關于建筑暖通空調系統節能中BIM技術應用對策

李 俊

浙江保利城市發展有限公司 浙江 杭州 310000

伴隨綠色環保意識的強化，建筑行業在高速擴張過程中，愈發關注對暖通空調系統的節能設計進行優化，綜合性考量建筑在供暖、通風和空調等方面的節能需要，以結構簡單、低噪音運行、風量大的暖通空調系統，保證設備選用和線路敷設的安全度與合理性。持續提升建筑能效智慧化節約水平，建設綠色建筑。BIM技術在建筑工程設計領域的應用具備多方優勢，能夠在規劃、設計、施工和運維等不同階段，提供實施有效信息，促使圖像更加精準可靠地實現二維到三維的轉換，清晰可見各專業模型的管線綜合布設狀態，減少模型間的碰撞， 提高協同設計質量，對工期優化、進度提升、系統節能來講意義重大。

1 BIM技術在建筑暖通空調系統節能中的應用優勢

1.1 優化設計過程的可視化效果

BIM可視化在建筑暖通空調系統節能中的應用，能夠與構件形成帶有互動性、反饋性的直觀可視效應，提升各專業間的協調性。為最佳表現出各專業空間的立體關系，可以運用BIM可視化，對建筑暖通空調系統設備和管道的碰撞進行三維可視化建模，制定出防火分區及設備布局的直觀規劃方案，同時依靠三維可視化建模，滿足建筑暖通空調系統主要設備配置與梁間的協調和空隙需要[1]。

BIM技術可視化交底，通過可視化與智能化應用，為建筑暖通空調系統節能設計模型的可視化提供最佳視覺設計角度，支持建筑全生命周期內的仿真分析。在設計過程中，BIM技術通過分析即將產生的實際需求，設計建筑TSI太陽輻照度、系統節能控制、熱傳導工藝參數等方面的模擬方案，上述設計處于指定實施階段展開，需要根據現場實際，為建筑施工提供第一手數據，繼而為建筑施工階段，整合三維模型與項目時程、工程進度，正確開展5D仿真虛擬建造和施工成本監控與檢視，通過三維成本預算模擬，為施工過程、工程量的控制提供導引性意見，便于模擬可視化施工過程，為施工組織設計、施工預算、工程管理提供可視化控制決策依據，確定最終施工方案[2]。

1.2 實現管理過程的數據化集成

在建筑暖通空調系統節能中應用BIM技術，能夠實現管理過程的數據化集成，可以將項目管理所產生的全部數據進行有效存儲，繼而精準完成模擬與運算，對信息化和集成化管理數據來講，可以在BIM所建立的模型中，協同修改數據，促使關聯數據變化，產生直觀、清晰地效果。與此同時，借助BIM技術模型，可以在建筑暖通空調系統節能項目中通過厘米級定位，高速完成金額與數量的計算，仿真模擬分析建筑效能BPA分析。同時，依靠聲學仿真模擬軟件，通過對建筑室內音效、音質進行精細化計算,得出建筑室內等聲場云圖和聲線，判斷指向性數據結果是否滿足節能設計的設定效果，產生符合環境效益的最佳設計方案。在BIM技術參與的建筑暖通空調系統節能項目中，管理過程的顆粒度更加細致，便于展開可持續的高精度控制[3]。

1.3 深化模型設計的協同化進度

BIM技術在建筑暖通空調系統節能中的應用，能夠自設計階段即開始深化模型設計的協同化進度，在模型建立的同時，及時發現圖紙中的設計缺陷和設計問題。依靠BIM技術提供的建筑信息化模型，可以在創建插入函數的過程中高效解決問題，整合各專業模型，完成模型與機電模型鏈接，通過協同檢查準確發現交叉作業中的碰撞問題，協調并形成具有針對性的優化方案，快速提升作業效率。通過構建暖通空調系統立體三維模型優化系統規劃管理設計，能夠在二維平面向三維立體的轉變過程中，清晰地觀察出模型變化，加快暖通空調系統參數調試進度，自動化生成新施工圖和施工過程，降低暖通空調系統項目的繪圖工作量，針對有可能產生的事故，提前制定出應急預案[4]。

2 建筑暖通空調系統節能中BIM技術應用價值

BIM技術是以模型為基礎的多專業協同應用技術，對信息數據的時間跨度、數據載量和質量的要求遠遠高于以往的技術應用，鑒于此，需要通過嚴格、明確的數據信息聯通模型匹配過程，準確分析BIM數據信息的流通與分享方式。暖通空調系統工程對建筑節能效果能夠產生深遠的影響，可以迅速提升暖通空調系統的設計品質。BIM技術的信息模型數據庫，能夠詳細記載暖通空調系統設備零件參數與系統結構尺寸等關鍵信息，通過模擬與轉化手段驗證設計方案可行性，為施工提供技術應用方案。在建筑暖通空調系統節能中應用BIM技術的信息模型數據庫，能夠為深化暖通空調系統提供全新技術路徑，可通過信息、視圖，對系統模型進行指向性優化調整，暖通空調系統工程設計具可行性和經濟性[5]。

在實際應用BIM技術過程中，可以利用電子計算機系統對比分析暖通空調系統的前、后設計方案，通過REVIT、NAVIS WORKS軟件與管線布置綜合平衡技術，觀察管線布設、系統設備參數模擬應用的參數信息，直觀分析暖通空調系統的設計效果，是否產生對應的節能作用。在計算暖通空調系統數據庫應用精度過程中，可以利用BIM技術，全流程考量GBXML、IFC、DWG及其他數據格式的關聯影響，有效釋放BIM技術5D數據庫在模擬過程的優勢，建立可以廣泛使用的BIM技術5D操作流程。為得出最佳建筑暖通空調系統的節能設計模型，需要在優化系統節能性能的基礎上，完成系統設計，利用BIM技術模型調整核心BIM建模平臺與技術應用平臺的變化，在建模和應用間建立起高速交互關系。基于BIM技術模擬分析建筑能耗分析，得出建筑熱工性能、照明系統及暖通空調系統的的能耗數據，將優化信息反饋到BIM核心建模軟件，指導BIM模型做好時間分配、調整設計協調流程，形成完整的BIM模型后，與全生命周期各階段共享建筑能耗仿真模擬數據，建立節能性能較高的暖通空調系統[6]。

3 建筑暖通空調系統節能中BIM技術應用對策

3.1 搜集暖通空調數據

搜集暖通空調數據是促使BIM技術在暖通空調系統節能設計中深度發揮應用效果的必要對策。在搜集數據過程中，需要對暖通空調系統設備的零部件規格、尺寸、結構參數進行全方位了解，將數據錄入到BIM模型中，建構完整的5D數據庫體系，推動BIM模型在設計和運算過程中，降低設計偏差和失誤。在搜集暖通空調數據過程中，需要注意數據的篩選和剔除，避免降低數據實際應用價值。另外，由于暖通空調系統主要的應用功能需要在建筑工程項目結構研究中才能加以考慮，因此，還應保障數據搜集分析的系統全面性。建筑的暖通空調系統并不是對存在的單一系統，不僅要將重點放在針對于暖通空調建筑設計及其相關的每一個系統構成中，在搜集整理數據過程中，還應綜合考慮到關聯暖通空調系統的其他建筑結構和系統，進行全面細致的分析和掌控，結合設計和安裝的科學技術，為BIM設計提供更加詳實、可靠的設計根據，成功改善中央進氣口以及其他部件的節能設計方案。只有充分保障暖通空調系統能夠融入到整個建筑結構系統中，才能夠將其積極作用充分發揮出來，避免在運行過程中出現故障。

3.2 建筑冷熱負荷計算

在以往的暖通設計中，對建筑暖通的冷熱負荷進行計算時，主要依靠的是工作人員根據建筑空間的布局以及空間的功能在二維圖紙上進行負荷的計算。由于設計人員的精力有限，很容易出現計算上的誤差。應用BIM的最大優勢就是可實現建筑暖通方案三維化和可視化。建筑暖通空調系統節能中BIM技術應用，可以通過深度分析數據庫信息，準確區分不同面積下建筑的功能，結合建筑實際設計情況，對暖通空調系統設計中的空調載荷數值計算，重點考慮到建筑高度增加的前提下，對建筑室外空氣溫度的影響、風速的增加、大窗墻比的玻璃幕墻等問題，便于針對性地開展系統節能性能的優化處理。在設計過程中，工作人員應該根據當地的氣候情況、工程需求，對冷熱源和管線路由方案做出認真思考。在建筑冷熱負荷計算過程中，可根據建筑的具體使用能耗，選擇暖通空調系統的末端設計形式，在調整和開發BIM模型過程中，根據管線布設方式的差異，促使地源熱泵以機組的形式，完成基本一致的釋熱量、釋冷量。

3.3 流程設計優化表達

BIM技術在建筑暖通空調系統節能設計中，利用3D建模工具、圖形圖像渲染和內置管線投影等形式繪制圖像標識，在流程設計優化表達上會更加精確，能夠避免出現交叉重疊的二維管線現信息現象。BIM技術能夠在暖通空調系統的應用中，完善樣板設計文件的管線線型設計、顯示方式呈現和字體、字型等工作內容，糾正樣板設計文件存在的設計誤差，便于在繪制設計圖像過程中，降低作業難度。為配合快速制、出圖要求，BIM技術通過對系統中不同管線的自動化定位和跟蹤，確定系統設備間的投影關系，進而在分析設備、管道輪廓線或閥門的相對定位、規格、型號、高度、尺寸和結構信息時，更加明晰、迅速。在繪制設計圖像時，可以通過BIM模型中的線組合，表述和加載相關信息，對設備與管線連接等信息進行數字或者文字的表達，為后續技術交底提供便利，最后有效連接暖通空調系統，形成完整個體。在流程設計優化表達過程中，線、文字和圖集的抽象性較高，表達涵蓋信息需要通過BIM設計進行繪制表述，通過BIM模型予以直觀、形象的建立[7]。

3.4 管線布設綜合平衡

在建筑暖通工程中，管線布設位居關鍵層面。在此種情況下，在建筑暖通設計中應用BIM技術，可實現對管道的有序分類，加強各工程部門的合作。管線布設綜合平衡策略能夠根據建筑暖通空調系統的具體建設情況，結合BIM模型進行各專業管線級設施信息的預裝配，完善節能設計標準和要求，系統性找出圖紙存在的問題，在進行節能設計前，快速解決圖紙設計存在的缺陷，減少各專業管線發生碰撞、泄漏的可能性，提高協同設計質量。建筑暖通設計在管線綜合層面應用BIM技術時，需要遵循大口徑管道優先原則，將空調排風口、工廠排氣口等空間做出提前預留。通過應用BIM技術，可對管道布置的科學性和合理性進行檢測，并且將相關碰撞測試數據導出，進行進一步解析和修正。BIM技術在管線布設過程中的應用，主要依靠可視化轉換完成管線的布設，BIM模型可以根據建筑結構完成科學、精準的室內空間規劃。完成管線布設后，模型可以根據管道及設備的高度、放置情況，減少各專業管線間的交叉障礙，以顏色區分管線功能關系、 所在位置、接觸情況，自動進行設計碰撞檢查，避免出現設計矛盾，降低施工風險和施工成本，提高施工質量、效率，保證施工工期[8]。

3.5 室內空間規劃利用

BIM技術通過高效、迅速的繼承性，聯通施工數據、施工資源和施工動態，繼而針對不同建筑面積的室內空間，進行暖通空調管線、設備和管道輪廓線或閥門的布設規劃，利用差異化技術、工藝和設計思路，優化空調組裝模式，可以利用BIM模型完成室內空間規劃利用。在此過程中，需要充分考慮到安裝施工的便捷程度，為實際施工預留出操作空間，通過優化節能設計工作，利用5D數字化模型，縮短空調風管線路，防止空調產生水垢、氣囊，規避因為節能設計方案不成熟、不科學，造成的施工延誤和二次施工等嚴重問題。在規劃利用室內空間過程中，需要利用BIM模型，全面采集施工信息，充分了解暖通空調系統設備、管道輪廓線或閥門的相對定位、規格、型號、高度、尺寸和結構信息，利用可視化3D模擬技術等完成施工管理過程的綜合分析，對于較大尺寸的暖通空調系統設備，可以積極調整安裝位置和安裝角度，優化節能設計方案所標注的參數、尺寸，確保實際安裝的吻合程度合理化，提升建筑結構狹窄空間的有效開發程度。

4 結束語

綜上所述，BIM（Building Information Modeling，建筑信息化模型）通過REVIT、ENVISIONEER等軟件，提供最直接、最準確的初始三維模型，可以運用超越傳統的視覺設計方式形成建筑可視化，優化設計過程的可視化效果。因建筑暖通空調系統能耗占比相對來講較為巨大，因此，在進行節能規劃設計前期，需要側重性關注負荷計算、管線布設等時機問題，借助BIM技術等，統籌系統節能需要，推動建筑暖通空調工程的精細度向好發展，獲得最優節能設計方案，提高建筑內部空間的實際利用程度。