BIM軟件在暖通中的應用

尚 昆

中鐵工程設計院有限公司北京分院，北京 100038

0 引言

隨著中國建筑業的發展，國內涌現出越來越多的高級辦公樓、商業樓、綜合樓等，在這些建筑中，往往都會配備中央空調系統、防排煙系統、噴淋系統、消火栓系統等。因此會導致機房內，走廊內及地下室產生很多的管道。這些管道在應用CAD 設計時往往我們只考慮其在平面中大概的排布及位置，并沒有很直觀具體的去查看，經常會導致在施工過程中遇到很多管線碰撞、穿梁、無法排布等問題。因此我們需要BIM 軟件來幫助我們分析各種管道在各個地方的綜合排布，分析設備及管道的運行狀況，達到優化設計、節省空間、保證功能、方便施工等目的。

BIM（建筑信息模型）軟件有很多種，目前我們國內設備專業比較常用的是Revit MEP 這款軟件。設計師可以通過這款軟件來直觀的觀察各個管線的空間位置關系，管線與土建結構之間的空間關系，來保證管線的正常排布，還可以通過這款軟件來分析各個設備的運行狀況以及連接這些設備的管道中流體的運行狀態，確保整個系統的正常運行。

1 BIM 在管線綜合中的作用

在CAD 設計過程中，只能在平面中表示出管線的位置、長度，并不能表示管線的大小，高度，而在設計高級辦公樓、商業樓等建筑時，走廊及設備機房等位置都會有很多的管線，包括風管、空調冷凍水管、空調冷凝水管、消防管道、自動噴淋管道、電氣橋架、自來水干管等等管道，很顯然只用CAD來制圖的話，不能夠完全的表現出這些管道的具體大小位置，往往會對施工造成很多問題。因此我們需要用BIM 軟件制圖，在制圖過程中就可以觀察到這些管線排布的具體情況。

BIM 軟件可以設定管線的水平位置、垂直位置、管線的大小、彎頭大小、各種閥門閥件的大小，而更為具體的展現出各個管線的位置，可以通過其三維的展示來隨時進行管線相對位置的調整。通常在做管線綜合的時候，只會按照管線種類大體的設定各個管線的標高，比如，風管與電氣橋架在一個高度上，消防管道與噴淋管道在一個高度，空調冷凍水管在一個高度上，那么這樣規劃有很有可能在水平方向上排布不開或者水平方向造成空間浪費而導致垂直方向上管線的排布不合理，造成空間的浪費或空間緊湊。如果用Revit MEP 軟件進行設計則會得到更為顯著的幫助，下圖為某辦公樓的平面圖及三維視圖。

從圖中可以看出風管、新風機組的相對位置，能夠更直接的表現出主風管與支管之間的連接形式及相對位置以及高度上的變化，可以清楚的看到各個樓層的凈空高度，更重要的是能夠清楚的反映出各個樓層的局部最低點在哪里，從而對確定標高，確定管線避讓方式有很大幫助。并且這種通過三維的方式表現建筑模型更能夠得到業主等非專業人士的認可，有了這種直觀的表示，可以更加精確的進行管線避讓，達到控制凈空的目的，為業主節省空間，為施工帶來方便。

通過上述分析可以看出，BIM 在管線綜合中可以達到解決管線碰撞、減少管線轉彎及翻彎、管線排布美觀、可視性、優化性等作用。

2 BIM 在設備及管線參數設計中的應用

在設計大型辦公樓或商業樓的過程中，往往每層的空調系統都不相同，空調系統又包括風系統及水系統，在通常狀況下，設計師會按照經驗或者估算或者利用負荷軟件等計算風管的大小以及空調冷凍水管的大小，這種計算方法有很多的不足之處，第一，若想精確計算那么就需要分管段進行，而且還要考慮的各種閥門及彎頭的阻力對流體的影響，在進行大型項目設計時，根本不可能有這么多的時間去精確考慮這些問題。第二，若進行估算，那么越大的系統，造成的誤差就會越大，一層有誤差，層層有誤差，就會導致整個空調風或水系統的運行不正常。雖然說有經驗的設計師會對項目有一個大體準確的估計，但是在大型項目面前，任何經驗都只能是輔助，我們必須用理論結合經驗來確保空調系統的正常運行。

Revit MEP 軟件就很好的解決了這一點難題，在我們制圖的過程中，只需要把設備的參數設定好，軟件可以幫我們精確的計算整個系統中的流體運動狀態并表示出不合理的地方，以空調風系統和水系統為例。

某辦公樓運動的是風機盤管加新風系統，那么首先設定好新風機組的參數，在Revit MEP 中可以通過制作族的方式來制定好新風機組的尺寸大小，出風口、回風口及排風口的大小及方向，確定好新風機組的新風量及回風量和排風量。制定好新風機組之后，再選定好風管的材料，可以先通過一般的計算風速的方法來確定好風管截面積，通過各個房間的不同再選定好送風口及回風口的大小，做成一個系統之后，可以用Revit MEP 來模擬實際運行情況，可以清楚的表示出新風在各個管段中的流速及摩擦阻力，一直到末端風口。并且在不合理的地方會用設定好的顏色進行標識，這樣設計師就可以通過標識重新選擇風管大小，或者重新進行系統管道走向的設計。

空調水系統的設計，首先需要在族中制作好制冷機的功率、冷凍水量及冷卻水量，制作匹配的水泵，制作好風機盤管的型號及水量，完成這些工作之后就可以繪制利用這些族插入到平面圖中，再選擇水管的材質，設計出水管的走向，并且把制冷機組與末端風機盤管連接起來，就可以通過軟件進行模擬運行，通過運行可以顯示出各個設備的運行狀態，流體在水管中的流速、阻力等，不合理的區域會用設定好的顏色表示出，設計師就可以利用這些數據進行設備的選型，水管管徑的確定，還可以通過模型的分析，利用軟件輔助設計師設計出更加合理的管道系統。

通過上述分析可以看出，BIM 在設備及管線的參數設計中可以起到優化管線路由、確定管徑、確定設備選型、保證系統正常運行等作用。

3 結論

通過BIM 應用，可以歸納出其以下優點：

1）可視化模型，方便觀察便于各個設計專業交流；

2）碰撞檢查，調整管道走向，優化管道設計，便于施工；

3）協同工作，可以根據建筑模型修改而實施進行修改；

4）確定設備參數，以最有利的運行模式進行設備選型及管道尺寸的確定；

5）降低生產成本，減少不必要的管道。

BIM 在歐美地區已經發展的相對成熟，并且制定出相關的標準，在國內只處于起步階段。但是BIM 在建筑的設計及施工上的巨大優勢是顯而易見的，利用BIM 在設計上帶來方便，確保設計質量，在施工中可以減少材料的浪費，加快施工的進度，并且能夠使業主更加直觀的看到建筑物的三維形式，BIM在暖通中的優勢會隨著其應用越來越明顯，終究會替代CAD的使用。

[1]歐特克軟件（中國）有限公司構件開發組.Autodesk Revit MEP 2012應用寶典[M].同濟大學出版社，2012.

[2]何關培.BIM總論[M].1版.中國建筑工業出版社.，2011.

[3]清華大學BIM課題組.中國建筑信息模型標準框架研究[M].中國建筑工業出版社，2011.