淺談BIM技術在建筑暖通工程設計中的應用

張美琪

（恒藝鼎豐建設集團有限公司，貴州 貴安 550003）

0 引言

建筑信息模型（BIM）技術是一種應用于工程設計、建造、管理的數據化工具，通過對建筑數據、信息的整合實現其在項目策劃、運行和維護的全生命周期中的共享和傳遞，方便工程技術人員對各種建筑信息的正確理解和高效應對。在建筑暖通設計中，BIM 技術的應用對于提高設計效率、減少施工問題以及節省出圖和調整圖面的時間等方面具有顯著優勢。本文結合項目介紹BIM 技術在建筑暖通設計中應用的經驗，并就存在的不足進行分析。

1 項目概況

某工程項目的建筑面積為12873.91m2，建筑總高度為3.9m。該項目的暖通設計主要包括地下一層的通風及防排煙設計。該項目前期已經利用CAD進行了暖通設計并完成出圖，由于技術層面的問題，需要重新復核設計圖紙。因此，利用BIM 技術根據CAD 二維圖紙建立該暖通工程的三維模型，局部模型如圖1所示。

圖1 工程項目部分暖通設計模型

2 BIM模型中發現的暖通設計問題及改進措施

2.1 機房風機位置碰撞

通常情況下，地下室空間比較緊湊，機房設計的位置不理想，建筑專業設計人員也傾向把機房放在梁較多的核心筒部位，機房面積有限，情況復雜且風機多，非常難布置。如果僅從平面進行設計，有時候難免過于理想化，最后到施工階段又會遇到實施不了的問題。采用BIM 建模，從三維模型中直觀地看機房布置，能夠生成任意方向的剖面圖，會更容易發現設計中存在碰撞的地方。

從圖2 中可見，該位置有一條橫梁，原設計并未考慮到這一點，落地安裝風機向上出風口所接的靜壓箱與梁重合，吊裝風機也與一道梁產生碰撞。修改時降低了消聲靜壓箱的高度，和下部風管的尺寸，又將右邊吊裝風機往下移動。

圖2 機房風機布置圖

2.2 主要風管與地下室梁的碰撞

地下室的結構復雜，當層高較低的時候，結構的梁和風管的位置很容易碰撞。如果僅從CAD平面圖來核對，非常麻煩又費時間，采用BIM 模型里面的管道碰撞插件，可以快速檢查模型交叉碰撞的位置，并對碰撞的位置進行調整。

從圖3 的BIM 模型中可見，進行管道碰撞檢測之后，該主要風管與地下室的梁重合。該處風管高度3200mm，修改之后風管高度為2600mm，采用下翻管方式繞開此處梁。

圖3 風管主管與梁的位置圖

2.3 煙層厚度設計不達標

為了保障火災時候的人員疏散安全，現在相關規范對排煙的要求很嚴格，需要通過風口安裝高度和擋煙垂壁高度等核算煙層厚度，根據煙層厚度來確定排煙口的最大排煙量，反過來核算風口個數。在這種情況下，剖面圖是進行相關排煙參數計算的依據，但是單獨繪制會非常麻煩，并且若遇到后期建筑圖大改，剖面圖的改動難以直觀顯示。在設計中采用BIM 建模，可以在任意位置生成剖面圖，對風口高度等相關參數一目了然，有效減輕了設計師的設計壓力。

由圖4 中BIM 模型可見，該工程凈高3.7m，計算排煙量為31050m3/h，原設計標注的煙層厚度為600mm，風口10 個，最大允許排煙量為3111.10m3/h。但是根據對實際模型的計算可知，原設計的實際煙層厚度為330mm，最大允許排煙量為697.94m3/h，圖面風口排煙量為3105.00m3/h，不滿足要求。該問題涉及規范強條，情況較嚴重，且部分風口位置與梁重疊，最后在實施過程中會對施工造成影響。對于該問題從建模中進行修改后，煙層厚度為550mm，風口改為13 個，最大允許排煙量為2502.86m3/h，圖面風口排煙量為2388.46m3/h，滿足規范要求[2]。

圖4 煙層厚度設計示意圖

3 BIM 模型中暖通設計與其余各專業設計的碰撞問題及改進措施

利用BIM 技術對暖通設計存在問題進行逐步分析和修改后，下一步可以與其他專業設計進行碰撞分析。

將各專業的圖紙進行疊加，在BIM 中用插件進行碰撞檢查。在疊加之前，各專業就有用CAD 核對過各自的主管走向，但插件檢測后，碰撞位置依舊有80 多處，圖5（a）為給排水、電氣、暖通三個專業的管道碰撞示意圖。該處主管碰撞，若并未進行管線綜合作業，那后期施工過程遇到的難以實施的情況又反過來導致三個專業的設計返工，效率低下，并且會增加項目的時間成本。將軟件檢測出的碰撞點逐步復核并修改設計，各專業協同作業，在提高設計效率的同時也減少了后期施工過程會遇到的修改問題[1]，利用BIM 技術對碰撞位置進行修改，修改后的情況如圖6（b）所示。

圖5 水、暖、電三專業管道碰撞修改前后

4 BIM技術在暖通設計中的不足

4.1 尚未達到標準化

應用BIM 技術進行建筑暖通的設計、制圖和施工尚未形成標準化的規范，使得設計、施工過程中的圖紙、人員、材料和過程之間無法形成有效的數據流通。現階段，各家建筑設計單位在BIM 技術應用上缺乏統一的標準，不同企業都采用自己獨特的方式，導致BIM模型無法更好的通用，無法有效解決共享文件、數據格式等問題，因此如何在暖通設計中建立起一套統一的BIM標準成為重要工作[2]。

4.2 人才缺口大

目前，BIM 技術在暖通設計中的應用已經越來越多，但現實的情況是BIM 技術應用所需要的專業人才還遠遠不能滿足需求。當務之急，相關部門和單位應加大培養人才的力度，激勵和吸引更多的人成為熟練掌握BIM 技術的專業人才，以便為BIM 技術在暖通設計中的應用發展奠定堅實的基礎。

4.3 技術本身存在局限

BIM 技術雖然可以提高暖通設計的效率，但是它離不開多人協作，如果設計過程中缺乏有效的協作和溝通，可能存在信息傳遞不及時、重復性檢查增多等問題，導致技術的協作成效降低，無法發揮出它最大的潛能。另外，BIM 技術的數據規模較大、數據模型的定義標準不夠明確，還有許多技術上的限制。比如，模型的細節處理能力及模型的渲染能力等都需要做進一步的升級和完善，這將是BIM 技術推向更高水平發展的必經之路[3-4]。

5 結束語

綜上所述，BIM 技術在提高設計效率、減少施工問題和降低項目成本等方面具有突出的優勢，盡管在暖通設計中還存在不足，但隨著BIM 技術的不斷發展和完善，可以期待它在建筑暖通設計領域發揮更大的作用。比如，通過引入更多的智能化和自動化功能，BIM技術能夠幫助設計師更好地進行方案優化和系統調試，提高暖通空調系統的能效和穩定性。同時，BIM 技術還可以與其他數字化工具相結合，實現更高效的設計協同工作，推動建筑行業的全面數字化轉型。總之，BIM 技術在建筑暖通設計中的應用具有重要的意義和廣闊的前景，需要不斷探索新技術和新方法，為建筑行業的可持續發展注入新的動力。