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

楊 紅

中國核工業(yè)二三建設(shè)有限公司 北京 101300

BIM技術(shù)雖然才發(fā)展了幾十年，但其在實(shí)際工程中的運(yùn)用，主要是為了幫助設(shè)計(jì)者對空間管道的整體布局，使其更高效、更清楚地指導(dǎo)各個(gè)專業(yè)的管道設(shè)計(jì)。在實(shí)際項(xiàng)目中，BIM的設(shè)計(jì)者首先要進(jìn)行施工；通過對結(jié)構(gòu)的平面布局進(jìn)行了三維建模，利用計(jì)算機(jī)對設(shè)計(jì)者中的平面進(jìn)行了三維建模。然后，通過對大樓內(nèi)各設(shè)備的專業(yè)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行全面的管道布置，并對其進(jìn)行了全面的排布；管線與梁、柱、墻等土建內(nèi)容的沖突進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，使各個(gè)專業(yè)管道的設(shè)計(jì)最優(yōu)化?？照{(diào)機(jī)房的管道設(shè)計(jì)，最大的特點(diǎn)就是管道和管道都很大，空調(diào)、冷水、水泵等各種處理設(shè)施，管道錯(cuò)綜復(fù)雜，施工難度很大。

通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以提前完成機(jī)房的管道布局，對管道進(jìn)行優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)了不同專業(yè)管道的布局，達(dá)到更好的效果，從而極大地提高了吊頂?shù)母叨?，滿足用戶的舒適性需求。而且BIM軟件還能根據(jù)設(shè)計(jì)者的設(shè)置，自動(dòng)檢測建筑內(nèi)部的凈高值，并根據(jù)超限的大小，用不同的顏色填滿。在狹窄的空間中，管道的布置需要高精度的設(shè)計(jì)模型?；谌S技術(shù)的BIM軟件，其設(shè)計(jì)精度非常高。它反映了產(chǎn)品的精度，產(chǎn)品的型號(hào)、規(guī)格、具體的參數(shù)等信息在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)模型中都能看到。通過BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高精度的三維建模，使設(shè)計(jì)者能夠更好地向用戶展示整個(gè)設(shè)計(jì)方案。這種高精度也有助于減少工程和設(shè)計(jì)圖紙的不同。

BIM技術(shù)在企業(yè)中的運(yùn)用，極大地降低了能源消耗、材料浪費(fèi)和環(huán)境污染，受到了社會(huì)各界的廣泛贊譽(yù)。BIM技術(shù)與傳統(tǒng)的平面繪圖技術(shù)相比，有較大的優(yōu)越性。在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和負(fù)荷計(jì)算上，我們應(yīng)該繼續(xù)對它進(jìn)行深入的研究和應(yīng)用，并在各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行更好的應(yīng)用，從而推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)突破和更大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)是通過構(gòu)建3D模型數(shù)據(jù)信息庫，將施工過程和后期的施工過程完整呈現(xiàn)在用戶面前，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享，有效地降低了施工過程中的繁瑣工序，降低了工程造價(jià)。資訊的完整性；資訊的相關(guān)性；BIM技術(shù)具有信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性。利用BIM技術(shù)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，使暖通空調(diào)系統(tǒng)由原來的二維平面設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邇?yōu)越性的三維造型，使其具有可視化、可出圖化、信息完整化的特點(diǎn)，從而使整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)新的水平。

BIM三維設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營各個(gè)環(huán)節(jié)的信息共享與傳統(tǒng)的CAD2D設(shè)計(jì)相比，BIM三維設(shè)計(jì)不但可以有效地改善暖通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，而且可以保證后期暖通空調(diào)的施工、安裝工作都能在整體設(shè)計(jì)的控制下進(jìn)行。利用BIM技術(shù)建立暖通空調(diào)系統(tǒng)的三維建模，使用戶能夠直觀、清晰地看到建筑、空調(diào)設(shè)備、材料等各個(gè)環(huán)節(jié)的信息。同時(shí)，暖通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)進(jìn)度也能實(shí)時(shí)顯示，在整個(gè)建筑的生命周期中，這一過程中的信息分享是至關(guān)重要的。在BIM三維建模中，保證了建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電三個(gè)專業(yè)之間的協(xié)調(diào)，從而節(jié)省了施工時(shí)間，降低了工程造價(jià)。通過BIM技術(shù)，對建筑物的信息進(jìn)行了細(xì)致、全面的展示，使其能最直觀、最真實(shí)地反映出建筑物的特點(diǎn)，既能在故障出現(xiàn)后，準(zhǔn)確地查找出問題的根源，又能在沒有發(fā)生的情況下，對其進(jìn)行預(yù)報(bào)。另外，BIM技術(shù)可以把建筑的各部分置于一個(gè)整體的高度上，解決建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備的沖突，以提高設(shè)計(jì)者的工作效率[1]。

2 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)技術(shù)

暖通空調(diào)，包括供暖、通風(fēng)；供暖是通過對建筑物的內(nèi)部進(jìn)行供暖，為建筑物的內(nèi)部供熱，從而使建筑物的頂部溫度滿足。而通風(fēng)系統(tǒng)，是指在建筑項(xiàng)目開始使用的時(shí)候，通過機(jī)械和天然的風(fēng)來改變室內(nèi)的空氣，從而提高室內(nèi)的空氣質(zhì)量，從而達(dá)到保護(hù)人體健康的目的?？照{(diào)就是要使房間里的空氣環(huán)境發(fā)生變化，不但要使氣流的流速有所變化，還要確保其內(nèi)部的濕度。暖通系統(tǒng)的技術(shù)種類很多，采用的技術(shù)種類也很多，比如太陽能、地源熱泵等，這些技術(shù)都可以在一定程度上改變房間的內(nèi)部環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保的目的，為我國的建設(shè)事業(yè)作出自己的貢獻(xiàn)。不過，這種技術(shù)可以起到一些作用，但是在整個(gè)工程中，不可能有任何的變化和提高，所以在設(shè)計(jì)過程中，要強(qiáng)化對工程的調(diào)查和研究，要把所有的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)都收集起來，從中吸取教訓(xùn)，避免出現(xiàn)危險(xiǎn)，從而達(dá)到最好的效果。隨著科技的飛速發(fā)展與發(fā)展，BIM技術(shù)能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高建筑的整體設(shè)計(jì)質(zhì)量，提高建筑質(zhì)量，建立一個(gè)完整的數(shù)值模型體系，對工程的真實(shí)環(huán)境進(jìn)行建模，減少設(shè)計(jì)的危險(xiǎn)性，提高整體的設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3 BIM技術(shù)與暖通空調(diào)設(shè)計(jì)融合

BIM技術(shù)是一種基于建筑信息的 BIM技術(shù)，目前在建筑設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用，設(shè)計(jì)者可以按照工程的實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)和建模，建立三維模型，對數(shù)據(jù)進(jìn)行改進(jìn)和完善，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的分析和研究，確保模型的精確度和精確度，并通過模型掌對設(shè)計(jì)方案和需求進(jìn)行分析，從而全面提升設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平。暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，必須運(yùn)用 BIM技術(shù)，確保設(shè)計(jì)方案的合理運(yùn)用，提高工作性能，確保各項(xiàng)基本工作的順利進(jìn)行，并能在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到建筑規(guī)范與要求。從當(dāng)前暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀出發(fā)，指出 BIM技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，它可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化技術(shù)向可視化的方向發(fā)展，使得非專業(yè)人士也能理解設(shè)計(jì)方案，減少危險(xiǎn)，提高整體效果。暖通技術(shù)是設(shè)計(jì)圍堰中最重要的一項(xiàng)工作，它的關(guān)鍵在于如何有效地控制設(shè)計(jì)決策的時(shí)間，當(dāng)決策的時(shí)間越短，對設(shè)計(jì)變更的影響也就越大，為減少資源的浪費(fèi)，減少對環(huán)境的污染，就必須進(jìn)行暖通空調(diào)系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，國內(nèi)的建筑市場也為此進(jìn)行了大量的研究，并推出了大量的仿真軟件，這些軟件的發(fā)布與空調(diào)采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著緊密的關(guān)系。其中最重要的是節(jié)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它需要計(jì)算出系統(tǒng)的核心，并對系統(tǒng)的能耗進(jìn)行詳細(xì)地計(jì)算。實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)節(jié)能減排、降低生態(tài)環(huán)境污染、降低環(huán)境污染等嚴(yán)重問題，保證了其合理、高效的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行空調(diào)采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要將電力、能源等信息進(jìn)行共享，因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到多個(gè)不同的空間，因此，信息的共享是至關(guān)重要的。在對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的同時(shí)，采用格式互換的形式，使室內(nèi)和室外的數(shù)據(jù)共用，要保證信息和數(shù)據(jù)的共享。

4 BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)用時(shí)的主要影響

4.1 冷源熱源差別

在設(shè)計(jì)、施工中，在進(jìn)行空調(diào)采暖系統(tǒng)的安裝和設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)范的要求，確定適當(dāng)?shù)陌惭b方法，并對所安裝的冷熱源進(jìn)行合理的配置。比如學(xué)校食堂的安裝，宿舍浴室等暖通設(shè)備的安裝，都需要有專門的技術(shù)人員來檢查。冬天的時(shí)候，氣溫比較低，光靠暖氣是達(dá)不到合適的溫度的，所以可以通過鍋爐來加熱。夏天的時(shí)候，天氣比較熱，可以利用空調(diào)進(jìn)行制冷，利用太陽能來滿足學(xué)生們的需要。利用地源熱泵，使辦公大樓和教學(xué)樓能滿足采暖、制冷的要求。

4.2 負(fù)荷計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)

設(shè)計(jì)人員利用對空調(diào)的負(fù)荷進(jìn)行了估算，利用此系統(tǒng)可以計(jì)算出多個(gè)地區(qū)供暖所帶來的實(shí)際負(fù)載。建筑面積對空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷有一定的影響，有些區(qū)域承受的相對載荷比較大，有些區(qū)域則比較小。

4.3 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)階段

在空調(diào)系統(tǒng)的展開設(shè)計(jì)中，各個(gè)地區(qū)的空調(diào)方案有很大的差別，因此，各地區(qū)的空調(diào)選擇和選擇方式也不盡相同。暖通空調(diào)系統(tǒng)在餐廳中的應(yīng)用，應(yīng)該確保整個(gè)食堂的空氣流通，宿舍供熱實(shí)行分戶供熱[2]。

5 BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的優(yōu)勢

5.1 設(shè)計(jì)方面的總體優(yōu)勢

BIM技術(shù)相對于傳統(tǒng)的采暖系統(tǒng)來說，可以有效地改善三維設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，提高設(shè)計(jì)圖紙的完整性，同時(shí)也可以有效地解決傳統(tǒng)的建筑節(jié)能控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制的缺陷。另外，在應(yīng)用 BIM技術(shù)時(shí)，要充分理解和理解建筑系統(tǒng)中對應(yīng)的暖通空調(diào)系統(tǒng)的連接方式、點(diǎn)與面的結(jié)構(gòu)，并將其整合到一起，從而提高工程的信息化管理和設(shè)計(jì)管理的精確度和合理性。最關(guān)鍵的是， BIM技術(shù)可以建立起一個(gè)完整的三維系統(tǒng)，因此，它的處理方式和控制能力將會(huì)變得更加強(qiáng)大，從而有效地改善信息的精細(xì)管理和可靠性，從而保證工程監(jiān)控和設(shè)計(jì)的整體效益。

5.2 能有效提升設(shè)計(jì)效率

BIM技術(shù)在暖通設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，不僅可以保證設(shè)計(jì)速度、數(shù)據(jù)建模等各環(huán)節(jié)都能有效地執(zhí)行，還可以有效地集成各種產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，保證設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)元素的靈活性，從而有效地改進(jìn)技術(shù)管理方式。在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用 BIM技術(shù)時(shí)，設(shè)計(jì)者必須將相關(guān)的資料與系統(tǒng)集成到三維系統(tǒng)中，確保其方案更加完美，并能有效地維持細(xì)節(jié)的基礎(chǔ)品質(zhì)，從而從根本上提高對應(yīng)的設(shè)計(jì)過程的整體效益。

5.3 能更直觀地呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

在暖通空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用 BIM技術(shù)，保證了暖通系統(tǒng)的整體規(guī)劃與精益管理需求的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，并利用該模式展示了特定的采暖系統(tǒng)的布局，保證了設(shè)計(jì)者能夠根據(jù)實(shí)際情況統(tǒng)一處理設(shè)計(jì)流程和設(shè)計(jì)方案，大大提高了暖通系統(tǒng)的整體效益。

6 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

6.1 方案輔助設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)用于方案的輔助設(shè)計(jì)可以有效地改善項(xiàng)目的科學(xué)化程度。在工程項(xiàng)目的規(guī)劃中，利用 BIM技術(shù)對項(xiàng)目進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)對各個(gè)項(xiàng)目的可視化表達(dá)。經(jīng)過對比，可以使各種方案的可能性更為明顯，使其在諸多的方案中得到最清楚的、最合理的；設(shè)計(jì)得科學(xué)可行。在規(guī)劃時(shí)，要注重規(guī)劃的選取，要從地理環(huán)境、氣候、場所等方面進(jìn)行科學(xué)的研究，并將其納入規(guī)劃的外在選擇中，從而達(dá)到科學(xué)化的目的。

6.2 管線綜合設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在施工中，管道的整體布置是施工單位采暖空調(diào)的關(guān)鍵，為了確保空調(diào)設(shè)備在安裝后的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免由于施工期間發(fā)生的各種問題，而對采暖設(shè)備的正常運(yùn)行造成一定的不利影響。在管道整體規(guī)劃中， BIM技術(shù)可以使整個(gè)管道整體規(guī)劃方案更加合理和科學(xué)，從而使整個(gè)系統(tǒng)建設(shè)的結(jié)果得到最好的優(yōu)化。在對暖通系統(tǒng)進(jìn)行全面的規(guī)劃時(shí)，通過 BIM技術(shù)，可以直觀地顯示管道的位置和位置，從而實(shí)現(xiàn)對管道的整體規(guī)劃。既可以減少工程的設(shè)計(jì)工作量，又可以確保工程的精度，同時(shí)也可以增加管道整體布置的精度。

6.3 創(chuàng)建三維視圖和平面視圖

在應(yīng)用 BIM技術(shù)進(jìn)行采暖設(shè)計(jì)時(shí)，為了便于在不同的樓層和不同的樓層之間進(jìn)行有效的繪制，可以對建筑物進(jìn)行建模，并對其進(jìn)行3D建模。在設(shè)計(jì)模型的時(shí)候，可以將模型隱藏在視圖的范圍內(nèi)，也可以將其他重要的部件設(shè)置成合適的位置，將與職業(yè)無關(guān)的參數(shù)隱藏起來，只提供給使用者有用的信息。

6.4 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，利用現(xiàn)代的電腦資訊技術(shù)，與常規(guī)的方法相比，不僅能提升整個(gè)建筑的效能，而且能改善位置、布局、朝向等的總體布局。在整個(gè)建筑物的規(guī)劃中，還應(yīng)兼顧到具體的環(huán)境。比如，夏季要有良好的透氣性，冬季要有適當(dāng)?shù)谋匦Ч?。利用電腦軟件進(jìn)行 CAD輔助設(shè)計(jì)，可以從某種意義上改善和改進(jìn)原有的方案，從而改善整個(gè)建筑的設(shè)計(jì)效果和質(zhì)量。并可在施工中，依據(jù)施工現(xiàn)場的具體狀況做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整與計(jì)劃，以提高工程施工的科學(xué)性與實(shí)效性[3]。

6.5 施工環(huán)節(jié)的管控

在人員就緒后，BIM技術(shù)應(yīng)當(dāng)用于 HVAC的實(shí)際建設(shè)，其主要內(nèi)容有：模型分析、管路系統(tǒng)模型、水管模型、審核、檢驗(yàn)、確認(rèn)、匯總及處理。

同一建筑的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)選用相應(yīng)的軟件。在此，我們將會(huì)介紹 MagiCAD在實(shí)際應(yīng)用中的應(yīng)用，它具有很強(qiáng)的技巧，因此，在它的控制上，需要有專門的工程師和規(guī)劃者。同時(shí)，MagiCAD也可以有效地提高電腦自身的評價(jià)能力和復(fù)雜的設(shè)計(jì)能力。因此，MagiCAD軟件在工程項(xiàng)目的實(shí)際規(guī)劃中占有舉足輕重的地位。在大樓達(dá)到規(guī)劃建筑資訊模式的時(shí)候，由專業(yè)的工程師來設(shè)計(jì)作業(yè)。

第一，在對采暖系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化、完善時(shí)，需要將其與三維工程模型相融合，對其進(jìn)行深入的分析。因此，操作人員要全面地對空調(diào)設(shè)備的能源消耗進(jìn)行全面的分析，并正確地評價(jià)空調(diào)的總載量，并做好制冷與供熱的報(bào)表。此外，員工們也要進(jìn)行管線仿真，在仿真的同時(shí)，工作人員首先要構(gòu)建 HAVC的數(shù)據(jù)庫，確保其力學(xué)特性的完整，另外，通過管線布局和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)3D模型的構(gòu)建。BIM技術(shù)的持續(xù)使用使得雇員可以正確地調(diào)整相應(yīng)的地點(diǎn)，即可以在系統(tǒng)的資料庫中，對模式的視圖進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整和調(diào)整。特別是在識(shí)別和計(jì)量管線的壓力損耗時(shí)，要特別注意遵循有關(guān)的工業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)的某些行業(yè)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)尚無明文規(guī)定，仍沿用外國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

另外，因?yàn)橥ǔ５墓芫€都比較大，所以需要更多的三維空間，不過大部分新的管線都會(huì)在大樓外面與內(nèi)部的墻體發(fā)生沖突。為此，工作人員必須對管線和供水進(jìn)行仿真，在建造供熱系統(tǒng)的同時(shí)，還要考慮到供熱和制冷的負(fù)載，再將其與管線、供熱管網(wǎng)的布局結(jié)合起來。一般的城市建筑工程都會(huì)有大量的水管，而且都是比較長的水管，一般都是通過市政管線輸送到地下，這樣的話，水管之間發(fā)生沖突和相交的可能性就比較大了[4]。

第二，審核工作結(jié)束后，工作人員將會(huì)對相關(guān)的工作進(jìn)行總結(jié)，并對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而為電力、給水等方面的工作提供科學(xué)依據(jù)，從而提高工作效率。另外，在保證各個(gè)專業(yè)建設(shè)的前提下，對相關(guān)的資料進(jìn)行匯總，以保證建設(shè)工程的順利進(jìn)行，使其在暖通空調(diào)方面的指導(dǎo)作用得以充分發(fā)揮。在以 BIM技術(shù)為指導(dǎo)的設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)中，協(xié)同工作的內(nèi)涵、領(lǐng)域越來越深入，協(xié)同工作既要面對過長的協(xié)同戰(zhàn)線，又要有較大的協(xié)同難度，又要在方案標(biāo)準(zhǔn)上形成共識(shí)。因此，在進(jìn)行BIM設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢，使設(shè)計(jì)中的數(shù)據(jù)資源共享，減少不必要的重復(fù)工作。

7 結(jié)語

綜上所述，暖通空調(diào)不但可以給人在四季都可以感受到良好的通風(fēng)效果，同時(shí)又不會(huì)造成太大的能耗和對環(huán)境的影響，因此深受廣大市民的歡迎。BIM技術(shù)可以讓用戶的居住條件更符合用戶的需要，讓用戶可以在工作和工作中感受到更多的生活和工作，所以暖通系統(tǒng)可以通過技術(shù)的不斷完善和革新來獲得更多的數(shù)據(jù)和信息，從而進(jìn)一步提高暖通系統(tǒng)的視覺效果，減少建筑的能源消耗。