BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的作用

南聯(lián)建

【摘要】建筑信息模型（BIM）是基于建筑設(shè)計(jì)，伴隨著信息技術(shù)而發(fā)展起來的設(shè)計(jì)技術(shù)。將該技術(shù)運(yùn)用于建筑的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，不僅對(duì)于暖通空調(diào)的空間規(guī)劃和設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)提供有力的技術(shù)條件，而且還使建筑物生命周期的運(yùn)行效率有所提高。本論文針對(duì)BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的作用進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；暖通空調(diào)設(shè)計(jì)；規(guī)劃設(shè)計(jì)

建筑信息模型（英文全稱為：Building Information Model ，簡(jiǎn)稱“BIM”），是二十一世紀(jì)以來信息技術(shù)發(fā)展進(jìn)入到新階段的產(chǎn)物。當(dāng)建筑行業(yè)信息技術(shù)滲入到建筑設(shè)計(jì)相關(guān)的領(lǐng)域中，就意味著建筑設(shè)計(jì)被引入了綠色生態(tài)理念，實(shí)現(xiàn)了建筑空間的智能化管理。隨著中國城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程的加快，建筑空間的功能性越來越受到重視。暖通空調(diào)作為建筑工程中的重要環(huán)節(jié)，為人們提供了生活便利。引用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)暖通空調(diào)，在提高空調(diào)設(shè)計(jì)的專業(yè)協(xié)同性的同時(shí)，還可以而確保暖通設(shè)計(jì)的各項(xiàng)信息正確，確保了暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的二位參數(shù)化。

一、建筑信息模型（BIM）概念的淵源

早在二十世紀(jì)70年代，BIM概念就已經(jīng)被提出來。查理·伊斯特曼在《AIA雜志》中所發(fā)表的論文，對(duì)BIM概念以描述。此時(shí)，對(duì)于BIM技術(shù)的描述，查理·伊斯特曼運(yùn)用了“Building Description System”，即為“建筑描述系統(tǒng)”。但是，此時(shí)很有的研究學(xué)者“建筑描述系統(tǒng)”的概念并沒有充分地認(rèn)識(shí)。直到二十世紀(jì)90年代，“BIM”被正式提出來，才引起多方注意。G.A van nederveen和F.Tolman發(fā)表的論文中提出了“Building Information Model”，當(dāng)時(shí)是作為英文專業(yè)術(shù)語出現(xiàn)的。通過對(duì)BIM概念的演進(jìn)的歷史以簡(jiǎn)單了解，可以明確建筑信息模型的功能性。通常而言，BIM實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的集中化、一體化，因此而被劃入到建筑設(shè)計(jì)的管理范疇，并作為一種方法進(jìn)行研究，以對(duì)建筑項(xiàng)目的生命周期進(jìn)行有效管理。在建筑信息模型發(fā)揮管理功能時(shí)，在交互政策、過程與設(shè)計(jì)技術(shù)之間相互作用，并結(jié)合于一體。關(guān)于“BIM”的狹義概念，是從其特征性上進(jìn)行理解。

對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)采用BIM技術(shù)模式雖然與傳統(tǒng)的CAD模式有所雷同，但是CAD英文全稱：Computer Aided Design）模式，即為“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)” ，其是設(shè)計(jì)人員運(yùn)用計(jì)算機(jī)以及圖形設(shè)備開展設(shè)計(jì)工作。BIM技術(shù)模式則有所不同，其是將與暖通空調(diào)相關(guān)的建筑信息模式化，對(duì)相關(guān)功能性和物理性特征以數(shù)字化方式表示，將所獲得的數(shù)據(jù)信息滲入到工程項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)中。BIM技術(shù)模式可以做到運(yùn)用建筑信息服務(wù)于項(xiàng)目全壽命周期，為項(xiàng)目決策提供有力保障。

二、暖通空調(diào)設(shè)計(jì)

本次暖通空調(diào)設(shè)計(jì)對(duì)象為某高校的建筑物。主體地上5層，包括辦公樓、教學(xué)樓和學(xué)生宿舍；地下一層為冷熱源機(jī)房，安裝有地源熱泵機(jī)兩臺(tái)，制熱量可以達(dá)到285千瓦，熱水供應(yīng)溫度介于45℃～55℃之間；制冷量為275千瓦，冷水供回水溫度介于 5℃～15℃之間。

（一）冷熱源設(shè)計(jì)

在學(xué)校建筑物的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)，主要是對(duì)學(xué)生宿舍、餐廳、教學(xué)樓和辦公樓進(jìn)行冷熱源設(shè)計(jì)。學(xué)生宿舍和餐廳的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)，分為冬、夏兩季，設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。冬天采用學(xué)校鍋爐房所提供的二次供水進(jìn)行供暖，溫度介于70℃～90℃，經(jīng)過熱轉(zhuǎn)換器后，供回水溫度有所減低，為60℃～85℃。夏季，暖通空調(diào)有制冷功能，冷負(fù)荷由多聯(lián)機(jī)空調(diào)提供。另外，學(xué)生宿舍還安裝有太陽能熱水器。

與學(xué)生宿舍和餐廳相比，辦公樓和教學(xué)樓的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單。地源熱泵系統(tǒng)為冷熱源設(shè)計(jì)的主要對(duì)象，具有供暖效果和制冷效果。

（二）暖通空調(diào)設(shè)計(jì)

在學(xué)校建筑物的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，教學(xué)樓、辦公樓、學(xué)生宿舍和餐廳是重要的設(shè)計(jì)區(qū)域。教學(xué)樓的暖通空調(diào)為定風(fēng)量全空氣熱回收空調(diào)，配合地板輻射值班和散熱器供暖，可以獲得良好的供暖效果。辦公樓的暖通空調(diào)為多聯(lián)機(jī)空調(diào)供暖，配合散熱器供暖。學(xué)生宿舍的暖通空調(diào)所采用的是分體空調(diào)，配合散熱器供暖。學(xué)校餐廳的暖通空調(diào)為循環(huán)風(fēng)空調(diào)，設(shè)計(jì)有新風(fēng)系統(tǒng)，配合風(fēng)機(jī)盤管。

三、暖通空調(diào)設(shè)計(jì)引入BIM技術(shù)

在學(xué)校建筑物的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的適用范圍為教學(xué)樓、學(xué)生餐廳和地下一層的冷熱源機(jī)房。所能夠涉及的內(nèi)容均為暖通空調(diào)常用系統(tǒng)，包括空調(diào)、散熱器、地源熱泵等等。

（一）BIM設(shè)計(jì)繪圖通過實(shí)體組成來表達(dá)

本次暖通空調(diào)的BIM設(shè)計(jì)的主體是對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行選擇后，建立管道模型，設(shè)備的布局以及管道的尺寸和高度都在三維信息模型中顯示。比如，對(duì)地源熱泵機(jī)房的設(shè)計(jì)，就是根據(jù)地源熱泵機(jī)房的實(shí)體組成而設(shè)計(jì)為三維信息模型。

由于在BIM設(shè)計(jì)中需要將管道的大量數(shù)據(jù)信息，諸如管道的直徑、各項(xiàng)尺寸等等輸入進(jìn)去，才可以形成設(shè)計(jì)人員所需要的直觀形象模型。但是，要獲得良好的設(shè)計(jì)效果，需要將大量的信息輸入進(jìn)去，因此而減低了繪圖效率。

（二）BIM設(shè)計(jì)繪圖中空調(diào)設(shè)備采用的是產(chǎn)品庫中的設(shè)計(jì)模型

使用二維設(shè)計(jì)進(jìn)行繪圖，往往是將空調(diào)組、水泵等等以投影輪廓線表示，通過制作圖塊的形式來表示。BIM設(shè)計(jì)有所不同，其擁有內(nèi)容豐富的產(chǎn)品庫，各個(gè)廠家支持的空調(diào)設(shè)備產(chǎn)品數(shù)據(jù)都存放在其中，設(shè)計(jì)人員所選用的設(shè)備模型可以在產(chǎn)品庫中選擇，調(diào)取產(chǎn)品的外形尺寸數(shù)據(jù)、性能參數(shù)等等。在BIM設(shè)計(jì)繪圖中，設(shè)計(jì)人員對(duì)于調(diào)取的模型，還可以根據(jù)工作實(shí)際自定義參數(shù)，并以修改的產(chǎn)品模型豐富產(chǎn)品庫。具體操作上，是復(fù)制既有尺寸的產(chǎn)品模型，使用產(chǎn)品制作器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、修改，形成新的產(chǎn)品模型。要對(duì)新產(chǎn)品模型的數(shù)據(jù)信息調(diào)取，就要通過項(xiàng)目管理文件將所有的信息調(diào)出，將數(shù)據(jù)信息的關(guān)聯(lián)性建立起來后，關(guān)聯(lián)到項(xiàng)目中。

（三）BIM設(shè)計(jì)繪圖通過三維信息模型實(shí)現(xiàn)專業(yè)間協(xié)作

BIM設(shè)計(jì)繪圖采用三維信息模型，所有空調(diào)設(shè)備的數(shù)據(jù)都在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)上。模型設(shè)計(jì)中，暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)都可以立體、直觀地呈現(xiàn)出來，空調(diào)的各個(gè)專業(yè)構(gòu)建，其形狀、型號(hào)以及所安裝的位置都有所顯示，從而使各個(gè)專業(yè)之間協(xié)作的錯(cuò)誤率有所降低。在數(shù)據(jù)平臺(tái)上管理三維信息模型的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，其優(yōu)點(diǎn)在于，空調(diào)設(shè)備的專業(yè)寫作率有所提高，設(shè)計(jì)人員要查閱相關(guān)信息，可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入到數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)施查閱共享信息。

（四）BIM設(shè)計(jì)繪圖的管線綜合

BIM設(shè)計(jì)的管線綜合與二維設(shè)計(jì)的不同之處在于，并不是簡(jiǎn)單的管線特定位置布局，而是通過較高的透視化程度，使暖通空調(diào)的管線所在區(qū)域在模型中直觀地呈現(xiàn)出來，包括管線的交叉、轉(zhuǎn)角以及相互之間的觸碰，都可以觀察到，避免了額外圖紙繪制。除此之外，BIM設(shè)計(jì)的模型具有一定的綜合性，只要設(shè)計(jì)人員根據(jù)自己的需要任意選擇剖切面，就可以生成剖面圖。

（五）BIM設(shè)計(jì)成果

BIM設(shè)計(jì)模型的優(yōu)勢(shì)在于，其無需設(shè)計(jì)人員要具有一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)才能夠?qū)D紙讀懂，而是三維模型的直觀呈現(xiàn)。只要將暖通空調(diào)的BIM設(shè)計(jì)模型打開，空調(diào)設(shè)備整體架構(gòu)、管道的布局、形狀和材質(zhì)、熱功能性等等各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)都會(huì)呈現(xiàn)出來。

結(jié)語：

綜上所述，隨著建筑設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷更新，暖通空調(diào)的BIM設(shè)計(jì)成為了設(shè)計(jì)人員關(guān)注的內(nèi)容。BIM技術(shù)可以提供的全方位服務(wù)，其具有多元的信息存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的特征，其所建立的三維模型實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化，確保了項(xiàng)目數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確且可重復(fù)利用，為建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)提供了良好的技術(shù)條件