淺談BIM在暖通工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張婷

摘要：近10年來(lái)，BIM技術(shù)被越來(lái)越多地應(yīng)用在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中。BIM技術(shù)貫穿項(xiàng)目設(shè)計(jì)始終，能夠?qū)㈨?xiàng)目?jī)?nèi)的所有信息、資源整合到一起，可被項(xiàng)目中所有參與方使用。BIM的廣泛應(yīng)用有利于提升建筑工程的集成化程度。在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)也體現(xiàn)出了提升設(shè)計(jì)質(zhì)量、加大可視化效應(yīng)、暴露二維設(shè)計(jì)問(wèn)題、減少后期施工麻煩等優(yōu)勢(shì)，使整個(gè)工程的質(zhì)量和效率顯著提升，為建筑業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了巨大的作用。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);暖通工程設(shè)計(jì);可視化

引言：目前，傳統(tǒng)建造施工模式下的建筑管理與生產(chǎn)水平不高，迫切需要應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)改變這一現(xiàn)狀，推動(dòng)建筑行業(yè)向更高效、更節(jié)能、更環(huán)保的方向發(fā)展。BIM 技術(shù)的應(yīng)用與推廣可有效解決傳統(tǒng)建筑施工能耗高、效率低以及傳統(tǒng)CAD 設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)性差的問(wèn)題，讓建筑行業(yè)進(jìn)入高效的信息化階段。在暖通工程設(shè)計(jì)與施工中應(yīng)用 BIM 技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑模型的三維立體的可視化操作，并將建筑信息應(yīng)用到建筑設(shè)計(jì)、施工、后期維保的各環(huán)節(jié)中，切實(shí)提升建筑工程信息管理價(jià)值。對(duì)此，文章首先介紹了暖通工程設(shè)計(jì)與施工的特點(diǎn)，然后分析了 BIM 技術(shù)在暖通工程設(shè)計(jì)與施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，最后探討了 BIM 技術(shù)在暖通工程設(shè)計(jì)與施工中的具體應(yīng)用，以供相關(guān)工作人員參考。

一、概述

當(dāng)今，隨著信息化的深入發(fā)展，越來(lái)越多的行業(yè)趨于向高度信息化靠攏，建筑行業(yè)也不例外。在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)被頻繁提及。BIM（Building Information Modeling），即建筑信息模型，是建筑設(shè)施物理與功能特征的數(shù)字化表達(dá)，其為建筑全壽命周期的各種決策提供可靠的共享信息資源[1]。BIM 技術(shù)憑借可見(jiàn)性、全面性、相關(guān)性、相同性等特點(diǎn)得到了工程界的普遍認(rèn)可，其在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)行業(yè)中的應(yīng)用經(jīng)歷了巨大的變革，從早期的 BIM=“翻?！鞭D(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)完善的信息模型，串起暖通工程各階段的數(shù)據(jù)、過(guò)程和資源，包括項(xiàng)目策劃、冷熱源方案設(shè)計(jì)、暖通空調(diào)施工圖設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝、運(yùn)維乃至改造、拆除等過(guò)程。因此，BIM 可以被建設(shè)項(xiàng)目中的所有參建方、參與機(jī)構(gòu)共同使用。

二、 BIM 技術(shù)在暖通工程設(shè)計(jì)與施工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

BIM 技術(shù)指在一個(gè)單一的建筑模型中綜合建筑整個(gè)生命周期內(nèi)的所有幾何特性、功能要求與構(gòu)件的性能信息，包括施工進(jìn)度、施工過(guò)程等信息，可實(shí)現(xiàn)建筑信息的可視化，便于項(xiàng)目管理、工期與成本控制等。

2.1 有利于提高施工質(zhì)量BIM 技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用有利于協(xié)調(diào)建筑施工各個(gè)專業(yè)的信息，及時(shí)開(kāi)展協(xié)同設(shè)計(jì)，顯著提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工效率。在暖通工程設(shè)計(jì)與施工中，借助 BIM 軟件良好的協(xié)調(diào)性、模擬性能夠使暖通工程與其他建筑專業(yè)在同一個(gè)中心文件中進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，對(duì)于提高建筑施工質(zhì)量與效率具有重要價(jià)值。

2.2 有利于提升施工效率在暖通工程施工階段，BIM 技術(shù)能夠直接指導(dǎo)施工，做好施工中人力、物力等資源的準(zhǔn)備工作，不僅便于施工單位對(duì)建筑項(xiàng)目成本、進(jìn)度與質(zhì)量進(jìn)行控制，而且有利于縮短施工周期，減少建筑資源浪費(fèi)。例如在施工過(guò)程中可以借助 BIM 技術(shù)對(duì)建筑項(xiàng)目進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，然后進(jìn)行全方位的模擬與設(shè)計(jì)，不僅可以在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行沖突檢查，還可以在施工初期進(jìn)行模擬施工，解決傳統(tǒng)施工中各專業(yè)協(xié)調(diào)性不足、建筑空間利用不足的問(wèn)題。2.3 有利于建筑后期運(yùn)維從建筑項(xiàng)目使用方（甲方）角度來(lái)看，利用 BIM 技術(shù)可構(gòu)建建筑三維模型，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的可視化，簡(jiǎn)化暖通工程設(shè)計(jì)工作，不僅便于業(yè)主進(jìn)行項(xiàng)目決策，而且也便于后期開(kāi)展維護(hù)工作，可為建筑項(xiàng)目后期運(yùn)維提供全生命周期的相關(guān)信息支持。此外，還可將 BIM 技術(shù)擴(kuò)展應(yīng)用至城市發(fā)展、城市規(guī)劃等更廣闊的范圍中，對(duì)于城市發(fā)展和建筑維護(hù)具有巨大的社會(huì)價(jià)值。

三、BIM 技術(shù)在暖通工程設(shè)計(jì)與施工中的具體應(yīng)用

3.1 BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

暖通工程設(shè)計(jì)主要包括通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)等。給排水設(shè)計(jì)分為給排水設(shè)計(jì)、消防設(shè)計(jì)圖等。電氣項(xiàng)目設(shè)計(jì)分為照明、動(dòng)力、火災(zāi)報(bào)警、智能弱電平面圖等。在許多大型建筑項(xiàng)目中，機(jī)電系統(tǒng)多且復(fù)雜，暖通管線設(shè)計(jì)十分復(fù)雜，而通過(guò)應(yīng)用 BIM 技術(shù)不僅能實(shí)現(xiàn)各個(gè)項(xiàng)目之間的有效配合，還便于合理布置所有管線及機(jī)電設(shè)備，能夠顯著節(jié)約施工成本。在開(kāi)展暖通工程設(shè)計(jì)工作前，需要提前設(shè)置并添加所需構(gòu)件的屬性信息，這樣在后期設(shè)計(jì)中可直接使用，能大幅度提高設(shè)計(jì)效率。例如在借助 BIM 技術(shù)繪制風(fēng)管系統(tǒng)時(shí)，可以提前將所需風(fēng)管尺寸、類型、產(chǎn)品屬性、布管系統(tǒng)等信息添加進(jìn)去。在水暖電工程各專業(yè)設(shè)計(jì)初步完成后，需要將建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電工程各專業(yè) BIM 模型集中導(dǎo)入軟件平臺(tái)中，掌握各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)信息并進(jìn)行碰撞檢查，對(duì)所有可能出現(xiàn)施工沖突的點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)檢查，避免出現(xiàn)施工返工等問(wèn)題。碰撞檢查后，根據(jù)檢查報(bào)告和暖通工程規(guī)范可以對(duì)模型中所有碰撞信息進(jìn)行優(yōu)化，有時(shí)為了滿足業(yè)主對(duì)建筑物凈高的要求，可以結(jié)合實(shí)際情況對(duì)管線的走向及平面位置做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3.2 BIM 技術(shù)在施工階段的應(yīng)用

BIM 技術(shù)在施工階段的應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，采用 3D 模擬可直觀展現(xiàn)建筑立體效果，有利于提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。利用 BIM 技術(shù)可以將建筑的模型信息與施工流程直接與建筑設(shè)計(jì)模型、現(xiàn)場(chǎng)施工模型等進(jìn)行融合，將施工場(chǎng)地布置信息、施工準(zhǔn)備等進(jìn)行集成，進(jìn)而建立建筑施工的 4D 模型，有利于提高建設(shè)單位的認(rèn)可度。其次，借助 BIM 技術(shù)對(duì)暖通工程施工進(jìn)行合理規(guī)劃，可達(dá)到減少返工、節(jié)約資源的目的。建筑工程施工周期長(zhǎng)，耗費(fèi)的人力、物力多，如果在施工之前未能合理配置資源，那么就很難實(shí)現(xiàn)建筑施工的精細(xì)化管理。應(yīng)用 BIM 技術(shù)可對(duì)施工環(huán)節(jié)、資源耗費(fèi)等進(jìn)行模擬，進(jìn)而為建筑施工提供更精確的人力、物力、機(jī)械需求量，有利于建筑施工效益的提升。最后，針對(duì)暖通工程較為復(fù)雜的問(wèn)題，利用 BIM 能夠有效整合建筑結(jié)構(gòu)模型，各個(gè)專業(yè)實(shí)現(xiàn)協(xié)同布設(shè)，可以高效利用建設(shè)空間，提高凈空高度。同時(shí)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以借助管線碰撞優(yōu)化對(duì)暖通工程管線進(jìn)行優(yōu)化，讓各個(gè)工種之間有序施工、有效配合。在通過(guò)預(yù)制模型對(duì)復(fù)雜、異型管線進(jìn)行虛擬分割后，輸出立體施工圖，有利于指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，提高施工效率。

3.3BIM 技術(shù)在管線綜合中的應(yīng)用

將 BIM 技術(shù)應(yīng)用到管線綜合設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)工具、設(shè)計(jì)模式可從傳統(tǒng)二維轉(zhuǎn)化為三維可視，在設(shè)計(jì)之初，建筑設(shè)計(jì)就可實(shí)現(xiàn) 3D 可視化、全專業(yè)可視化，設(shè)計(jì)內(nèi)容也可全部按照實(shí)際場(chǎng)景進(jìn)行布設(shè)，有利于指導(dǎo)施工。傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)中建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電等需獨(dú)立設(shè)計(jì)，而在 BIM技術(shù)支持下則不再需要獨(dú)立設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)階段即可做好暖通管線、設(shè)備的安裝設(shè)計(jì)工作，并體現(xiàn)在模型中，實(shí)現(xiàn)暖通管線的具體化。在管線綜合中采用 BIM 技術(shù)需要對(duì)建筑、各個(gè)專業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行綜合考慮，協(xié)調(diào)各個(gè)管線的排布，進(jìn)而確定暖通設(shè)備的安裝位置，確保后期內(nèi)容設(shè)計(jì)中不會(huì)出現(xiàn)大范圍的變動(dòng)。例如在管線綜合施工圖設(shè)計(jì)中，可以基于BIM 技術(shù)查找、分析圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中管線可能存在的問(wèn)題，判斷是否需要進(jìn)行優(yōu)化。如果初期設(shè)計(jì)圖紙管線布線無(wú)問(wèn)題，那么就可以進(jìn)入施工階段;如果出現(xiàn)管線綜合原則問(wèn)題，那么就需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化、調(diào)整。

總結(jié)：

雖然目前在國(guó)內(nèi)的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，BIM尚未全面普及，但越來(lái)越多的建設(shè)方已開(kāi)始不單單只關(guān)注建筑專業(yè)的BIM技術(shù)，謀求工程設(shè)計(jì)全專業(yè)BIM實(shí)施應(yīng)用，正逐步成為一種趨勢(shì)。在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在加強(qiáng)可視化、暴露設(shè)計(jì)中的問(wèn)題、在合理的能源方案基礎(chǔ)上盡可能優(yōu)化管線的設(shè)計(jì)、提升工作效率、提升專業(yè)間分工與合作溝通的容易程度，最終提高設(shè)計(jì)成果質(zhì)量，減少施工階段的設(shè)計(jì)變更、洽商及返工，保證施工工期，節(jié)約項(xiàng)目總投資。

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