淺談BIM技術(shù)在中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院深圳醫(yī)院項(xiàng)目暖通設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

王冰雪

摘要：BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)：BIM技術(shù)不僅僅是一種技術(shù)變革，同時(shí)，也是一種業(yè)務(wù)流程上的變革。BIM以智能構(gòu)件為基礎(chǔ)來表達(dá)一個(gè)建筑，智能構(gòu)件可以集成構(gòu)件本身的詳細(xì)信息，也可以描述建筑信息模型中各構(gòu)件之間的相互關(guān)系。因此，BIM不僅改變了如何創(chuàng)建圖紙及可視化，也改變了各關(guān)鍵過程。主要體現(xiàn)在：一、業(yè)主對(duì)建筑凈空要求以及空間效果要求嚴(yán)格，可利用BIM技術(shù)優(yōu)化凈空;二、同一專業(yè)或多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)，施工前多專業(yè)設(shè)計(jì)碰撞檢查，設(shè)計(jì)規(guī)范自動(dòng)檢查，專業(yè)團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)協(xié)同作業(yè)，以及直接用模型出圖和輔助設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工;三、也是本項(xiàng)目實(shí)施過程中采用的一種主動(dòng)利用BIM工作方式，BIM設(shè)計(jì)人員主動(dòng)對(duì)凈高的最不利因素機(jī)械排煙系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化;四、醫(yī)療建筑特有的專項(xiàng)工程（物流專項(xiàng)中軌道車以及凈化工程管線），在前期階段便綜合到管綜模型中綜合考慮。

利用建筑性能模擬化技術(shù)、參數(shù)化技術(shù)以及同一專業(yè)和多專業(yè)協(xié)同技術(shù)，將暖通空調(diào)設(shè)計(jì)由傳統(tǒng)單純信息轉(zhuǎn)變?yōu)樘囟ㄓ猛拘畔?，促使設(shè)計(jì)更具專業(yè)協(xié)同性。在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，合理應(yīng)用BIM技術(shù)，可以幫助相關(guān)設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確把握各種信息，提升設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量，合理優(yōu)化路由，從而減少施工返工。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院深圳醫(yī)院二期項(xiàng)目以下簡(jiǎn)稱“阜外深圳醫(yī)院”;暖通設(shè)計(jì);多專業(yè)協(xié)同碰撞檢查;排煙系統(tǒng)路由優(yōu)化;專項(xiàng)工程;正向設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)，將其與暖通空調(diào)設(shè)計(jì)以及多專業(yè)協(xié)同相融合，可以有效提高暖通空調(diào)運(yùn)行效益，優(yōu)化暖通設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量，有效的將多專業(yè)在同一界面協(xié)同可視化操作，合理進(jìn)行管線綜合，對(duì)不利影響因素進(jìn)行分析，著重優(yōu)化不利系統(tǒng)路由，從而達(dá)到優(yōu)化凈空的目的。本文以我在職期間一個(gè)典型案例，即阜外深圳醫(yī)院為例，對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用以及多專業(yè)協(xié)同流程上進(jìn)行了嘗試，以便能夠更好地利用BIM技術(shù)，完成機(jī)電管線在有限空間中的排布問題。

一、項(xiàng)目概況：

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院深圳醫(yī)院項(xiàng)目的簡(jiǎn)介：本工程為中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院深圳醫(yī)院二期項(xiàng)目（深圳市孫逸仙心血管醫(yī)院二期項(xiàng)目），位于南山區(qū)朗山路以北、科苑路以東，用地北側(cè)接市政道路朗祥二路，院區(qū)用地北側(cè)為松坪山公園。項(xiàng)目建筑總面積為69500平方米，地上建筑面積49900平方米，地下建筑面積19600平方米，建筑高度93.15米。項(xiàng)目地下二層至四層為車庫、機(jī)電設(shè)備用房等功能;地下一層為地鐵通道、中心供應(yīng)室、變配電室及生物樣本庫;首層為商業(yè)、交通服務(wù)中心;二層為門診住院服務(wù)中心;三層為學(xué)術(shù)會(huì)議中心;四層為手術(shù)中心，包括兩間正負(fù)壓轉(zhuǎn)換手術(shù)室（其中一間為復(fù)合手術(shù)室）、配套的麻醉恢復(fù)室和術(shù)后恢復(fù)室;五層為六間介入導(dǎo)管室（其中一間為復(fù)合導(dǎo)管室）;六層為職工之家和信息機(jī)房;七至十層為普通病區(qū)、十一層為負(fù)壓病區(qū);十二層為人類細(xì)胞資源庫和辦公區(qū);十三層和十五層為標(biāo)準(zhǔn)PI實(shí)驗(yàn)區(qū);十四層為中心實(shí)驗(yàn)、研發(fā)孵化平臺(tái);十六層為心血管分子成像中心和藥物篩選平臺(tái);十七層為多組學(xué)中心;十八層為GMP車間;十九層為小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái);二十層為凈化機(jī)房等。

二、設(shè)計(jì)內(nèi)容：

1、冷熱源設(shè)計(jì)：本項(xiàng)目空調(diào)冷熱源系統(tǒng)采用集中空調(diào)供冷供熱;夏季全樓集中空調(diào)冷源采用電制冷水冷冷水機(jī)組+冷卻塔供冷，水冷冷水機(jī)組設(shè)置于地下三層專用冷凍機(jī)房?jī)?nèi);冬季（潔凈區(qū)域）集中空調(diào)冷源采用風(fēng)冷冷水機(jī)組供冷。本項(xiàng)目冬季集中空調(diào)熱源供熱范圍為各潔凈區(qū)域以及非潔凈區(qū)域集中空調(diào)的新風(fēng)系統(tǒng);冬季集中空調(diào)熱源采用風(fēng)冷熱水機(jī)組供熱，該風(fēng)冷熱水機(jī)組同時(shí)也作為夏季潔凈區(qū)域集中空調(diào)的再熱熱源。

2、本項(xiàng)目集中空調(diào)水系統(tǒng)分為舒適性空調(diào)的風(fēng)機(jī)盤管水管系統(tǒng)，舒適性空調(diào)的空調(diào)機(jī)組水管系統(tǒng)-含組合式空調(diào)箱及新風(fēng)機(jī)組，以及潔凈空調(diào)水管系統(tǒng);風(fēng)機(jī)盤管及空調(diào)機(jī)組水管系統(tǒng)均采用二管制水系統(tǒng)，其中，風(fēng)機(jī)盤管水管系統(tǒng)只供空調(diào)冷凍水，各新風(fēng)機(jī)組水管系統(tǒng)夏季供應(yīng)空調(diào)冷凍水，冬季供應(yīng)空調(diào)熱水;潔凈區(qū)域空調(diào)水管系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置，并采取四管制水系統(tǒng)。

3、空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)：首層入口大廳/咖啡廳/二層的報(bào)告廳等大空間采用定風(fēng)量全空氣系統(tǒng)，合理設(shè)計(jì)氣流組織，過渡季節(jié)加大新風(fēng)，可變新風(fēng)量節(jié)能運(yùn)行。病房樓層、辦公室、會(huì)議室、休息等小空間使用區(qū)域采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。集中空調(diào)的所有回風(fēng)口均設(shè)置過濾設(shè)備。

4、機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)：普通病房新風(fēng)由新風(fēng)空調(diào)器送入室內(nèi)，維持房間正壓并壓入走廊，由衛(wèi)生間、污物間等排氣扇經(jīng)排風(fēng)豎井由排風(fēng)機(jī)排出室外。正負(fù)壓病房設(shè)置集中變頻排風(fēng)機(jī)組，根據(jù)正負(fù)壓要求控制機(jī)組變頻運(yùn)行。

5、機(jī)械排煙系統(tǒng)：

機(jī)械排煙 設(shè)置排煙系統(tǒng)的主要場(chǎng)所：公共建筑內(nèi)建筑面積大于100平米且經(jīng)常有人停留的地上房間;公共建筑內(nèi)建筑面積大于300平米且可燃物較多的地上房間;建筑內(nèi)長(zhǎng)度超過20m的疏散走道;地下或半地下建筑（室）、地上建筑內(nèi)的無窗房間或 設(shè)固定窗的房間，當(dāng)總建筑面積大于200m2或一個(gè)房間建筑面積大于50m2，且經(jīng)常有人停留或可燃物較多時(shí)設(shè)置排煙設(shè)施。

三、BIM技術(shù)在本項(xiàng)目中的應(yīng)用

項(xiàng)目定位為科研綜合樓，以心血管疾病相關(guān)基礎(chǔ)研究，臨床研究及前沿研究為重點(diǎn)，注重關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化、醫(yī)療產(chǎn)品開發(fā)利用和適宜技術(shù)推廣。

本項(xiàng)目特點(diǎn)難點(diǎn)：一、本項(xiàng)目醫(yī)療和科研設(shè)備較多，設(shè)備荷載較大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)較其他項(xiàng)目結(jié)構(gòu)用量有所提高;二、項(xiàng)目科研用房比例大，有大量的科研實(shí)驗(yàn)功能用房，相應(yīng)的考慮實(shí)驗(yàn)通風(fēng)、實(shí)驗(yàn)裝置（如液氮）通風(fēng)、低溫冰箱等設(shè)備散熱需考慮配置大量的排風(fēng)風(fēng)機(jī)、送風(fēng)風(fēng)機(jī)以及空調(diào)機(jī)，為滿足空間功能性以及舒適性要求，機(jī)電管線數(shù)量較多;三、本項(xiàng)目?jī)艋瘏^(qū)域大（約7000平米），凈化設(shè)備多，相應(yīng)需大幅度增加空調(diào)冷熱源、空氣凈化處理末端機(jī)組的配置，本項(xiàng)目屋頂設(shè)置風(fēng)冷熱泵機(jī)組主要為凈化空調(diào)系統(tǒng)使用，根據(jù)醫(yī)療和科研功能需求，所配置的潔凈空調(diào)系統(tǒng)多、凈化系統(tǒng)分散;四、自然排煙條件有限，機(jī)械排煙量大，排煙系統(tǒng)尺寸較大。

基于以上特點(diǎn)難點(diǎn)，本項(xiàng)目采用BIM技術(shù)，直觀的展現(xiàn)了復(fù)雜的建筑空間布局、各設(shè)備用房的設(shè)置、機(jī)電各專業(yè)管線密集交匯處的情況等。第一，本項(xiàng)目呈一字型布局，南北各有一條超長(zhǎng)通道，排煙及空調(diào)共用一個(gè)機(jī)房，由北側(cè)走道接出并負(fù)責(zé)整層的排煙及新風(fēng)，但建筑條件有限，北側(cè)走道過窄，管線尺寸較大且密集，物流軌道多設(shè)置于北側(cè)走道內(nèi)且占位空間較多，凈高要求高，通過利用BIM技術(shù)的可視化，直觀展示空間各機(jī)電系統(tǒng)三維的關(guān)系，有效幫助設(shè)計(jì)師梳理管線路由，提高圖紙質(zhì)量。第二，項(xiàng)目初期不同系統(tǒng)的風(fēng)管交叉布置較多，尤其是空調(diào)和排煙共用一個(gè)機(jī)房，主管由一個(gè)機(jī)房接出并在一個(gè)較窄的走道里上下疊加，導(dǎo)致凈高較低，在較為緊張的吊頂空間內(nèi)，大片區(qū)域梁下空間不足。通過BIM模型直觀地展示機(jī)電管線和梁下至吊頂頂邊的剩余空間，在有限的機(jī)電安裝空間內(nèi)優(yōu)化管線路由和調(diào)整管線尺寸，在各功能用房使用允許的條件下，借道房間，分散走道多層管線疊放的壓力，利用三維模型直接出圖，導(dǎo)出優(yōu)化后的管線路由圖，管線路由圖提給各專業(yè)機(jī)電設(shè)計(jì)師，復(fù)核確認(rèn)管線路由的合理性，從而保證凈高滿足要求。第三，通過BIM技術(shù)應(yīng)用在設(shè)計(jì)前期的管線協(xié)調(diào)做出凈高預(yù)判，然后及時(shí)與建筑協(xié)調(diào)立管管井位置及尺寸，盡可能使排煙橫管出墻位置在梁腔中間區(qū)域且盡量減少排煙管的高度，從而解決前期施工圖設(shè)計(jì)存在凈高不滿足的隱患，提高整體施工圖質(zhì)量。第四，由于本項(xiàng)目科研及設(shè)備用房較多，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的要求較高，空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)部空間有限，房間性能要求較高，設(shè)備尺寸較大，機(jī)組接管路徑較為復(fù)雜，通過BIM技術(shù)，可驗(yàn)證空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)空間是否滿足要求，是否留有設(shè)備檢修空間，以便做出及時(shí)調(diào)整。

本項(xiàng)目在利用BIM的過程中采用了正向設(shè)計(jì)的流程，BIM承擔(dān)主要的協(xié)調(diào)任務(wù)，與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在狹小空間管線密集處問題上進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)、討論并記錄問題方案、組建項(xiàng)目討論群，發(fā)出問題，調(diào)整管線路由，模型優(yōu)先于圖紙，利用BIM模型直接導(dǎo)出機(jī)電各專業(yè)管線路由圖，模型提交各方審核，各方無意見后，設(shè)計(jì)再根據(jù)導(dǎo)出的路由圖進(jìn)行出圖。設(shè)計(jì)階段BIM模型直接移交施工單位審核，最終用于指導(dǎo)施工。實(shí)現(xiàn)了BIM成果落地。

四、BIM技術(shù)在工程實(shí)踐中的應(yīng)用體會(huì)：

BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，致使暖通空調(diào)設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)向三維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換，并且實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、可視化設(shè)計(jì)，這是暖通空空調(diào)設(shè)計(jì)以及整個(gè)建筑設(shè)計(jì)中的重大轉(zhuǎn)折。BIM技術(shù)的工作難度相對(duì)較大，但是其設(shè)計(jì)質(zhì)量相對(duì)較高，在輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用上，也很大程度的提升了設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量，其建立的三維模型可包含設(shè)備信息、材料信息、施工信息、施工成本以及施工進(jìn)度等信息，BIM技術(shù)使電氣、暖通空調(diào)、給排水、結(jié)構(gòu)以及建筑等專業(yè)能夠在建立的三維模型上同時(shí)工作，并且BIM把整個(gè)設(shè)計(jì)綜合到一個(gè)共享的建筑信息模型中，將設(shè)備與設(shè)備、設(shè)備與結(jié)構(gòu)、設(shè)備與建筑之間的沖突更加直觀的表現(xiàn)出來，設(shè)計(jì)師、工程師可以在建立的三維模型中更加方便的查看和修改，通過在實(shí)踐中的應(yīng)用，表明BIM技術(shù)不僅在在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中具有十分重要的意義，同時(shí)在各專業(yè)協(xié)同上也有很重要的意義。將BIM技術(shù)與工程造價(jià)管理相結(jié)合，一方面，可以通過建立可視化的BIM數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)模型框圖出價(jià)，這樣不僅節(jié)省了工程造價(jià)人員的時(shí)間、降低了人為計(jì)算誤差、提高了工作效率，還能夠在不同階段對(duì)工程造價(jià)進(jìn)行合理掌控，有效地進(jìn)行成本控制，對(duì)工程造價(jià)的發(fā)展有重大推動(dòng)作用;另一方面，由于BIM技術(shù)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、調(diào)用上具有高效性，可以對(duì)海量的造價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、積累，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的共享，有利于項(xiàng)目模型決策。比如：通常狀況下，人們一天中大部分的時(shí)間都是在室內(nèi)，室內(nèi)空間的設(shè)計(jì)成為建筑可持續(xù)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)室內(nèi)空間的環(huán)境質(zhì)量通常依據(jù)居住者的感覺和經(jīng)驗(yàn)，而BIM的工具與方法，保證建筑設(shè)計(jì)師能夠根據(jù)不同居住人群的心理和生理需求，然后整合各種不同形式的系統(tǒng)、材料以及空間，創(chuàng)建一個(gè)室內(nèi)質(zhì)量可持續(xù)設(shè)計(jì)的虛擬模型，能夠精確的模擬室外和室內(nèi)表面與空氣之間的相互作用，然后根據(jù)BIM進(jìn)行精細(xì)化的設(shè)計(jì)，準(zhǔn)確創(chuàng)造適宜居住的室內(nèi)環(huán)境，并且能夠?yàn)榫用裉峁└颖憷慕o排水、空調(diào)、通風(fēng)、采暖等服務(wù)。管線綜合指代的是BIM技術(shù)的專業(yè)性協(xié)調(diào)結(jié)果。通過模型直觀反映設(shè)計(jì)區(qū)域的管線，使得管線布局形態(tài)層次分明，可以大幅度降低模型繪制作業(yè)量。BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的主要應(yīng)用為信息三維模型，其是通過設(shè)計(jì)相關(guān)設(shè)備，并結(jié)合管道熱工性能以及相應(yīng)材料而成的，這種模型不僅可以便于設(shè)計(jì)人員準(zhǔn)確掌握管道以及設(shè)備的安裝位置、形態(tài)，而且效果具有較強(qiáng)的形象性以及直觀性。

結(jié)語：

在設(shè)計(jì)階段過程中，合理應(yīng)用BIM技術(shù)，不僅可以促使設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量得以大幅度完善，還可以提高各個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效益，具有十分可觀的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，還可以提前在一個(gè)虛擬界面上模擬施工，事先進(jìn)行管線綜合，最大化的優(yōu)化凈空達(dá)到業(yè)主想要的一個(gè)空間效果，減少返工。

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