試論BIM 技術在暖通空調設計中的應用

■黃建軍 ■新創(chuàng)機電工程有限公司，上海 200080

把BIM 技術運用到暖通空調的設計中去需要發(fā)揮一些特定技術的輔助作用，這些技術主要有參數(shù)化技術和建筑性能化模擬技術等，通過這些技術的使用，暖通空調的設計在性能上會發(fā)生很大的變化，該技術能夠實現(xiàn)特定信息的轉換。BIM 技術本身也需要一些支撐，這樣對提高檢測和監(jiān)測水平有很大的推動作用，這些基本支撐主要有國際字典框架IFD 和信息交換格式IFC 等。傳統(tǒng)的暖通空調的設計標注化在很大程度上都得不到有效保證，因此在其設計中加入BIM 技術可以通過準確地獲取信息來更好地實現(xiàn)三維參數(shù)化。

1 工程概括

在這項工程中，工程人員具體測量了學校的總體建筑面積和建筑物的高度，而且對樓層也做了詳細的分析，建筑物除了從外看上去的五層還有一層地下室，這些建筑主要用于教師辦公和學生上課，其中面積占用最大的是學生的宿舍，學校的冷熱源機房都設在地下的一層，機房中安裝了兩臺不同類型的地源熱泵機，工程人員對這些機器的制冷和制熱的各種溫度都進行了詳細的記錄。

2 BIM 技術在暖通空調設計中的應用

2.1 設計階段

(1)冷熱源設計。在這所學校里，暖通空調的冷熱源設計是分區(qū)域進行的，不同區(qū)域的設計采用的系統(tǒng)存在很大的差異，一部分的區(qū)域主要包括學生所用的餐廳沐浴室和宿舍，這個區(qū)域的設計會根據(jù)季節(jié)的變化在供水方面的有較大的區(qū)別，在夏季的冷負荷主要是由聯(lián)機空調提供的，而在冬季由于氣溫較低，空調的制熱性難以滿足實際的需求，因此還需要鍋爐房在整個過程中發(fā)揮作用，在這個過程中，供水的溫度會發(fā)生一些變化，這主要是利用了熱轉化器的工作原理。由于學生的用水量比較大，而且用水的時間比較集中，因此這種冷熱員設計所供的暖難以滿足學生的需求，而太陽能熱水集熱器則可以解決這個問題。而在辦公樓和教學樓，地源熱泵系統(tǒng)的運用是符合具體需求的，這種設計下的供暖和制冷能夠承擔日常的使用。

(2)計算負荷。在空調運行的時候會產(chǎn)生冷熱負荷，計算這種負荷需要獨特的軟件，比如說DeST 能耗計算軟件就能準確地計算出不同區(qū)域的供冷和供熱的實際負荷，在學校的所有區(qū)域中，教學樓的負荷最大，這種結果與建筑區(qū)域的面積有很大的聯(lián)系。

(3)設計方案。在這個學校，不同的區(qū)域需要不同的設計方案，這些方案在系統(tǒng)的使用和空調性能的選擇上都存在著很大的差異，餐廳的設計方案中需要的空調是有循環(huán)風功能的，并且使用的是新風系統(tǒng)，這種系統(tǒng)還需要風機管盤的協(xié)調作用。教學樓的設計方案則比較復雜，除了對空調系統(tǒng)有獨特的要求，供暖的設備也要符合一定的要求，這些要求表現(xiàn)在空調要有定風量全空氣熱回收的性能，而且需要有兩種供暖系統(tǒng)，一種是散熱器供暖，另一種則要求是地板輻射值班供暖。學生住宿的地方只需要分體空調和散熱器供暖就可以滿足實際的需求了。而教師的辦公樓在空調的選擇上和學生的宿舍樓是有區(qū)別的，辦公的區(qū)域使用的是多聯(lián)機空調，他們的供暖系統(tǒng)是一致的。

2.2 BIM 嘗試

(1)選擇BIM。這個學校在需要選擇相應的軟件來配合暖通空調的設計，Magi CAD 軟件有著自己獨特的技術原理，這種軟件有很強的技術性，因此只有專業(yè)的設計師或者工程師才能運用和操作，而且這個軟件在研發(fā)的過程中需要充分發(fā)揮CAD 和Revit 的作用，這種工程軟件在一些具體的軟件設計中尤其需要，比如說在進行建筑信息模型軟件設計的時候，專業(yè)人士要采用這種獨特功能的軟件來保證設計工作的順利進行。

(2)選擇BIM 的工作范圍。BIM 技術在這個學校有著廣泛的運用范圍，不僅包括常見的教學樓和辦公樓，甚至餐廳和圖書館也能使用這種技術，BIM 技術涉及的內容和暖通空調設計中采用的系統(tǒng)有很多的相似性，比如說二者都需要換熱站和地源熱泵，而且BIM 技術中使用的供熱系統(tǒng)和空調系統(tǒng)也適用于暖通空調的設計。

(3)BIM 技術與二維設計的區(qū)別。該學校一直以來都采用暖通空調的二維設計，近年來通過引進BIM 技術提升了設計工作的效能，二者在很多方面存在著很多區(qū)別，比如說在表達方式和應用方面二者就存在很大的差異。BIM 技術使用的繪制方法更能夠展示該系統(tǒng)的完整性，不同于傳統(tǒng)二維設計使用的單一的線的組合，BIM 技術還運用了點和面來展現(xiàn)不同設備的連接方式，雖然傳統(tǒng)的二維設計在表達管線和設備的投影關系時使用了多種方式，比如說在設計中加入文字和數(shù)字，但是仍然不能顯示該系統(tǒng)的全面性。在表達方式上BIM 技術更加傾向于模型的選擇，而且在此基礎上建立了三維信息模型，選擇的模型主要包含管道和設備，并且這種模型的信息可以具體到高度和尺寸上，這種技術的表達方式比傳統(tǒng)二維設計中運用投影圖、文字和數(shù)字進行描述更具真實性，通過建立模型可以方便理解，而且這種設計方式更具便捷性。BIM 技術具體的設計程序比較復雜，尤其是在模型的建立方面，技術人員需要掌握很詳細的信息，而且將這些信息輸入系統(tǒng)需要花費較長的時間，所以與傳統(tǒng)的二維設計相比，該技術的繪圖效率較低。對BIM 軟件的操作需要專業(yè)人員，而現(xiàn)在熟悉掌握該技術的人員不多，因此會直接影響直觀模型的質量。而在傳統(tǒng)的二維設計中，設計人員只需要運用簡單處理信息，在表達平面概念的時候主要是運用線的組合，如果必要的話會加上一些文字和數(shù)字，這種方式產(chǎn)生的信息不僅數(shù)量不多，而且展示的信息也很難理解。兩種不同的設計在應用方面所采取的技術存在著很大的差異，二維設計需要表達設備的投影輪廓線，這種表達方式主要運用在空調設備上。而BIM 技術不僅需要建立模型，而且還需要制作新的產(chǎn)品數(shù)據(jù)，這需要建立數(shù)據(jù)信息與具體項目的聯(lián)系，而且還要記錄模型的相關數(shù)據(jù)，按照這種方式來應用設計會產(chǎn)生更好的效果。

2.3 BIM 技術在暖通空調設計中應用的實踐體會

在暖通空調中運用BIM 技術會使設計產(chǎn)生很大的變化，這些變化主要是通過三維設計產(chǎn)生的，BIM 技術的融入可以幫助系統(tǒng)建立模型，從而使不同的信息清除地展現(xiàn)出來，比如說材料信息、施工信息等，這種可視化的設計需要專業(yè)的設計人員來完成，而且建立信息模型需要投入較大的資金，這些都在一定程度上影響著工程的進展。在傳統(tǒng)的設計中，暖通空調、電氣和給排水都是分開獨立工作的，這種工作方式對工程的質量有很大的影響，而通過使用BIM 技術可以使這些設備同時工作，而且這種工作是建立在三維模型的基礎上的。工程師在施工的過程中可以通過觀察設備間的沖突情況來做一些修改，這樣能夠增加設計工作的完整性。專業(yè)協(xié)調工作需要充分地了解模型的信息，而且還需要實現(xiàn)技術人員的良性溝通。BIM 技術的掌握僅僅依靠現(xiàn)有的知識是不夠的，技術人員要充分利用自己業(yè)余的時間學習相關的軟件技術，這樣才能適應技術設計的要求，并且提高工作效率。

3 結語

運用BIM 技術對工程的今后施工有著很大的幫助，尤其是在設計階段，通過使用BIM 技術可以得到更詳細的數(shù)據(jù)，而且整個暖通空調的生命周期的有效運營需要發(fā)揮這項技術的長遠價值，系統(tǒng)化的程序能夠幫助節(jié)約設計成本。設計人員可以通過分析技術的實踐運用情況來不斷完善設計的過程。

［1］董大綱，蔡悠笛，張杰，李德英.BIM 技術在暖通空調設計中的應用初探［J］.暖通空調，2013(12).

［2］高遠，鄧雪原.基于BIM 的建筑MEP 設計技術研究［J］.土木建筑工程信息技術，2010(02).