BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計中的應(yīng)用

宋濤

（中南建筑設(shè)計院股份有限公司，武漢 430070）

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)通過建立三維模型數(shù)據(jù)信息庫直觀將建筑和后期安裝的操作進度全部展現(xiàn)出來，同時將數(shù)據(jù)實時共享，有效減少不必要的施工操作，控制施工成本。信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性是BIM技術(shù)的八大特點[1]。

2 BIM技術(shù)普遍優(yōu)勢

通過將BIM技術(shù)運用于暖通空調(diào)設(shè)計，可以充分發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢，將暖通空調(diào)設(shè)計從曾經(jīng)的傳統(tǒng)二維平面設(shè)計模式轉(zhuǎn)換成為更有優(yōu)勢的三維立體模型設(shè)計，讓暖通空調(diào)設(shè)計具備可視化、可出圖化和信息完備關(guān)聯(lián)等特性，推動了空調(diào)設(shè)計走向一個全新的高度。

2.1 可實現(xiàn)設(shè)計、施工及運營各階段信息共享

相比傳統(tǒng)CAD二維設(shè)計，BIM三維設(shè)計不僅有效地提高暖通空調(diào)設(shè)計的質(zhì)量，還能夠保障暖通空調(diào)后期各項施工和安裝在總體設(shè)計調(diào)控之下更加合理高效。通過BIM技術(shù)創(chuàng)建一個三維模型，可以直觀清楚地了解到暖通空調(diào)從設(shè)計到安裝，從安裝到后期運營維護階段的各種信息，包括施工信息、空調(diào)設(shè)備信息、材料信息等。暖通空調(diào)設(shè)計和施工進度也可以得到實時展示，這種各個階段信息共享對于建筑全生命周期來說起到了非常大的作用。

2.2 使各專業(yè)具備有效的協(xié)同性

在BIM三維模型當(dāng)中，可以最大限度地保證建筑、結(jié)構(gòu)、機電專業(yè)進行協(xié)同設(shè)計，這樣可以有效節(jié)約施工時間，同時減少施工成本。BIM技術(shù)對建筑信息的詳細完整呈現(xiàn)，能夠最直觀真實地表達建筑特征，不僅可以在故障問題發(fā)生后準(zhǔn)確找到故障原因所在，并且能夠在故障未發(fā)生時進行預(yù)測防護。此外，BIM技術(shù)還能夠?qū)⒔ㄖ鱾€分項放在整體的高度進行分析，解決建筑、結(jié)構(gòu)與設(shè)備三者之間存在的矛盾，從而有效提高設(shè)計人員的工作效率。

3 BIM技術(shù)的設(shè)計實踐應(yīng)用

3.1 工程概況

南航武漢機場綜合保障樓位于武漢天河機場三期南工作區(qū)，包括綜合辦公樓和空勤出勤樓，總用地面積約28363平方米。該建筑地上九層、局部十層，地下一層，建筑總高度43.2m，屬于一類高層建筑。

圖1 建筑鳥瞰圖

本項目大量采用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝，項目內(nèi)系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，管道設(shè)備數(shù)量眾多，需要一個科學(xué)明晰的協(xié)調(diào)定位系統(tǒng)以便各專業(yè)進行科學(xué)設(shè)計。

3.2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

本項目采用鴻業(yè)負荷計算7.0版軟件對建筑進行空調(diào)負荷動態(tài)計算，夏季逐項逐時最大冷負荷為4164kW,冬季空調(diào)熱負荷為3054kW。

空調(diào)夏季冷源選用2臺離心式冷水機組及1臺螺桿式冷水機組。離心式冷水機組制冷量為1934kW（550RT），冷凍水供、回水溫度 7/12℃，冷卻水供、回水溫度 32/37℃；螺桿式冷水機組制冷量為 1041kW（300RT），冷凍水供、回水溫度 7/12℃，冷卻水供、回水溫度32/37℃。冷凍機房設(shè)置于地下一層，冷卻塔設(shè)置在辦公屋面。冬季熱源選擇2臺1.75MW燃氣真空熱水鍋爐，供回水溫度60/45℃，熱效率94%，設(shè)置于地下一層鍋爐房內(nèi)。

3.3 制冷機房設(shè)計中的BIM應(yīng)用

本工程制冷機房設(shè)置于地下一層，主要由冷水機組、冷凍(卻)水泵、分集水器、輔助設(shè)備及相應(yīng)管路組成。暖通專業(yè)由于在制冷機房存在著大量各種類型管道，再加上其他專業(yè)的管線，制冷機房內(nèi)管線交叉布置在所難免，進行管線綜合不可避免。以CAD為主的二維平面設(shè)計，如果先要表達各種管線的位置及排列情況，需要繪制大量的剖面圖及大樣圖，這無形中增大了工作量，同時也加大了設(shè)計中出現(xiàn)誤差的可能。

本工程在制冷機房區(qū)域采用BIM技術(shù)，使得制冷機房的設(shè)計無論是從設(shè)計過程上還是出圖質(zhì)量上都有質(zhì)的提升。

①平臺的兼容性廣，Revit設(shè)計平臺包括Revit Architecture、Revit structure、Revit MEP 等，各個軟件之間可相互鏈接參照，同時可以將二維CAD圖紙鏈接到設(shè)計空間中，在Revit完成的圖紙也可以轉(zhuǎn)化為二維平面圖紙，使得出圖的效率成倍增加。

②Revit在暖通設(shè)計方面的優(yōu)勢主要是三維可視設(shè)計及管線綜合檢查，簡單快捷的三維設(shè)計，使得建立的模型更加直觀；先進的管道碰撞檢查技術(shù)不但可以在專業(yè)內(nèi)進行檢查，還可以在專業(yè)間進行碰撞檢查，如空調(diào)水管與噴淋水管、暖通風(fēng)管與橋架、梁、柱之間的碰撞檢查，自動生成的檢查報告不但可以將所有碰撞點匯集成文檔格式，還可以定位發(fā)生碰撞的類型及方位，可以使設(shè)計者方便的找到碰撞點并進行修改。

③Revit設(shè)計的自動化還反映在能自動匯總設(shè)計中的設(shè)備和材料，這種統(tǒng)計可以包括設(shè)備的尺寸、型號、功率和相關(guān)制造信息。

4 BIM技術(shù)在設(shè)計階段的制約因素

4.1 傳統(tǒng)設(shè)計流程對BIM技術(shù)應(yīng)用的影響

BIM制圖需要在信息模型中輸入大量的數(shù)據(jù)，某些非標(biāo)準(zhǔn)連接繪制尚不成熟，會導(dǎo)致制圖效率低于二維平面設(shè)計。

4.2 軟件族庫不夠完善

非標(biāo)構(gòu)件需要自建族，而部分族本土化程度低，由于BIM技術(shù)為新興設(shè)計技術(shù)，大多數(shù)族依托于外國標(biāo)準(zhǔn)建立。而由于國內(nèi)族庫管理類軟件處于起步階段，族庫的建設(shè)較為簡陋，族文件甚至出現(xiàn)類型錯誤等問題，給BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用帶來阻礙。由于族庫不完善，對系統(tǒng)檢查，運行模擬等高級功能的運用也難以實現(xiàn)。

4.3 BIM出圖深度對項目設(shè)計周期的影響

相較于CAD二維設(shè)計，BIM初步設(shè)計深度相當(dāng)于CAD平面施工圖的出圖深度，而BIM施工圖深度則相當(dāng)于CAD平面的管綜甚至裝修圖的設(shè)計深度。而CAD二維設(shè)計的初步設(shè)計深度和施工圖設(shè)計深度的區(qū)別僅在于末端設(shè)備安裝，保溫層，管線綜合排布優(yōu)化等方面。筆者認為BIM設(shè)計初步設(shè)計階段時間安排應(yīng)比CAD設(shè)計延長50%。

5 BIM技術(shù)在暖通設(shè)計中的應(yīng)用展望

在以BIM為指導(dǎo)思想的設(shè)計行業(yè)中，協(xié)同工作的內(nèi)容和范圍愈發(fā)深刻，協(xié)同工作不僅面臨著協(xié)調(diào)戰(zhàn)線過長、協(xié)同難度過大，還要在圖紙標(biāo)準(zhǔn)中達成共識。這就要求在設(shè)計行業(yè)推廣BIM的過程中，應(yīng)充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢，在設(shè)計中實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的共享，避免不必要的重復(fù)勞動。同時，應(yīng)以BIM的普及為契機，將設(shè)計人員從煩瑣的二維制圖中解放出來，將更多的時間應(yīng)用于優(yōu)化方案設(shè)計及經(jīng)濟性、合理性及節(jié)能分析，這既是BIM概念的目標(biāo)，也是我國設(shè)計產(chǎn)業(yè)升級，減少社會資源浪費及提高社會生產(chǎn)效率的題中之意。