BIM 技術(shù)在暖通空調(diào)工程中的應(yīng)用

何 丁，吳建華

（1.山東綠地泉控股集團股份有限公司，山東濟南 250022；2.山東亞特爾集團股份有限公司，山東濟南 250000）

0 引言

近年來，BIM（Building Information Molding，建筑信息模型）技術(shù)以其良好的可視性和模擬性，在許多領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用，且表現(xiàn)較好的應(yīng)用效果。暖通空調(diào)工程在設(shè)計過程中表現(xiàn)出較強的綜合性和復雜性，通過應(yīng)用這項技術(shù)，能夠為暖通空調(diào)工程設(shè)計提供較大的幫助，實現(xiàn)對設(shè)計方案的優(yōu)化，不僅提升設(shè)計方案的準確性，降低施工成本，而且能夠有效降低后期的運行費用，達到節(jié)能降耗的效果，BIM 技術(shù)應(yīng)用的重要性不言而喻[1]。

1 工程概況

某工程項目建筑總面積為55 463 m2，設(shè)計高度為25.1 m，地上5 層，地下1 層。該工程屬于學校工程項目，地上建筑工程主要用于教學辦公、住宿、餐廳等，地下建筑主要作為停車場，部分用作機電設(shè)施擺放機房?，F(xiàn)需對地上建筑工程主體進行暖通空調(diào)設(shè)計，需滿足地上建筑工程的供冷、供暖、生活熱水需求。

2 暖通空調(diào)設(shè)計概述

2.1 設(shè)計負荷

對工程項目各區(qū)域范圍供暖、制冷、生活熱水的負荷分別進行計算，設(shè)計所用供暖指標綜合工程項目所在區(qū)域的氣候環(huán)境得出，具體設(shè)計負荷數(shù)據(jù)信息如表1 所示。

2.2 暖通空調(diào)系統(tǒng)布設(shè)方案

該工程在設(shè)計時主要分為兩個供暖系統(tǒng)，禮堂、門廳、餐廳采用一個供暖系統(tǒng)，教學樓、宿舍、辦公樓等區(qū)域采用一個供暖系統(tǒng)。具體設(shè)計參數(shù)如下：

表1 各區(qū)域設(shè)計負荷

（1）禮堂、門廳、餐廳供暖系統(tǒng)。該供暖系統(tǒng)選擇采用地源熱泵作為冷熱源，根據(jù)設(shè)計負荷需求，配備兩臺制冷量289 kW，制熱量288 kW 的地源熱泵，設(shè)計制冷供回水溫度分別為7 ℃、12 ℃，設(shè)計供暖供回水溫度分別為45 ℃、40 ℃，埋管換熱系統(tǒng)布設(shè)在學校的操場之下，使用豎直雙U 型設(shè)計方式，孔深設(shè)定為120 m，相鄰兩孔間距5 m[2]。

（2）教學樓、宿舍、辦公樓等區(qū)域供暖系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中冷熱源設(shè)備配備三種形式：在夏季制冷時，全部采用多聯(lián)機空調(diào)來供應(yīng)；在冬季供暖時，全部采用鍋爐房來提供熱水，出水溫度為95 ℃，供水溫度為70 ℃，采用換熱設(shè)備進行換熱，然后用于采暖。同時為達到節(jié)能降耗的效果，在教學樓、宿舍、辦公樓的樓頂設(shè)置太陽能面板，將這部分熱源用于生活用水。

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

在此次工程中對BIM 技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在兩個方面：BIM 模型建立、三維可視化設(shè)計。通過BIM 模型建立主要目的在于設(shè)計建模和管線綜合，由此能夠生成專業(yè)的BIM 模型，給人更加直觀的設(shè)計效果；三維可視化設(shè)計主要目的在于進行校核和碰撞檢查，及時發(fā)現(xiàn)暖通空調(diào)線路設(shè)計中是否與其它管路存在碰撞、交叉，提前對之做出優(yōu)化，提升后期施工的質(zhì)量[3]。

BIM 技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計中的應(yīng)用與二維CAD 軟件設(shè)計方式有著本質(zhì)上的不同，結(jié)合工程對其應(yīng)用情況展開探討。

3.1 表達方式

在二維CAD 軟件設(shè)計中主要是將各種管線投映到一個平面中來進行表達，利用投映圖像來表示具體的閥門設(shè)備等，各管線、閥門的實際高度只能通過文字來進行表述。在將BIM 技術(shù)應(yīng)用到暖通空調(diào)設(shè)計中，通過三維建模，不再需要進行平面投映，可直接調(diào)用管道、閥門或設(shè)備的實際模型，同時對于各管道的具體高度也可在圖中直觀的體現(xiàn)。圖1 為本次工程BIM 設(shè)計局部圖形。

圖1 BIM 設(shè)計局部

3.2 管道連接方式

在二維CAD 軟件設(shè)計中進行管道連接主要是通過管線投映交叉來實現(xiàn)，并在管線旁通過文字來進行輔助表達；而在BIM技術(shù)應(yīng)用中，可對管道直接進行連接處理，并可根據(jù)管道走勢進行旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，且在連接點位置能夠自動生成相應(yīng)的連接信息（角度、連接尺寸、中心高度等），由此構(gòu)建出暖通系統(tǒng)整體。

3.3 成圖效率

從對BIM 技術(shù)繪圖的實際應(yīng)用來看，由于其間涉及到較多的實體信息輸入，如：管道的尺寸大小、管道連接高度、各管路設(shè)備的連接信息等，必須保證這些信息錄入具備較高的準確性，才能使整個暖通系統(tǒng)表現(xiàn)出較好的成圖效果。但是在此過程中在很大程度上增加成圖的工作量，使之成圖效率較為低下。而二維CAD 設(shè)計軟件雖然在投映方面較為抽象，但是許多管線尺寸、信息都采用文字進行標注，其反而繪畫的效率較高。以工程圖紙對兩種繪圖方式的實際應(yīng)用來看，采用BIM 技術(shù)繪圖所用時間是二維CAD 設(shè)計軟件繪圖的2 倍左右（受自身熟練程度影響）。

3.4 完善設(shè)備模型數(shù)據(jù)庫

由于在實際設(shè)計中需要調(diào)用較多的模型，這些模型在BIM軟件的數(shù)據(jù)庫中不一定存在，因此通常還需設(shè)計人員根據(jù)既有的一些模型，然后結(jié)合實際設(shè)備的參數(shù)信息進行模型制作，通過編輯相關(guān)參數(shù)，然后存儲于模型數(shù)據(jù)庫中，能夠方便后期設(shè)計的直接調(diào)取應(yīng)用。在工程項目中，所需要應(yīng)用的地源熱泵模型圖、多聯(lián)機模型圖與實際產(chǎn)品都存在一定的差異，在設(shè)計時對之做出了調(diào)整。

3.5 管線綜合

由于采用BIM 技術(shù)進行暖通設(shè)計，其管路系統(tǒng)直接采用三維技術(shù)生成，不需要再對其做進一步的轉(zhuǎn)化，在進行管線綜合時，能夠直接觀察模型中線路布置情況，設(shè)計中存在的碰管、交叉現(xiàn)象能夠清晰的顯示出來。同時系統(tǒng)自身也帶有檢查功能，能夠自動標記此類設(shè)計存在問題的地方，以完成對管線的綜合布置。

3.6 設(shè)計應(yīng)用成果

采用BIM 技術(shù)設(shè)計的過程中，最終生成出來的便是三維模型，通常不再需要進行后期效果圖制作，而對于CAD 圖紙繪制方式，為能夠讓施工人員、建設(shè)方有更加直觀的感受，通常還需專門進行模型圖、效果圖制作，在很大程度上增大設(shè)計的工作量。

4 BIM 技術(shù)在暖通空調(diào)工程中應(yīng)用的體會

4.1 BIM 技術(shù)應(yīng)用有助于提升設(shè)計的準確性

BIM 技術(shù)以三維可視化設(shè)計方式來展開對暖通空調(diào)工程的設(shè)計，使整個設(shè)計顯得更加的直觀，當設(shè)計中存在不足或者問題時，也能夠通過設(shè)計模型及時發(fā)現(xiàn)，有助于對設(shè)計圖紙的優(yōu)化，降低設(shè)計中的出錯率。且在該模型下，也能夠更加容易的與消防管路、電纜、供水管道等施工進行協(xié)調(diào)，提升工程項目之間的協(xié)作性，以便在設(shè)計階段及時發(fā)現(xiàn)問題，并對問題做出優(yōu)化處理。

4.2 BIM 技術(shù)應(yīng)用需要具有較高的熟練度

應(yīng)用BIM 技術(shù)進行暖通空調(diào)工程設(shè)計具有較高的復雜度，不僅需要設(shè)計人員充分掌握相關(guān)設(shè)備、管路的信息，而且還需要設(shè)計人員對BIM 技術(shù)應(yīng)用有較高的熟練度，才能切實提升設(shè)計的效率。

4.3 BIM 技術(shù)應(yīng)用有助于提升暖通空調(diào)工程實際效果

由于BIM 技術(shù)的精確性設(shè)計，使得后期實際施工中出現(xiàn)的工程變動降低，因此不僅能夠降低施工建設(shè)的成本，而且能夠使暖通空調(diào)工程具備更好的效果。例如：在采用二維圖紙設(shè)計中，一旦出現(xiàn)設(shè)計上的疏忽，便可能造成碰管、管道交叉等現(xiàn)象出現(xiàn)，而此時如果對管路進行改造，工程量通常較大，因此許多情況下常采用增設(shè)彎管的方式來錯開管路。這種方式雖然能夠解決碰管、管道交叉等問題，但帶來的問題也較為明顯，彎道的增加直接使得管道阻力增加，進而造成管道內(nèi)流速、流量發(fā)生變化，使得供暖設(shè)計的參數(shù)信息發(fā)生變化，進而影響到暖通空調(diào)工程的實際效果。

5 結(jié)語

在暖通空調(diào)工程中應(yīng)用BIM 技術(shù)可以在很大程度上提升設(shè)計的質(zhì)量，充分利用其可視化優(yōu)勢，為后期施工檢核提供更加準確可靠的施工信息，減少施工過程中出現(xiàn)的變更，不僅有助于降低施工建設(shè)的成本，而且有助于提升暖通空調(diào)工程的整體質(zhì)量和效果，因此在實際的暖通空調(diào)工程設(shè)計中，積極應(yīng)用BIM 技術(shù)展開設(shè)計，具有十分積極的意義，對該項技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)當引起充分的重視。此外，BIM 技術(shù)在建筑工程中的其他項目上也有著較高的適用性，以此展開設(shè)計能夠提升設(shè)計工作開展的協(xié)調(diào)性。