BIM技術在暖通工程設計與施工中的應用

王廣倫

山東兗州建設總公司，山東 濟寧 272000

1 暖通工程設計與施工的特點

暖通在學科分類中的全稱為供熱供燃氣通風及空調工程，包括采暖、通風、空氣調節(jié)三個方面，從功能上說是建筑的一個組成部分。主要功能是通過控制建筑環(huán)境的控制和采取保障技術改善建筑內部熱濕環(huán)境和空氣品質。雖然暖通工程只是建筑結構的輔助工程，但是在整個建筑工程中發(fā)揮十分重要的作用。暖通工程的施工質量直接影響建筑物整體設備的安全運行、節(jié)能效果和投入使用后的舒適性、安全性。相比其他項目，暖通工程設計與施工具有許多不同的特點。

1.1 暖通工程線路復雜

在建筑設計與施工中，暖通工程中的管線繁多，質量要求高，是建筑設計中較復雜的一個部分。在設計過程中不僅要考慮管線與建筑之間的空間關系，同時也要兼顧管線的空間布局，不斷提高空間利用率。例如，傳統(tǒng)建筑暖通工程設計中采用二維圖呈現(xiàn)各個管線之間的位置關系。在后期施工中一旦出現(xiàn)管線碰撞、建筑設計發(fā)生變更等問題，那么已經設計好的暖通圖紙也必須隨之進行變更，甚至還會出現(xiàn)返工等問題，嚴重影響建筑設計與施工。

1.2 暖通工程設計需結合建筑特點

在暖通工程施工前期，如果僅依賴二維圖紙很難直接識別出暖通工程設計中存在的問題。尤其是管線復雜的暖通工程，在設計中必須結合建筑特點并進行實地調查，確保暖通工程設計方案合理、可行。一旦暖通項目設計與建筑結構類型匹配度出現(xiàn)偏差，必然會導致在施工過程中需進行調整，這不僅對建筑結構設計產生影響，而且會使暖通工程設計與施工重復工作，影響施工效率。

1.3 暖通工程管線設計要求高

建筑暖通工程施工中，管線設計要求較高，如果設計人員與施工人員缺少信息交流途徑，或者在技術交底中理解出現(xiàn)偏差，那么就會導致設計預期與施工成果出現(xiàn)偏差。例如設計中若存在施工空間利用不合理的情況，施工人員僅根據(jù)經驗進行施工，則極易出現(xiàn)項目停工、返工問題。因此，在暖通工程設計與施工中，如何借助BIM技術提升管線設計質量，減少施工過程中可能出現(xiàn)的返工、停工現(xiàn)象，成為目前急需解決的問題。

2 BIM技術在暖通工程設計與施工中的應用優(yōu)勢

BIM技術指在一個單一的建筑模型中綜合建筑整個生命周期內的所有幾何特性、功能要求與構件的性能信息，包括施工進度、施工過程等信息，可實現(xiàn)建筑信息的可視化，便于項目管理、工期與成本控制等。

2.1 有利于提高施工質量

BIM技術的出現(xiàn)與應用有利于協(xié)調建筑施工各個專業(yè)的信息，及時開展協(xié)同設計，顯著提高項目設計與施工效率。在暖通工程設計與施工中，借助BIM軟件良好的協(xié)調性、模擬性能夠使暖通工程與其他建筑專業(yè)在同一個中心文件中進行協(xié)同設計，對于提高建筑施工質量與效率具有重要價值。

2.2 有利于提升施工效率

在暖通工程施工階段，BIM技術能夠直接指導施工，做好施工中人力、物力等資源的準備工作，不僅便于施工單位對建筑項目成本、進度與質量進行控制，而且有利于縮短施工周期，減少建筑資源浪費。例如在施工過程中可以借助BIM技術對建筑項目進行精準測量，然后進行全方位的模擬與設計，不僅可以在設計時進行沖突檢查，還可以在施工初期進行模擬施工，解決傳統(tǒng)施工中各專業(yè)協(xié)調性不足、建筑空間利用不足的問題。

2.3 有利于建筑后期運維

從建筑項目使用方（甲方）角度來看，利用BIM技術可構建建筑三維模型，實現(xiàn)建筑設計的可視化，簡化暖通工程設計工作，不僅便于業(yè)主進行項目決策，而且也便于后期開展維護工作，可為建筑項目后期運維提供全生命周期的相關信息支持。此外，還可將BIM技術擴展應用至城市發(fā)展、城市規(guī)劃等更廣闊的范圍中，對于城市發(fā)展和建筑維護具有巨大的社會價值。

3 BIM技術在暖通工程設計與施工中的具體應用

3.1 BIM 技術在設計階段的應用

暖通工程設計主要包括通風系統(tǒng)、空調風系統(tǒng)、空調水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)等。給排水設計分為給排水設計、消防設計圖等。電氣項目設計分為照明、動力、火災報警、智能弱電平面圖等。在許多大型建筑項目中，機電系統(tǒng)多且復雜，暖通管線設計十分復雜，而通過應用BIM技術不僅能實現(xiàn)各個項目之間的有效配合，還便于合理布置所有管線及機電設備，能夠顯著節(jié)約施工成本。

在開展暖通工程設計工作前，需要提前設置并添加所需構件的屬性信息，這樣在后期設計中可直接使用，能大幅度提高設計效率。例如在借助BIM技術繪制風管系統(tǒng)時，可以提前將所需風管尺寸、類型、產品屬性、布管系統(tǒng)等信息添加進去。在水暖電工程各專業(yè)設計初步完成后，需要將建筑、結構、水暖電工程各專業(yè)BIM模型集中導入軟件平臺中，掌握各個專業(yè)設計信息并進行碰撞檢查，對所有可能出現(xiàn)施工沖突的點進行重點檢查，避免出現(xiàn)施工返工等問題。碰撞檢查后，根據(jù)檢查報告和暖通工程規(guī)范可以對模型中所有碰撞信息進行優(yōu)化，有時為了滿足業(yè)主對建筑物凈高的要求，可以結合實際情況對管線的走向及平面位置做出適當?shù)恼{整。

3.2 BIM 技術在施工階段的應用

BIM技術在施工階段的應用價值主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，采用3D模擬可直觀展現(xiàn)建筑立體效果，有利于提高設計質量。利用BIM技術可以將建筑的模型信息與施工流程直接與建筑設計模型、現(xiàn)場施工模型等進行融合，將施工場地布置信息、施工準備等進行集成，進而建立建筑施工的4D模型，有利于提高建設單位的認可度。

其次，借助BIM技術對暖通工程施工進行合理規(guī)劃，可達到減少返工、節(jié)約資源的目的。建筑工程施工周期長，耗費的人力、物力多，如果在施工之前未能合理配置資源，那么就很難實現(xiàn)建筑施工的精細化管理。應用BIM技術可對施工環(huán)節(jié)、資源耗費等進行模擬，進而為建筑施工提供更精確的人力、物力、機械需求量，有利于建筑施工效益的提升。

最后，針對暖通工程較為復雜的問題，利用BIM能夠有效整合建筑結構模型，各個專業(yè)實現(xiàn)協(xié)同布設，可以高效利用建設空間，提高凈空高度。同時，在設計過程中可以借助管線碰撞優(yōu)化對暖通工程管線進行優(yōu)化，讓各個工種之間有序施工、有效配合。在通過預制模型對復雜、異型管線進行虛擬分割后，輸出立體施工圖，有利于指導現(xiàn)場施工，提高施工效率。

3.3 BIM技術在管線綜合中的應用

將BIM技術應用到管線綜合設計的過程中，設計工具、設計模式可從傳統(tǒng)二維轉化為三維可視，在設計之初，建筑設計就可實現(xiàn)3D可視化、全專業(yè)可視化，設計內容也可全部按照實際場景進行布設，有利于指導施工。傳統(tǒng)建筑設計中建筑、結構、水、暖、電等需獨立設計，而在BIM技術支持下則不再需要獨立設計，在設計階段即可做好暖通管線、設備的安裝設計工作，并體現(xiàn)在模型中，實現(xiàn)暖通管線的具體化。在管線綜合中采用BIM技術需要對建筑、各個專業(yè)系統(tǒng)進行綜合考慮，協(xié)調各個管線的排布，進而確定暖通設備的安裝位置，確保后期內容設計中不會出現(xiàn)大范圍的變動。例如在管線綜合施工圖設計中，可以基于BIM技術查找、分析圖紙設計中管線可能存在的問題，判斷是否需要進行優(yōu)化。如果初期設計圖紙管線布線無問題，那么就可以進入施工階段；如果出現(xiàn)管線綜合原則問題，那么就需要對設計進行優(yōu)化、調整。

4 結束語

隨著城市化進程的發(fā)展，建筑行業(yè)也得到了迅速發(fā)展，成為我國經濟的支柱產業(yè)之一，帶動了其他行業(yè)的快速發(fā)展，而BIM技術的出現(xiàn)對于提升建筑行業(yè)質量、效率具有重要影響。在實際建設過程中可以將BIM技術應用至建筑的各個施工環(huán)節(jié)與整個生命周期，越來越多的企業(yè)也逐漸意識到BIM技術的應用優(yōu)勢與價值。在暖通工程設計與施工過程中，積極使用BIM技術不僅能夠及時發(fā)現(xiàn)圖紙設計中可能存在的問題，進而提升施工效率，減少重復施工問題，而且對于提高建筑施工質量、確保施工的順利進行具有重要價值。