BIM技術在大型暖通工程中的應用與探究

謝成林 山東雙輪股份有限公司

1 前言

隨著時代的進步和發展，建筑行業工程建設規模不斷擴大，而暖通空調在建筑行業的重要作用日益明顯，是影響建筑行業發展的關鍵性因素。BIM技術的科學應用已經完美地結合在傳統的空調供暖和通風設計中，并對設計施工優化起到了關鍵作用，可以明顯提升施工質量，提高設計水平。因此，在今后的大型暖通工程的設計施工中全面應用BIM 技術已經成為必然趨勢。本文將詳細闡述BIM 技術在大型暖通工程設計和施工中的具體應用措施，相關觀點僅供參考。

2 BIM技術的概念及優勢分析

2.1 BIM技術的概述

BIM 技術的主要工作原理是對建設項目中的相關數據和信息進行有效的整合和分析，最終構建可視化的建筑模型。數字信息仿真技術是BIM 技術的主要支撐技術，直觀性、協調性、可視化等是BIM技術的顯著特征。在建筑工程中合理引入BIM技術，可以更直觀、準確地呈現建筑環境的特征，為各專業設計人員調整設計細節提供了最直觀、最有價值的參考依據。

在大型暖通空調工程建設中，利用BIM技術的三維計算、模擬施工等功能可以提高工作效率。主要原因是BIM技術具有強大的數字信息處理功能，后期生成的模型直觀性、可視性和協調性明顯，這為施工組織優化提供強有力的依據。從目前我國BIM 技術的實際應用來看，BIM技術的應用范圍有一定的局限性，但其應用前景非常廣闊和可觀。

2.2 BIM技術的優勢

BIM真正實現了系統的集中化和集成化，一般情況下，會劃分到建筑設計管理領域。作為一種重要的方法，它得到了深入的分析和研究，可以真正做到高效管理建筑項目生命全周期。BIM 技術的應用促進了建筑行業的健康平穩發展，可以為施工可操作性的提升提供必要保障。

在具體的應用過程中，BIM技術具有數據集成和信息共享的特點，充分應用這些特點可以更加準確、全面的模擬整個建筑工程施工形態，有效提升施工的可靠性與有效性，準確找出施工組織中的盲點和不足，避免風險因素和返工損失的產生。

BIM技術的主要特點之一是信息共享，主要體現在建設項目的施工和設計中。利用數據的共享特性，有效協調施工過程的不同專業，并輔助施工進度管理工作的開展。數據集成的特點主要體現在暖通空調設計決策的周期上。開發了多種具有建筑模擬性能的軟件，這些軟件的集成與傳統暖通空調設計軟件密切相關。比如節能型軟件可以準確地計算暖通空調1年的總能耗，并準確判斷實際動載荷情況[1]。與傳統的設計方法相比，該種方法可以更好實現節能目標和管理目標，可以有效協調系統與環境間的發展關系。

3 BIM技術對暖通空調設計的影響

3.1 冷暖負荷和氣流組織設計合理分配

暖通空調設計不斷發展，建筑模型可以作為一個整體進行區域劃分，區域劃分完成后，針對熱源的實際位置完成設定工作，隨后根據不同位置的實際情況確定具有較強可行性的實施方案。

在使用模擬軟件過程中，應用BIM技術可以準確計算劃分區域的冷熱負荷（功耗），根據區域功能用途、面積的大小和實際的冷暖負荷分配情況設置機組和末端設備，從而在運行中加快控制負荷目標的實現速度，這能夠在一定程度上降低暖通空調后期運行中對資源的消耗量，避免出現資源浪費問題，還可以避免負荷分配不平衡造成的冷熱區。

具體而言，設計師可以先測量暖通工程范圍中的各項數據，進而通過ADPI進行評價。例如，首先需要測量各個房間的長寬高、凈高等數據，然后測量或者設定送風溫度、房間工作區溫度、送風溫差等內容。之后，便可以將這些數據輸入BIM 之中，完成氣流組織設計的合理分配。

在具體設計中，設計人員要充分考慮不同區域的實際功能，在設計各區域暖通空調設計方面要充分體現差異性。例如，在設計辦公建筑時，要重點考慮季節變化規律，選擇冷源供應或者熱源供應。在居民住宅建筑暖通空調設計中，要重點關注和考慮熱水供應工藝技術的基本要求。

3.2 合理布置管道走向，優化計算

在暖通空調設計中科學應用BIM技術，可以提升管道布置的合理性，防止各種線路管道錯漏碰缺，有效配置設備，減少施工中的簽單修改工程量，避免出現返工甚至是停工的情況。如此，能使管道設置與實際的水利要求情況相符，在暖通空調實際應用中，便可以避免出現不同家庭冷暖偏差較大的情況。

在事先統計好各層、房間的用水需求后，BIM 中的計算模塊可以對水力進行優化計算，并盡可能保證在遵守優化原則的情況下進行管道的設計。并且在應用BIM技術時，設計者可以先構建建筑的三維模型，然后基于模型輸出可供現場施工人員使用的二維圖紙，以此輔助施工人員進行施工，減少施工人員出錯的可能性。如此，整個工程的水泵等成本能夠減少，因失誤造成的成本也會下降。

4 BIM暖通空調模型的基本特征

具體而言，BIM暖通空調模型主要具備以下幾個方面的特征。第一，項目決策周圍會給數據集成設計帶來較大的影響。在暖通空調設計中，經常會遇到變更情況，如果工程決策周期短，將會帶來十分嚴重的變更影響。在現代社會發展中，建筑市場已經開發出了具備較高模擬建筑性能的軟件，合理應用這些軟件可以在建筑工程正式施工前有效改善環境污染現狀，科學利用能源，為此要根據數據集成性特點開展該項工作。一方面，要積極開發和利用節能軟件，另一方面，要準確計算動態負荷，在具體計算過程中，可以有效利用風、光、熱等自然因素，從而實現改善生態環境和節能的目標。第二，在暖通空調設計中，要有效協調建筑與其他專業工作。在規劃設計管線時，要重點考慮建筑的整體框架、給排水工程情況、預留電氣空間等，最大限度滿足結構在整體承載力上的要求，滿足基本的電氣負荷要求。在開展上述工作中，數據間的共通性十分明顯，為此，要實現不同專業間數據與信息的實時共享。第三，暖通空調以風、水等為基本介質，深入分析和研究建筑內部的舒適度、實際的熱環境。為此通過科學模擬、分析后，可以為暖通空調設計與施工提供科學的指導。除此之外，要重點考慮風管、水管等的基本特性。對于暖通空調來說，要重點關注建筑中使用的機房、吊頂、管井等，并且在這一過程中通過合理應用BIM技術，最大程度提升暖通設計以及各個環節施工質量。

5 BIM技術在暖通空調技術中的運用

5.1 收集數據資料

在大型暖通空調設計中，要收集大量數據和信息。而在應用BIM技術過程中，工作人員必須充分了解與暖通空調設計相關的數據、參數和具體構件尺寸，以確保能夠以合理、準確的方式使用BIM 技術進行暖通空調設計，同時也保障BIM技術在實際應用過程中有充足、可靠信息數據的支持。

在收集信息過程中，要準確性、全面性分析信息，保證搜集的信息與暖通空調設計保持一致，確保數據信息的真實性和可靠性，提高BIM技術建模的擬合度[2]。此外，在收集信息和數據的過程中，需要對暖通空調設計體系進行綜合分析，同時積極收集其他專業管路的資料，最終形成一個綜合的良好的設計模型，從根本上提升暖通空調設計的科學性和合理性。

5.2 融合設計模型

在暖通空調平面圖設計中，空調設備和冷水機通常以投影的形式展示，由設計師繪制各種線條和圖塊[3]。BIM 技術擁有豐富的產品數據庫，其中包含了眾多廠商空調產品的設計數據。設計人員可以隨時檢索產品施工的各種參數和數據，從而提高暖通空調工程設計的科學性、有效性。

5.3 模型直觀展示和方案優化

在應用BIM技術的過程中，需要將產品模型和管道模型集成到3D 模型中，這樣可以幫助設計人員更加深入、全方位地了解建筑工程的實際建設規模、基本建設結構、具體尺寸和高度等，從而保證設計方案可以滿足實際的應用需求。同時，BIM技術在暖通空調系統設計中的應用，可以緊密聯系模型信息，保證模型信息的完整性和科學性，使管徑尺寸的參與符合實際設計標準。

BIM 技術的應用可以實現工作模型的可視化和流程的數字化開發，了解模擬的特點，提高建筑信息基于各學科的實際應用價值?；贐IM 技術構建的三維模型，可為預算階段的工作提供更加準確可靠的參考數據，從而促進后續維護工作的順利開展[4]。

BIM 技術設計的管道綜合并不是簡單地規劃管道的位置，而是通過透視技術的使用，確保暖通管道的位置能夠以三維直觀的方式顯示出來，可以清楚地觀察管道的角落和管道交叉點，找出管路與主體結構、各專業間管路間矛盾點，這樣不僅可以避免額外繪制圖紙，降低設計人員工作量，而且有利于優化設計方案，完善施工組織，降低施工成本，提高施工效率。

5.4 設計階段應用

在傳統的暖通空調設計中，設計師通常使用普通的二維設計軟件。BIM 技術與CDA 技術的主要區別在于表現形式和維度。BIM 會為設計師提供三維設計模型，但在CDA等軟件中，設計師會用線條來表達設計方案中的輪廓和具體位置[5]。在BIM 技術中，雖然不能使用圖層來區分風管系統，但設計師可以通過設置不同的線寬和線型來劃分風管系統。

在BIM模型的三維視圖中，設計師可以針對不同的風管系統定義不同的過濾器，并將其作為劃分的重要依據。通過劃分管理系統，設計人員可以在后期的設計和實際施工中輕松修改風管。但是，由于行業設計標準缺乏統一性，如果不使用設計圖紙，基于BIM技術的風管系統設計圖紙將不會具有通用性。

BIM技術的特點之一是可以轉換不同的視圖，設計人員可以在對凈高要求非常嚴格、過道布局復雜的狹窄空間中，利用BIM 技術優化管道布局。利用BIM 技術的特點，設計人員可以從斷面、立面等多個角度確定管道的位置，以滿足精確的管道布局要求，從根本上提升管道布局的科學性。

5.5 在施工階段的應用

合理應用BIM技術，不僅能夠對暖通空調的設計工作產生深刻影響，同時也會影響暖通空調施工。BIM技術通過構建三維的數據模型，讓施工人員更加直觀、全面地掌握與工程施工相關的所有數據與信息[6]。此外，利用BIM 技術可以完整、準確地錄入各種復雜的數據，降低工程項目實施的難度，防止無法清晰地呈現相關信息，保證工程進度與質量目標的實現。

6 BIM系統在暖通工程中的項目實例分析

6.1 項目實際概況

以某項目為例，施工方從優化、提速和管控三個層面向客戶展現了BIM的應用收益。

6.2 具體優化內容

首先是優化降本，這一項目分為設計校核、碰撞檢查、管線綜合、輕量化模型綜合四個方面。從收益來看，項目總洽商約6000 萬元，應用BIM 后，估算避免了洽商的70%，即節約了近4200萬元。

其次是提速降本，主要包括精準預留預埋洞口圖，如此可以使工人精準施工，減少窩工及扯皮，節約15%的工期，這一部分按照整個工期為600日來計算，日“人機”綜合成本為25 萬元，即可節約2250 萬元。同理，通過機電優化、適度交叉施工，可解決機電類工程造價約3%，即1200萬元。

最后為管控降本，即通過BIM交底、配合等方式，基于模型，對項目具體內容進行管控。如此，大約可節省工程總造價3%，約3600萬元。

6.3 暖通部分效益

BIM技術的科學應用，可以直觀地反映相應管道的安裝狀態，對管道進行綜合布置，與以往相比，施工效率提升了20%，同時大大降低了施工現場出現問題的概率，減輕了施工現場的工作量，逐一解決工程問題。

經估算，與類似工程相比，通過應用BIM技術，暖通部分的設計與施工周期減少了60d，因各專業圖紙間錯漏碰缺等矛盾引起的簽證金額減少了21%，一個采暖季后運行費用減少的10 萬元，真正實現了建設增值和使用增值。

7 結束語

綜上所述，在大型暖通工程施工中應用BIM 技術，更能適應當代建筑業的發展要求，并融入現代生活。BIM 技術具有操作方便、科學高效等優點，在建筑市場有著非常廣闊的應用前景。

該技術在大型暖通空調工程中的應用是我國建筑業發展的必然趨勢，有利于實現數據共享，降低工地暖通工程施工問題發生概率，從根本上提升暖通工程施工水平。為此在大型暖通工程施工中，要積極應用BIM技術收集相關數據資料，制定融合設計模型，直觀展示與優化方案，并有效應用到實際施工與設計階段。