將三維模型作為建設(shè)項目相關(guān)各單位的溝通平臺，有利于提高溝通效率，從多角度實現(xiàn)施工成本控制以及運行能耗的控制[2]。

1 制冷機房BIM 模型的建立

使用Revit 軟件完成制冷機房BIM 模型的建立，在制冷機房設(shè)計、安裝與施工過程中，基于BIM 技術(shù)的協(xié)調(diào)性與可視性等技術(shù)優(yōu)勢，可以對空間結(jié)構(gòu)進行整體布局優(yōu)化（圖1）。

圖1 制冷機房BIM 模型

利用BIM 平臺的各種可視化漫游軟件可以實現(xiàn)不同專業(yè)之間的相互協(xié)調(diào)，演示三維可視化交底及指導施工。當前比較常見的可視化漫游軟件有Enscape、Fuzor 等。

Enscape 程序安裝完成后，可以直接在Revit 內(nèi)部打開，使用起來比較方便，可在第一時間直觀體驗設(shè)計效果，并且與Revit 建模軟件實時同步更新，由于其與Revit的無縫銜接，有越來越多的設(shè)計者將Enscape 作為首選的漫游軟件。但該軟件對于安裝電腦的顯卡要求較為嚴苛，不符合其使用要求的顯卡不能自動降低顯示標準，而是直接無法進入程序。

Fuzor 程序安裝完成后在Revit 外部獨立運行，但其提供的功能較多，可以對較為完整的施工進度模擬，提供了大量與工程應(yīng)用相結(jié)合的功能。其同樣可以與Revit 建模軟件實時同步更新。并且擁有第三人稱視角的漫游功能，使技術(shù)人員擁有更好的現(xiàn)場體驗。Fuzor 程序也支持目前較為常見的VR 眼鏡，在一些需要實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的項目中直接以此功能作為多專業(yè)交互的一種技術(shù)手段。

同時，Enscape、Fuzor 均提供將BIM 項目打包為.exe格式的獨立運行程序的功能，可以在未安裝Enscape、Fuzor軟件的電腦中打開，方便漫游程序在不同建設(shè)部門之間查看三維模型，進行可視化交底（圖2）。

圖2 制冷機房漫游

2 完成BIM 模型機電深化設(shè)計與碰撞檢查

BIM 技術(shù)可以提前建立建筑、結(jié)構(gòu)、機電等專業(yè)模型，以此對設(shè)備和管線進行綜合布置，可以在工程建設(shè)開始之前就及時發(fā)現(xiàn)問題，從而降低施工的返工率[3]。

利用Navisworks 軟件進行碰撞檢查是較為常見的排查方式，首先將Revit 軟件所建立的BIM 模型導入Navisworks 中，然后通過指定不同的碰撞檢查規(guī)則，查看不同專業(yè)之間或者相同專業(yè)內(nèi)部的碰撞點，例如管道穿越墻體處以及管道與風管交叉處等，同時生成完整的檢查報告。如此可快速查看管道與管道之間、管道與建筑、結(jié)構(gòu)物之間可能發(fā)生沖突的地方。

同時，Navisworks 軟件還提供了“軟碰撞檢查”的功能，不同于上面介紹的剛體碰撞檢查，“軟碰撞檢查”功能可以提前設(shè)計“軟碰撞檢查”規(guī)則，該功能可用于當項目中部分區(qū)域管道較多、較密時，提前判斷施工、維修階段技術(shù)人員的操作空間是否足夠。即使管道未發(fā)生剛體碰撞，依舊可以對由于排布過密而可能導致的安裝、維修不便的管道進行提示，避免由于初始設(shè)計的不完善所帶來的返工等問題，而且能夠通過優(yōu)化管線布置降低材料的使用及損耗量，從而降低整個項目的成本（圖3）。

圖3 碰撞檢查點

3 制冷機房各主要設(shè)備的信息輸入與輸出

制冷機房的主要設(shè)備有制冷機組、換熱器和水泵等，在項目建設(shè)的各個階段中，不同應(yīng)用者對其調(diào)用的信息是截然不同的[4]，如施工方更加關(guān)心設(shè)備的外形尺寸、重量的相關(guān)內(nèi)容，運維方則更加關(guān)心設(shè)備的耗電量、流量，廠家聯(lián)系方式以及管理人員相關(guān)信息等內(nèi)容。因此，BIM模型需要承載不同技術(shù)人員、不同時間節(jié)點的多角度全方位需求，為滿足BIM 模型在制冷機房項目全生命周期中的使用，需要對其進行信息的輸入與輸出。

常見的BIM 模型信息交互主要有以下幾種技術(shù)路線：

（1）利用Revit 軟件的明細表功能[5]，該功能與BIM模型相互映射，但Revit 軟件內(nèi)部提供的具體參數(shù)有限，大多數(shù)工程需要額外添加參數(shù)，以滿足建設(shè)項目的需求，如圖4 中維修電話、生產(chǎn)日期、報廢期限和耗電量等信息均非Revit 軟件系統(tǒng)內(nèi)置參數(shù)，而是技術(shù)人員根據(jù)各自的需求手動添加的字段（圖4）。

圖4 機電設(shè)備明細表

（2）利用Revit 軟件將BIM 模型導出為ODBC 數(shù)據(jù)庫，導出的數(shù)據(jù)可以包含已指定項目中的一個或多個圖元類別的項目參數(shù)。對于每個圖元類別，Revit 都會導出一個模型類型數(shù)據(jù)庫表格和一個模型實例數(shù)據(jù)庫表格。ODBC 導出僅使用公制單位，如果項目使用英制單位，則Revit 將在導出到ODBC 前把所有測量單位轉(zhuǎn)換為公制單位，如果有特殊需求，需要使用數(shù)據(jù)庫函數(shù)將測量單位轉(zhuǎn)換回英制單位。

該技術(shù)路線不僅可以導出機電設(shè)備，也可以完整地將整個BIM 模型的族一次性全部導出，包括墻體、梁、板、柱、管道、管件和機械設(shè)備等。導出的ODBC 數(shù)據(jù)庫可以看作整個模型的信息集合，但是該功能只提供了數(shù)據(jù)導出功能，并未提供數(shù)據(jù)導入功能。因此，當某些項目需要對輸出信息和模型同時修改時，技術(shù)人員要分別對數(shù)據(jù)庫和模型進行操作，產(chǎn)生兩次信息輸入，當工程規(guī)模較大時工作量較為繁瑣。不過此方法支持導出為Excel 格式的文件，對于快速輸出數(shù)據(jù)有幫助。

（3）由技術(shù)人員進行基于Revit 軟件的二次開發(fā)，編寫相關(guān)插件讀取和寫入所需信息，并將對應(yīng)數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中[6]。此種方式技術(shù)人員信息輸入和輸出的自由度最大，同時可以脫離Revit 軟件使用環(huán)境進行信息采集，最重要的是其信息存儲的數(shù)據(jù)庫可以為工程項目的其他應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，比如為BIM 模型在互聯(lián)網(wǎng)三維展示與智慧運維等方面的需求提供對應(yīng)的設(shè)備信息，防止各部門間信息孤島效應(yīng)的存在。但是，Revit 軟件的二次開發(fā)存在一定的難度，不僅需要技術(shù)人員了解程序開發(fā)的相關(guān)知識，還需要對Revit 軟件大多數(shù)功能以及Revit 程序開發(fā)的API 非常熟悉，因此初始創(chuàng)建門檻較高，但插件一旦創(chuàng)建完畢對使用者的要求并不高。

圖5 展示的即為插件使用窗口之一，通過點擊插件窗口表格控件選擇行，可以高亮顯示Revit 軟件窗口中的對應(yīng)設(shè)備；同時，點擊Revit 軟件窗口中的設(shè)備，也可以使插件窗口表格控件對應(yīng)的設(shè)備行高亮顯示，從而防止用戶輸入信息有誤。在將信息寫入外部的Sqlite 數(shù)據(jù)庫后，即可通過開發(fā)相應(yīng)的機電設(shè)備數(shù)據(jù)庫管理軟件進行管理，通過管理軟件進行整個項目設(shè)備信息的增、刪、查、改，使用者此時可以完全脫離Revit 軟件使用環(huán)境進行操作。并且，后續(xù)還可以將該數(shù)據(jù)庫交付給物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)人員進行智慧樓宇等項目的改造。

圖5 Revit 二次開發(fā)插件信息交互窗口

插件開發(fā)的主要思路就是找到需要讀取和寫入數(shù)據(jù)的設(shè)備的ElementId 值，此值在Revit 軟件中作為每一個圖元的標識，具有唯一性，相當于圖元的“身份證”。在找到圖元的ElementId 值后，通過二次開發(fā)API 中的get_Parameter 方法找到所需的BuiltInParameter 參數(shù)，對參數(shù)數(shù)據(jù)進行讀取與寫入即可。對于圖元中不存在的系統(tǒng)參數(shù)，可以調(diào)用FamilyManager 與FamilyParameter 來進行項目相關(guān)參數(shù)的添加，添加完成后將數(shù)據(jù)重新寫入數(shù)據(jù)庫，即可實現(xiàn)對項目信息化的管理。

4 結(jié)束語

隨著建筑信息化的蓬勃發(fā)展，在制冷機房工程的建設(shè)當中，BIM 技術(shù)開始發(fā)揮越來越重要的作用。在項目的設(shè)計階段就開始建立相應(yīng)的BIM 模型，并將模型向下游工序進行傳遞。在不同階段模型使用者可以根據(jù)各自的需求不斷完善模型，并且持續(xù)進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息建立工作，可以更高效地完成項目建設(shè)，降低項目的建設(shè)成本。同時，為整個項目在全生命周期中的使用提供了完備的信息化基礎(chǔ)，并且為邁向“萬物互聯(lián)”的智慧型建筑提供了基本條件。