關于建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中BIM技術應用對策

李 俊

浙江保利城市發(fā)展有限公司 浙江 杭州 310000

伴隨綠色環(huán)保意識的強化，建筑行業(yè)在高速擴張過程中，愈發(fā)關注對暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能設計進行優(yōu)化，綜合性考量建筑在供暖、通風和空調等方面的節(jié)能需要，以結構簡單、低噪音運行、風量大的暖通空調系統(tǒng)，保證設備選用和線路敷設的安全度與合理性。持續(xù)提升建筑能效智慧化節(jié)約水平，建設綠色建筑。BIM技術在建筑工程設計領域的應用具備多方優(yōu)勢，能夠在規(guī)劃、設計、施工和運維等不同階段，提供實施有效信息，促使圖像更加精準可靠地實現(xiàn)二維到三維的轉換，清晰可見各專業(yè)模型的管線綜合布設狀態(tài)，減少模型間的碰撞， 提高協(xié)同設計質量，對工期優(yōu)化、進度提升、系統(tǒng)節(jié)能來講意義重大。

1 BIM技術在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中的應用優(yōu)勢

1.1 優(yōu)化設計過程的可視化效果

BIM可視化在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中的應用，能夠與構件形成帶有互動性、反饋性的直觀可視效應，提升各專業(yè)間的協(xié)調性。為最佳表現(xiàn)出各專業(yè)空間的立體關系，可以運用BIM可視化，對建筑暖通空調系統(tǒng)設備和管道的碰撞進行三維可視化建模，制定出防火分區(qū)及設備布局的直觀規(guī)劃方案，同時依靠三維可視化建模，滿足建筑暖通空調系統(tǒng)主要設備配置與梁間的協(xié)調和空隙需要[1]。

BIM技術可視化交底，通過可視化與智能化應用，為建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能設計模型的可視化提供最佳視覺設計角度，支持建筑全生命周期內的仿真分析。在設計過程中，BIM技術通過分析即將產生的實際需求，設計建筑TSI太陽輻照度、系統(tǒng)節(jié)能控制、熱傳導工藝參數(shù)等方面的模擬方案，上述設計處于指定實施階段展開，需要根據現(xiàn)場實際，為建筑施工提供第一手數(shù)據，繼而為建筑施工階段，整合三維模型與項目時程、工程進度，正確開展5D仿真虛擬建造和施工成本監(jiān)控與檢視，通過三維成本預算模擬，為施工過程、工程量的控制提供導引性意見，便于模擬可視化施工過程，為施工組織設計、施工預算、工程管理提供可視化控制決策依據，確定最終施工方案[2]。

1.2 實現(xiàn)管理過程的數(shù)據化集成

在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中應用BIM技術，能夠實現(xiàn)管理過程的數(shù)據化集成，可以將項目管理所產生的全部數(shù)據進行有效存儲，繼而精準完成模擬與運算，對信息化和集成化管理數(shù)據來講，可以在BIM所建立的模型中，協(xié)同修改數(shù)據，促使關聯(lián)數(shù)據變化，產生直觀、清晰地效果。與此同時，借助BIM技術模型，可以在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能項目中通過厘米級定位，高速完成金額與數(shù)量的計算，仿真模擬分析建筑效能BPA分析。同時，依靠聲學仿真模擬軟件，通過對建筑室內音效、音質進行精細化計算,得出建筑室內等聲場云圖和聲線，判斷指向性數(shù)據結果是否滿足節(jié)能設計的設定效果，產生符合環(huán)境效益的最佳設計方案。在BIM技術參與的建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能項目中，管理過程的顆粒度更加細致，便于展開可持續(xù)的高精度控制[3]。

1.3 深化模型設計的協(xié)同化進度

BIM技術在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中的應用，能夠自設計階段即開始深化模型設計的協(xié)同化進度，在模型建立的同時，及時發(fā)現(xiàn)圖紙中的設計缺陷和設計問題。依靠BIM技術提供的建筑信息化模型，可以在創(chuàng)建插入函數(shù)的過程中高效解決問題，整合各專業(yè)模型，完成模型與機電模型鏈接，通過協(xié)同檢查準確發(fā)現(xiàn)交叉作業(yè)中的碰撞問題，協(xié)調并形成具有針對性的優(yōu)化方案，快速提升作業(yè)效率。通過構建暖通空調系統(tǒng)立體三維模型優(yōu)化系統(tǒng)規(guī)劃管理設計，能夠在二維平面向三維立體的轉變過程中，清晰地觀察出模型變化，加快暖通空調系統(tǒng)參數(shù)調試進度，自動化生成新施工圖和施工過程，降低暖通空調系統(tǒng)項目的繪圖工作量，針對有可能產生的事故，提前制定出應急預案[4]。

2 建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中BIM技術應用價值

BIM技術是以模型為基礎的多專業(yè)協(xié)同應用技術，對信息數(shù)據的時間跨度、數(shù)據載量和質量的要求遠遠高于以往的技術應用，鑒于此，需要通過嚴格、明確的數(shù)據信息聯(lián)通模型匹配過程，準確分析BIM數(shù)據信息的流通與分享方式。暖通空調系統(tǒng)工程對建筑節(jié)能效果能夠產生深遠的影響，可以迅速提升暖通空調系統(tǒng)的設計品質。BIM技術的信息模型數(shù)據庫，能夠詳細記載暖通空調系統(tǒng)設備零件參數(shù)與系統(tǒng)結構尺寸等關鍵信息，通過模擬與轉化手段驗證設計方案可行性，為施工提供技術應用方案。在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中應用BIM技術的信息模型數(shù)據庫，能夠為深化暖通空調系統(tǒng)提供全新技術路徑，可通過信息、視圖，對系統(tǒng)模型進行指向性優(yōu)化調整，暖通空調系統(tǒng)工程設計具可行性和經濟性[5]。

在實際應用BIM技術過程中，可以利用電子計算機系統(tǒng)對比分析暖通空調系統(tǒng)的前、后設計方案，通過REVIT、NAVIS WORKS軟件與管線布置綜合平衡技術，觀察管線布設、系統(tǒng)設備參數(shù)模擬應用的參數(shù)信息，直觀分析暖通空調系統(tǒng)的設計效果，是否產生對應的節(jié)能作用。在計算暖通空調系統(tǒng)數(shù)據庫應用精度過程中，可以利用BIM技術，全流程考量GBXML、IFC、DWG及其他數(shù)據格式的關聯(lián)影響，有效釋放BIM技術5D數(shù)據庫在模擬過程的優(yōu)勢，建立可以廣泛使用的BIM技術5D操作流程。為得出最佳建筑暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能設計模型，需要在優(yōu)化系統(tǒng)節(jié)能性能的基礎上，完成系統(tǒng)設計，利用BIM技術模型調整核心BIM建模平臺與技術應用平臺的變化，在建模和應用間建立起高速交互關系?；贐IM技術模擬分析建筑能耗分析，得出建筑熱工性能、照明系統(tǒng)及暖通空調系統(tǒng)的的能耗數(shù)據，將優(yōu)化信息反饋到BIM核心建模軟件，指導BIM模型做好時間分配、調整設計協(xié)調流程，形成完整的BIM模型后，與全生命周期各階段共享建筑能耗仿真模擬數(shù)據，建立節(jié)能性能較高的暖通空調系統(tǒng)[6]。

3 建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中BIM技術應用對策

3.1 搜集暖通空調數(shù)據

搜集暖通空調數(shù)據是促使BIM技術在暖通空調系統(tǒng)節(jié)能設計中深度發(fā)揮應用效果的必要對策。在搜集數(shù)據過程中，需要對暖通空調系統(tǒng)設備的零部件規(guī)格、尺寸、結構參數(shù)進行全方位了解，將數(shù)據錄入到BIM模型中，建構完整的5D數(shù)據庫體系，推動BIM模型在設計和運算過程中，降低設計偏差和失誤。在搜集暖通空調數(shù)據過程中，需要注意數(shù)據的篩選和剔除，避免降低數(shù)據實際應用價值。另外，由于暖通空調系統(tǒng)主要的應用功能需要在建筑工程項目結構研究中才能加以考慮，因此，還應保障數(shù)據搜集分析的系統(tǒng)全面性。建筑的暖通空調系統(tǒng)并不是對存在的單一系統(tǒng)，不僅要將重點放在針對于暖通空調建筑設計及其相關的每一個系統(tǒng)構成中，在搜集整理數(shù)據過程中，還應綜合考慮到關聯(lián)暖通空調系統(tǒng)的其他建筑結構和系統(tǒng)，進行全面細致的分析和掌控，結合設計和安裝的科學技術，為BIM設計提供更加詳實、可靠的設計根據，成功改善中央進氣口以及其他部件的節(jié)能設計方案。只有充分保障暖通空調系統(tǒng)能夠融入到整個建筑結構系統(tǒng)中，才能夠將其積極作用充分發(fā)揮出來，避免在運行過程中出現(xiàn)故障。

3.2 建筑冷熱負荷計算

在以往的暖通設計中，對建筑暖通的冷熱負荷進行計算時，主要依靠的是工作人員根據建筑空間的布局以及空間的功能在二維圖紙上進行負荷的計算。由于設計人員的精力有限，很容易出現(xiàn)計算上的誤差。應用BIM的最大優(yōu)勢就是可實現(xiàn)建筑暖通方案三維化和可視化。建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中BIM技術應用，可以通過深度分析數(shù)據庫信息，準確區(qū)分不同面積下建筑的功能，結合建筑實際設計情況，對暖通空調系統(tǒng)設計中的空調載荷數(shù)值計算，重點考慮到建筑高度增加的前提下，對建筑室外空氣溫度的影響、風速的增加、大窗墻比的玻璃幕墻等問題，便于針對性地開展系統(tǒng)節(jié)能性能的優(yōu)化處理。在設計過程中，工作人員應該根據當?shù)氐臍夂蚯闆r、工程需求，對冷熱源和管線路由方案做出認真思考。在建筑冷熱負荷計算過程中，可根據建筑的具體使用能耗，選擇暖通空調系統(tǒng)的末端設計形式，在調整和開發(fā)BIM模型過程中，根據管線布設方式的差異，促使地源熱泵以機組的形式，完成基本一致的釋熱量、釋冷量。

3.3 流程設計優(yōu)化表達

BIM技術在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能設計中，利用3D建模工具、圖形圖像渲染和內置管線投影等形式繪制圖像標識，在流程設計優(yōu)化表達上會更加精確，能夠避免出現(xiàn)交叉重疊的二維管線現(xiàn)信息現(xiàn)象。BIM技術能夠在暖通空調系統(tǒng)的應用中，完善樣板設計文件的管線線型設計、顯示方式呈現(xiàn)和字體、字型等工作內容，糾正樣板設計文件存在的設計誤差，便于在繪制設計圖像過程中，降低作業(yè)難度。為配合快速制、出圖要求，BIM技術通過對系統(tǒng)中不同管線的自動化定位和跟蹤，確定系統(tǒng)設備間的投影關系，進而在分析設備、管道輪廓線或閥門的相對定位、規(guī)格、型號、高度、尺寸和結構信息時，更加明晰、迅速。在繪制設計圖像時，可以通過BIM模型中的線組合，表述和加載相關信息，對設備與管線連接等信息進行數(shù)字或者文字的表達，為后續(xù)技術交底提供便利，最后有效連接暖通空調系統(tǒng)，形成完整個體。在流程設計優(yōu)化表達過程中，線、文字和圖集的抽象性較高，表達涵蓋信息需要通過BIM設計進行繪制表述，通過BIM模型予以直觀、形象的建立[7]。

3.4 管線布設綜合平衡

在建筑暖通工程中，管線布設位居關鍵層面。在此種情況下，在建筑暖通設計中應用BIM技術，可實現(xiàn)對管道的有序分類，加強各工程部門的合作。管線布設綜合平衡策略能夠根據建筑暖通空調系統(tǒng)的具體建設情況，結合BIM模型進行各專業(yè)管線級設施信息的預裝配，完善節(jié)能設計標準和要求，系統(tǒng)性找出圖紙存在的問題，在進行節(jié)能設計前，快速解決圖紙設計存在的缺陷，減少各專業(yè)管線發(fā)生碰撞、泄漏的可能性，提高協(xié)同設計質量。建筑暖通設計在管線綜合層面應用BIM技術時，需要遵循大口徑管道優(yōu)先原則，將空調排風口、工廠排氣口等空間做出提前預留。通過應用BIM技術，可對管道布置的科學性和合理性進行檢測，并且將相關碰撞測試數(shù)據導出，進行進一步解析和修正。BIM技術在管線布設過程中的應用，主要依靠可視化轉換完成管線的布設，BIM模型可以根據建筑結構完成科學、精準的室內空間規(guī)劃。完成管線布設后，模型可以根據管道及設備的高度、放置情況，減少各專業(yè)管線間的交叉障礙，以顏色區(qū)分管線功能關系、 所在位置、接觸情況，自動進行設計碰撞檢查，避免出現(xiàn)設計矛盾，降低施工風險和施工成本，提高施工質量、效率，保證施工工期[8]。

3.5 室內空間規(guī)劃利用

BIM技術通過高效、迅速的繼承性，聯(lián)通施工數(shù)據、施工資源和施工動態(tài)，繼而針對不同建筑面積的室內空間，進行暖通空調管線、設備和管道輪廓線或閥門的布設規(guī)劃，利用差異化技術、工藝和設計思路，優(yōu)化空調組裝模式，可以利用BIM模型完成室內空間規(guī)劃利用。在此過程中，需要充分考慮到安裝施工的便捷程度，為實際施工預留出操作空間，通過優(yōu)化節(jié)能設計工作，利用5D數(shù)字化模型，縮短空調風管線路，防止空調產生水垢、氣囊，規(guī)避因為節(jié)能設計方案不成熟、不科學，造成的施工延誤和二次施工等嚴重問題。在規(guī)劃利用室內空間過程中，需要利用BIM模型，全面采集施工信息，充分了解暖通空調系統(tǒng)設備、管道輪廓線或閥門的相對定位、規(guī)格、型號、高度、尺寸和結構信息，利用可視化3D模擬技術等完成施工管理過程的綜合分析，對于較大尺寸的暖通空調系統(tǒng)設備，可以積極調整安裝位置和安裝角度，優(yōu)化節(jié)能設計方案所標注的參數(shù)、尺寸，確保實際安裝的吻合程度合理化，提升建筑結構狹窄空間的有效開發(fā)程度。

4 結束語

綜上所述，BIM（Building Information Modeling，建筑信息化模型）通過REVIT、ENVISIONEER等軟件，提供最直接、最準確的初始三維模型，可以運用超越傳統(tǒng)的視覺設計方式形成建筑可視化，優(yōu)化設計過程的可視化效果。因建筑暖通空調系統(tǒng)能耗占比相對來講較為巨大，因此，在進行節(jié)能規(guī)劃設計前期，需要側重性關注負荷計算、管線布設等時機問題，借助BIM技術等，統(tǒng)籌系統(tǒng)節(jié)能需要，推動建筑暖通空調工程的精細度向好發(fā)展，獲得最優(yōu)節(jié)能設計方案，提高建筑內部空間的實際利用程度。