淺談BIM技術在建筑暖通工程設計中的應用

張美琪

（恒藝鼎豐建設集團有限公司，貴州 貴安 550003）

0 引言

建筑信息模型（BIM）技術是一種應用于工程設計、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具，通過對建筑數(shù)據(jù)、信息的整合實現(xiàn)其在項目策劃、運行和維護的全生命周期中的共享和傳遞，方便工程技術人員對各種建筑信息的正確理解和高效應對。在建筑暖通設計中，BIM 技術的應用對于提高設計效率、減少施工問題以及節(jié)省出圖和調(diào)整圖面的時間等方面具有顯著優(yōu)勢。本文結合項目介紹BIM 技術在建筑暖通設計中應用的經(jīng)驗，并就存在的不足進行分析。

1 項目概況

某工程項目的建筑面積為12873.91m2，建筑總高度為3.9m。該項目的暖通設計主要包括地下一層的通風及防排煙設計。該項目前期已經(jīng)利用CAD進行了暖通設計并完成出圖，由于技術層面的問題，需要重新復核設計圖紙。因此，利用BIM 技術根據(jù)CAD 二維圖紙建立該暖通工程的三維模型，局部模型如圖1所示。

圖1 工程項目部分暖通設計模型

2 BIM模型中發(fā)現(xiàn)的暖通設計問題及改進措施

2.1 機房風機位置碰撞

通常情況下，地下室空間比較緊湊，機房設計的位置不理想，建筑專業(yè)設計人員也傾向把機房放在梁較多的核心筒部位，機房面積有限，情況復雜且風機多，非常難布置。如果僅從平面進行設計，有時候難免過于理想化，最后到施工階段又會遇到實施不了的問題。采用BIM 建模，從三維模型中直觀地看機房布置，能夠生成任意方向的剖面圖，會更容易發(fā)現(xiàn)設計中存在碰撞的地方。

從圖2 中可見，該位置有一條橫梁，原設計并未考慮到這一點，落地安裝風機向上出風口所接的靜壓箱與梁重合，吊裝風機也與一道梁產(chǎn)生碰撞。修改時降低了消聲靜壓箱的高度，和下部風管的尺寸，又將右邊吊裝風機往下移動。

圖2 機房風機布置圖

2.2 主要風管與地下室梁的碰撞

地下室的結構復雜，當層高較低的時候，結構的梁和風管的位置很容易碰撞。如果僅從CAD平面圖來核對，非常麻煩又費時間，采用BIM 模型里面的管道碰撞插件，可以快速檢查模型交叉碰撞的位置，并對碰撞的位置進行調(diào)整。

從圖3 的BIM 模型中可見，進行管道碰撞檢測之后，該主要風管與地下室的梁重合。該處風管高度3200mm，修改之后風管高度為2600mm，采用下翻管方式繞開此處梁。

圖3 風管主管與梁的位置圖

2.3 煙層厚度設計不達標

為了保障火災時候的人員疏散安全，現(xiàn)在相關規(guī)范對排煙的要求很嚴格，需要通過風口安裝高度和擋煙垂壁高度等核算煙層厚度，根據(jù)煙層厚度來確定排煙口的最大排煙量，反過來核算風口個數(shù)。在這種情況下，剖面圖是進行相關排煙參數(shù)計算的依據(jù)，但是單獨繪制會非常麻煩，并且若遇到后期建筑圖大改，剖面圖的改動難以直觀顯示。在設計中采用BIM 建模，可以在任意位置生成剖面圖，對風口高度等相關參數(shù)一目了然，有效減輕了設計師的設計壓力。

由圖4 中BIM 模型可見，該工程凈高3.7m，計算排煙量為31050m3/h，原設計標注的煙層厚度為600mm，風口10 個，最大允許排煙量為3111.10m3/h。但是根據(jù)對實際模型的計算可知，原設計的實際煙層厚度為330mm，最大允許排煙量為697.94m3/h，圖面風口排煙量為3105.00m3/h，不滿足要求。該問題涉及規(guī)范強條，情況較嚴重，且部分風口位置與梁重疊，最后在實施過程中會對施工造成影響。對于該問題從建模中進行修改后，煙層厚度為550mm，風口改為13 個，最大允許排煙量為2502.86m3/h，圖面風口排煙量為2388.46m3/h，滿足規(guī)范要求[2]。

圖4 煙層厚度設計示意圖

3 BIM 模型中暖通設計與其余各專業(yè)設計的碰撞問題及改進措施

利用BIM 技術對暖通設計存在問題進行逐步分析和修改后，下一步可以與其他專業(yè)設計進行碰撞分析。

將各專業(yè)的圖紙進行疊加，在BIM 中用插件進行碰撞檢查。在疊加之前，各專業(yè)就有用CAD 核對過各自的主管走向，但插件檢測后，碰撞位置依舊有80 多處，圖5（a）為給排水、電氣、暖通三個專業(yè)的管道碰撞示意圖。該處主管碰撞，若并未進行管線綜合作業(yè)，那后期施工過程遇到的難以實施的情況又反過來導致三個專業(yè)的設計返工，效率低下，并且會增加項目的時間成本。將軟件檢測出的碰撞點逐步復核并修改設計，各專業(yè)協(xié)同作業(yè)，在提高設計效率的同時也減少了后期施工過程會遇到的修改問題[1]，利用BIM 技術對碰撞位置進行修改，修改后的情況如圖6（b）所示。

圖5 水、暖、電三專業(yè)管道碰撞修改前后

4 BIM技術在暖通設計中的不足

4.1 尚未達到標準化

應用BIM 技術進行建筑暖通的設計、制圖和施工尚未形成標準化的規(guī)范，使得設計、施工過程中的圖紙、人員、材料和過程之間無法形成有效的數(shù)據(jù)流通?，F(xiàn)階段，各家建筑設計單位在BIM 技術應用上缺乏統(tǒng)一的標準，不同企業(yè)都采用自己獨特的方式，導致BIM模型無法更好的通用，無法有效解決共享文件、數(shù)據(jù)格式等問題，因此如何在暖通設計中建立起一套統(tǒng)一的BIM標準成為重要工作[2]。

4.2 人才缺口大

目前，BIM 技術在暖通設計中的應用已經(jīng)越來越多，但現(xiàn)實的情況是BIM 技術應用所需要的專業(yè)人才還遠遠不能滿足需求。當務之急，相關部門和單位應加大培養(yǎng)人才的力度，激勵和吸引更多的人成為熟練掌握BIM 技術的專業(yè)人才，以便為BIM 技術在暖通設計中的應用發(fā)展奠定堅實的基礎。

4.3 技術本身存在局限

BIM 技術雖然可以提高暖通設計的效率，但是它離不開多人協(xié)作，如果設計過程中缺乏有效的協(xié)作和溝通，可能存在信息傳遞不及時、重復性檢查增多等問題，導致技術的協(xié)作成效降低，無法發(fā)揮出它最大的潛能。另外，BIM 技術的數(shù)據(jù)規(guī)模較大、數(shù)據(jù)模型的定義標準不夠明確，還有許多技術上的限制。比如，模型的細節(jié)處理能力及模型的渲染能力等都需要做進一步的升級和完善，這將是BIM 技術推向更高水平發(fā)展的必經(jīng)之路[3-4]。

5 結束語

綜上所述，BIM 技術在提高設計效率、減少施工問題和降低項目成本等方面具有突出的優(yōu)勢，盡管在暖通設計中還存在不足，但隨著BIM 技術的不斷發(fā)展和完善，可以期待它在建筑暖通設計領域發(fā)揮更大的作用。比如，通過引入更多的智能化和自動化功能，BIM技術能夠幫助設計師更好地進行方案優(yōu)化和系統(tǒng)調(diào)試，提高暖通空調(diào)系統(tǒng)的能效和穩(wěn)定性。同時，BIM 技術還可以與其他數(shù)字化工具相結合，實現(xiàn)更高效的設計協(xié)同工作，推動建筑行業(yè)的全面數(shù)字化轉型?？傊?，BIM 技術在建筑暖通設計中的應用具有重要的意義和廣闊的前景，需要不斷探索新技術和新方法，為建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的動力。