基于BIM技術的暖通領域的應用研究

候召寧 胡世凱 劉寶新 郭二偉

摘要：本文基于BIM技術的可視化和協同設計方面的優勢，敘述了其在實際工程中解決管線碰撞、提高設備運營管理與設備保養和施工管理方面的極大優勢，并對BIM技術在國內的發展進行了展望。

關鍵詞：暖通空調；協同設計；建筑節能

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）08-0052-02

一、BIM技術的特點與優勢

1.集成性和聯動性及參數化設計。BIM技術是數據與圖形的結合體，是一個具有“生命”的模型，如果系統中一處進行修改，整個體統都會有所變化，包括建筑中的門、窗、柱、梁、屋面以及建筑的附屬設備。而數據則包括幾何數據，比如墻的厚度、高度、長度。經濟數據，比如建筑材料的費用、構件的費用。附屬數據，比如采購材料的時間、廠商、聯系人等。BIM模型是一個綜合復雜模型，如圖1所示，給了人們一個模擬真實世界的三維模型。BIM模型之間的所有圖元和模型都是以參數化設計為基礎的，所有模型、線、面的建立都是以改變數據坐標為依據，需要修改的地方只需要改變數據庫的內容，見圖2參數化設計。

2.協調性和一致性。BIM模型里面一切建立在數據之上，一旦三維模型建立之后，每一個項目和模板就建立起來了，可以實現多種模型和數據形式的輸送，實現多個場地之間的信息共享。如果施工現場工程項目出現時間或空間上的差異，不必要出現一些誤差，可以提高工程項目的效率以及節約工程時間與資源。

3.協同合作。建筑的土建、暖通、水電、結構、材料選購、場地、客戶等，BIM技術恰恰把各個參與方緊密聯系在了一起。該技術中建筑樣板、結構樣板、機械樣板、項目明細、BIM5D等實現了每個參與者的高效合作，是他們相互交流的平臺，使得建筑也完全走向了信息化時代，使得建筑業得到了突飛猛進的發展。

4.可視化。該技術的最大優勢之一就是可視化，在建好模型后可以做成真是建筑項目的樣子，做成圖片的格式，一是方便設計人員對其中的問題進行修改，二是方便客戶對建筑進行大致的了解，三是可以通過可視化技術發現建筑中管道線路的不合理之處。同時，發展建筑項目適應某些功能而做的一些預留洞、樁等，避免不必要的返工，節約建筑材料，提高建造效率，以及最大化的使得建筑項目發揮其設計之處原本的功能與用途。

二、BIM在暖通空調領域的應用

（一）暖通領域的難題

1.管線碰撞。隨著社會的發展，人們對居住環境提出了更高的要求，在整個建筑大樓中，以往的傳統線路如供水、回水、排水管道、消防管道、空調通風、除濕管道、強電線路、弱電線路等變得比以前越來越復雜，他們之間的走向按照一定的先后順序連接，難免會發生一些管線碰撞的問題。碰撞現象分為軟碰撞和硬碰撞，軟碰撞即管線本身不碰撞，但是其間距足夠小，使得管線本身的功能或質量無法完成，硬碰撞即管線直接交叉，使其不能行使自己的功能。在二維CAD繪圖過程中由于只知道兩個緯度的聯系，難以弄清第三個維度（高度）之間的聯系。由于工期問題或者對設計者二維圖紙的理解不深刻以及在實際施工工程中施工人員的習慣做法，可能會對建筑項目的建造沒有完全按照設計者的思路進行建設，勢必造成工程項目質量的降低。

2.設備保養與運營管理。保養問題歷來都是工程建設人員容易忽視的問題，隨著目前社會的發展，建筑管線數量與種類變得越來越多，其設備檢修保養的難度也隨之變得越來越大，成本也變得越來越昂貴。建設好的項目不重視保養后期修復，造成項目的壽命減小，使用功能隨著時間的增長逐漸喪失，同時設備在轉運過程中容易因時間信息差異造成設備的不準確性，造成不必要的損失。在設備安裝過程中，眾多管線的干擾同時也會影響施工人員的安裝進程與效率，嚴重的可能造成管線安裝的錯誤，使工程返工幾率大大增加。

（二）引入BIM技術帶來的效果

1.管線碰撞。適當的利用BIM碰撞檢測可以優先施工圖的質量，可以檢測到管線與建筑結構模板的碰撞和管線自身的碰撞，避免項目施工設計過程中管線碰撞問題的發生，在建模完成后直接進行觀察相應比較明顯的管線（水管、風管、電橋架）碰撞現象，使得設計人員明白自己在設計過程中出現的錯誤，使得施工人員及時避免實際施工時出現碰撞（見圖3），以減少項目成本與返工幾率，使得項目中管線的功能得到發揮。技術中可以通過建立相應的碰撞檢驗報告（如圖4），生成的報告中具備了發生碰撞問題的管線名稱及詳細位置，這樣在人居生活水平顯著改善帶來的建筑管線數量與種類顯著提高的現在，可以方面設計施工人員快速查找碰撞目標，及時解決問題，顯著提高了工程的效率及質量。發現的管線問題通過管線優化設計，對硬碰撞，如管線與墻直接穿過，必須進行更改，如果發生硬碰撞，如管線之間間距過近，造成另外的管線無法安裝等，調整管線位置和方向即可。

2.運營管理。設備信息系統，BIM模型中的設備信息隨著工程的進度可以進行實施的更新，在運營階段，可以建立設備運行維護信息庫，對設備的維護保養進行自動控制，管理人員也可以通過模型建立的信息建立在二維碼上，每臺設備都會貼上相應的二維碼信息，上面需要記載設備的生產廠家、生產日期、設備型號、內部構造等基本信息，便于管理人員在數量與種類眾多的設備中及時查找設備維修保養信息。

遠程質量驗收，通過利用該技術建立的項目模型和實際項目之間的結合，可以實現項目與科研設計院所的遠程質量驗收系統，通過該系統，專家在會議室就能對項目進行驗收工作，這極大地提高了工作效率。目前，全國正在由110多件項目進行遠程質量驗收系統的研究，相信在不遠的未來，該技術必將為工程項目的效率做出更大的貢獻。

三、BIM在目前推廣的難度

（1）成本比較高，成本包括硬件成本和軟件成本，技術需要電腦的性能配置比較高，引入的技術授權費昂貴。（2）專業人才稀缺。我國BIM技術方面的人才處于急需狀態。（3）CAD更便捷。CAD技術具有繪圖難度低、成本低、便捷的特點，BIM技術結合多個學科知識，制作難度也相應的有所提高。（4）試錯成本太高。技術在運行中，必然存在技術的失誤，而在利用技術的過程中，需要耗資巨大的硬件和軟件投入，以及人才的培養和招納，一旦技術失誤，損失重大。

四、總結

隨著BIM技術的應用與發展，將來會有更多的工程項目使用該技術，大小工程一體化將會成為發展的必然，未來將會有更多的綠色建筑利用該技術得以建造，最大限度的使建筑節約能源、節約用水、節約材料、保護環境減少污染，使得更多的建筑與自然和諧共生。未來，“3DGIS+BIM+移動互聯網+大數據+云服務”必將結合在一起，為我們的生活增添更多便利與舒適，讓我們的地球真正成為與人和諧發展的家園。

參考文獻：

[1]盧琬玫.BIM技術及其在建筑設計中的應用研究[D].天津大學，2013：9-10.

[2]萬晶晶.住宅園區地下管網BIM技術應用研究[D].武漢理工大學，2015：18-21.