建筑電氣設計中BIM技術的應用研究

崔守浩

（山西建筑工程集團有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

隨著我國經濟發展的不斷突破，我國的城市化水平也在逐年提高，每年都有大批的工程開工，使得我國的建筑業發展到了一個新的高度。隨著建筑規模的不斷增加，建筑的空間結構越來越復雜，功能設計也越來越多樣化，以滿足業主的需要，給建筑的電氣設計工作帶來了巨大的壓力和挑戰。在這樣的大環境下，傳統的技術手段已經不適合使用了，BIM技術可以為電氣系統的設計提供強大的技術支持，可以有效地解決電氣系統中的技術難題。

1 BIM技術的內涵

BIM技術是一種虛擬的建筑模型，它已廣泛地應用于建筑領域，對工程的建設起到了很大的作用。BIM技術的實質是對建筑項目進行三維建模，并將其與施工有關的信息呈現給設計者。該信息系統不僅包含了建筑物的基本結構參數、相關零部件的參數，而且還包含了大量的間接性工程信息，如建設項目的商務信息等。BIM技術所構建的模型是一個完整的過程，包括前期的設計、中期的施工、后期的管理，所有的信息都會被數據化，并被顯示在不同的模塊中[1]?？傊?，利用BIM技術建立的建筑信息模型，可以使設計與管理者對施工進度有更好的認識，同時也可以發現工程設計中的問題。

2 BIM技術的優勢

2.1 可視化

在BIM技術中，可視化是BIM技術最大的特點，可以讓設計者在任何時候都能觀察到設計的結果，也可以利用仿真功能進行整個項目的展示，從而在不浪費人力、物力、財力的前提下，從中找出設計上的漏洞[1]。利用這種技術的優點，既可以很好地控制和管理電氣項目的總造價，又可以顯示其效果，還可以實現報表的自動生成。可視化的優點可以說是貫穿了整個項目設計，無論是設計、施工、溝通、決策，都能在可視化的狀態下進行[2]。

2.2 協調性

現在的許多建筑項目都是大項目，電氣系統的建設規模和總體需求都得到了極大地提高，而且為了確保在規定的時間內完成，需要組建多個小隊，這就導致了電氣設計的難度越來越大。不難看出，在設計階段，設計師并不會過多地去探討設計問題，這會導致設計過程中的許多問題，從而增加投資，甚至會影響到整個工程的進度。BIM技術本身具有的協同作用，能夠有效地解決各個學科間的沖突，同時還能通過建立數據信息模型來顯示設計效果，使設計者能夠更好地進行溝通，同時還能調整設計中的不規范。

2.3 優化性

現在的電氣設計越來越復雜，單靠設計人員的力量很難達到這樣的效果，BIM技術就是一個輔助和優化的工具，它可以在很多方面發揮作用，比如設計，比如投資。電氣產品的設計，看似簡單，但卻涉及很多方面，很容易被其他因素所左右，只要分析一下，就能發現問題所在，同時，還能對影響因素進行調整，并及時估算出設計變更對投資收益的影響?？傊?，BIM技術可以為企業提供最優的方案，同時也能大大縮短項目建設周期，降低項目成本。

2.4 信息集成

BIM技術本身具有數據收集、處理的能力，可以將涉及的各種數據進行有效的關聯處理，從而增強了建筑設計的整體性。BIM技術是一種相對于其他技術更具優越性的技術，它在設計模式中所包含的大量數據，更具專業性和實用性，在建筑設計中起著舉足輕重的作用。

2.5 關聯性強

隨著社會的發展和技術的不斷革新，BIM技術在國內的發展迅速。為了讓建筑電氣的設計和施工過程中的細節保持一致，設計人員必須將BIM技術的原始數據保存下來，不能隨意修改。因為每一個數據的變化，都會對整個建筑的整體結構產生影響。

3 BIM技術在建筑電氣設計中的基本內容

（1）BIM技術在電氣設計中充分考慮了各種設計的關系，并將各個環節的設計緊密結合起來，這樣才能更好地理解各個方面的協調。然后從采光、環境、建筑結構等各個方面保證各個部位的銜接密切，從而使其在實際工程中能熟練地掌握基本的操作要領[3]。

（2）BIM技術所提供的相應的設計平臺可以方便各學科的合作，進行互動設計。如景觀設計、電氣設計、裝修設計等，都可以通過這個公共平臺進行設計溝通，并互相學習和溝通。通過多個專業的合作，可以促進建筑的整體設計，避免重復的問題。同時，這個平臺的建立也為各設計單位提供了便利，可以更好地尋找出最優的方案，從而為今后的建筑設計工作奠定良好的基礎。

（3）運用BIM技術建立的三維立體模型，能使設計者直觀地觀察到真實的設計效果，并對其進行分析，從而做出相應的設計修正。因為許多電氣產品的設計標準都比較高，所以一般的平面圖設計很難反映出實際的設計效果，從而導致了電氣產品的使用。

（4）BIM能夠在賦予特定的集合模型的基礎上，使其具有多種特性，從而使建筑的真實質量得到進一步提高。在具體的電氣設計中，由于不同材質的要求有一定的差別，因此，通過集中存儲，可以很好地指導下一步的施工。利用此集合模型和多種屬性，便于施工單位進行有效的管理。

4 BIM技術在建筑電氣設計中的應用要點

4.1 在配電系統設計中的應用

配電系統是電氣系統的關鍵部件，BIM技術在電氣系統中的應用，其重點是電氣平面和線路的合理布置。因此，在運用BIM技術進行配電系統設計時，要做到以下5點：①要做到既要從整體上考慮，又要考慮到電氣視圖的合理設置，要有相應的電氣設備參數和技術規范。②電氣的配置要科學化，以保證其在視圖上的清晰度。在對已有的資料進行綜合與綜合后，才能精確地建立三維模型。③在工程中，要運用三維建模方法進行線路的連接，確保結構布置與設計的合理，為電氣系統的安全連接打下堅實的基礎。④對全網進行全面的檢測與分析，對線路的性能、儀表等進行細致的檢測，以確保配電網的設計符合工程的實際需要[4]。⑤在平面上標注相關線路，保證線路及相關電氣設施清晰，為今后的工程建設提供精確的參考。確保電氣系統的工作狀況達到預定的要求，為電氣系統安全、有序的工作打下了堅實的基礎。

4.2 在照明系統設計中的應用

BIM技術在建筑的電氣設計中得到了廣泛的應用，其中照明設計在建筑的電氣設計中占有舉足輕重的地位。在照明系統中，設計單位的具體運用有：①工程師對整個建筑的電氣照明系統進行了全面的數據分析，并對其進行了整體的分析，負責建筑的電氣和燈光系統的設計。②通過照明系統和監控終端進行通信，確保了建筑的電氣照明系統的可用性，并對其進行了持續的優化。

4.3 構建電氣族庫

電氣族庫的建立，必須依據電氣工業的工作流程，以及下游的數據需求，來決定其特性。BIM技術是基于數字技術來指導施工的一項新技術。在建立電氣族庫之前，工程師應該對有關資料進行詳細的資料，并按照建筑的電氣設計規范來決定。在電氣系統的設計和施工中，必須加強對電氣用戶的管理。由于各廠家生產的技術、生產工藝不同，其規格和型號也會有所差別。為此，必須全面統籌規劃設計目標，堅持科學、合理的原則，實施與之相適應的配套設施。在電氣系統的設計和施工中，為了提高設計的效率，建立一個電氣家庭圖書館，可以有效地改善設計方案的可視性。

4.4 模擬性應用

由于傳統的設計都是有規劃的，而施工項目是一個很大的體系。在傳統的設計中，盲者難以將這些復雜的空間形象具體化。利用BIM技術，可以讓設計者在任何時候都能了解整個工程，并根據需求對其進行優化。所有的照明設備都是廠家生產的。通過對各種照明光源的場域進行仿真，以達到更合理的照明效果。所生成的情景可以使設計能夠從開始到結束，從開始到結束。

5 BIM技術在建筑電氣設計中的應用

5.1 信息傳遞

目前BIM系統的設計精度難以保證，因為目前BIM系統中的系統圖表和相關的數據量不多，而且在實際工程中還存在著許多問題。因此，在運用BIM技術進行建筑電氣設計時，首先要解決的問題就是要建立一個完善的家族庫，這樣才能保證信息的快速和實用，同時也能為提高建筑電氣設計的質量提供一個有利的條件。在此基礎上，要加強對族庫屬性的定位，這是構建一個健康的家族庫的重要一環，可以更加準確地控制各部門間的信息傳遞，從而達到準確的分析目的。

5.2 構成三維電氣模型族庫

在電氣設備的族庫中，主要包括照明設備，插座開關，配電箱，配電柜，通訊設備，家用電器，電氣指示板。在創建一個具體的工程項目時，必須遵循以下兩個方面的原則：首先，制訂與電氣相關的規范和規范；其次，對每個電氣族的特性進行進一步的驗證，并按電氣專業的有關流程，并對其上下游的數據進行不同的需求。

5.3 具體應用

相關人員可以運用BIM技術中的高協作能力，將不同的給水、暖通等專業的電氣狀況納入其中，并通過該技術的自動檢測功能來檢驗電氣系統的設計是否有問題。如果改變功率，分配系統也會相應的改變，從而避免了在平面圖上的錯誤、漏電等問題。通過BIM技術實現了配電網的三相均衡調節，有效地保證了電網的供電質量；在應用BIM技術進行室內照明設計時，不僅保證了照明光源的合理，而且可以根據不同的功能和實際需要對光源進行調節。在戶外使用高壓鈉燈，對于一般不需要特別照明的地方，可以使用熒光燈；在運用BIM技術進行消防設計時，可以驗證火災檢測儀的正確性，同時也可以利用此軟件的檢索功能，對消防、給排水、暖通、電氣等方面的相關知識進行檢索，提高建筑電氣防火設計的可靠性和安全性。

5.4 在電氣管線安裝中的應用

在具體的管道安裝方案設計中，面對復雜的線路，采用BIM技術，可以在可視化的環境下，對管道的空間布置進行合理的規劃，協調各種管道的走向，以防止管道間的擁擠和沖突。同時，要有效地控制管道占用的空間，避免管道布置中出現過多的剩余空間，以及由于布置空間的不足而造成管道不能正確地安裝。同時，運用BIM技術的動態仿真特性，把握施工過程中的技術難點，通過技術手段進行調整和優化，以確保后期工程的順利進行。

5.5 在工程預算和后期維修中的應用

在電氣系統的設計中，要想有效地控制工程造價、合理地使用經費，必須進行好的工程預算，并運用BIM技術，對電氣建設投資進行科學的規劃和設計。首先，通過BIM建立的信息模型可以精確地獲取電氣建設所需要的物料清單信息，并且可以進行實時的調節，保證了數據的可信度。利用BIM建立的信息數據庫，可以精確地分析材料的造價、施工工程量等各種費用因素，從而提高工程造價的精確度[5]。同時，在后期維護的過程中，可以通過BIM技術，在直觀的工作環境下，通過觀察建筑的模型，迅速地理解建筑的結構，從而更好地理解建筑的細節，從而快速地發現問題。

5.6 合理運用設計軟件

BIM技術的應用離不開先進的設計軟件，其中Revit是目前廣泛采用的工程設計軟件。Revit軟件可以根據設計者的思路，進行設計，具有很高的智能化程度，在BIM技術中應用此軟件，可以有效地解決傳統建筑電氣設計中的缺陷。利用BIM技術，可以把設計中有關的參數輸入Revit中，從而達到對平面效果的優化。另外，利用BIM技術，利用CAD等專業制圖軟件，能精確地繪出建筑物的設計圖，并能合理地布置、調整建筑物的電氣線路及設備。

5.7 BIM技術在建筑內管線綜合布置

在傳統建筑管理中，有一項很重要的工作就是要畫出一個大的企業或者綜合大樓的管道。但當施工方在用各種機電專業的圖紙做平面管道圖的時候，往往會發現，很多地方的梁架和結構都會發生很大的變化，不是因為管道的布置空間過大，就是因為管道的位置過多，造成了空間的浪費，或者因為管線太過狹窄，導致管線無法容納。這種做法不但造成了大量的經濟損失，還會影響到項目的進度。而將BIM技術用于建筑內部管道的整體布局，則可以很好地解決上述問題。由于BIM技術具有可視性、虛擬性等特性，因此，將BIM技術應用于建筑物內部管道的整體布局，能夠有效地把握住施工中的難點和關鍵點，并針對問題進行處理，從而達到提高施工效率的目的。

6 結語

近年來，隨著對住宅小區的要求越來越高，建筑電氣設計的難度也越來越大。為了提高建筑電氣設計的實用性，必須對電氣設計進行科學、合理的設計，利用BIM技術對電氣設計人員進行準確的設計，從而達到對電氣設計人員的正確引導，提高建筑電氣設計的科學性、合理性。