BIM技術在暖通空調設計中的應用初探

張聞

（河南省城鄉規劃設計研究總院有限公司，河南 鄭州 450000）

1 BIM技術簡介

BIM是Building Information Modeling的縮寫，即建筑信息模型，它指的是在建筑工程項目中，通過收集相關的信息數據，把它設定為模型的基本要件，并以此來建立建筑模型，然后運用數字信息仿真技術模擬建筑物的實際情況。在對暖通空調進行設計時，如果能夠有效運用BIM技術，就可以極大提高工作效率，超前完成工期，并且減少建筑工程的成本。這是由于BIM技術能夠模擬建筑物的真實情況，使得設計更加合理，符合實際情況。

2 BIM技術概況

（1）BIM技術的主要特點。①可視性。指利用BIM技術建立模型后，就可以清晰、準確地把握完工后的整體效果。②協調性。指在建筑施工的前期階段，運用BIM技術可以協調好建設過程中可能出現的一些問題。③優化性。指在整個建筑過程中，利用BIM技術可以逐步完善設計，降低發生事故的頻率。④一體化性。指運用BIM技術可以實現從項目設計到工程項目全過程的整體管理。

（2）BIM技術的基本優點。①計算的精確性。在項目工程的各個環節中，運用BIM技術可以實現對整個項目精確完整的運算，不僅節省了計算的時間，還有效提高了整體的效率。②實施有效的監控。運用BIM技術，一方面可以有效監控出現的部分問題，另一方面也能使問題得到迅速解決。③實現圖紙與現實的有效協同，減少返工次數。運用BIM技術，結合其可視化的特點，并利用時間的維度對其進行虛擬施工，防止施工過程中出現質量、安全等多方面的相關問題。④協調沖突，決策支持。在建筑施工時，運用BIM技術可以做出有效正確的決策，其原理是BIM技術可進行大數據的計算，可有力支撐工程的數據后臺，并根據這些已有的數據進行精確的分析對比。

3 暖通空調設計的主要特點

（1）數據集成性。在設計暖通空調時，設計的周期、變更的概率以及最終的效果三者之間存在關聯：即設計的周期越短，變更的概率就越大，最終的效果也就越顯著。為了減少污染，設計時需要注意兩點：一是設計不能妨礙其發揮基礎功能的應有作用，二是要降低各環節的運行損耗，最大程度地減少對環境的污染。因軟件集成與暖通空調設計軟件之間存在著緊密聯系，針對該行業內已經開發了的大量建筑模擬性能軟件，例如節能軟件，要想計算出暖通空調一整年消耗的能量以及掌握其動態負荷，就要運用到節能軟件內部的計算內核。該軟件具備過去一些老舊軟件無可比擬的優越性：不僅計算數據的精確度高，而且可以全面分析設備、節能以及管理等多種元素的相關數據信息并加以利用，為系統與環境的友好發展奠定了基礎。

（2）數據互通性。在暖通空調系統的設計過程中，首先，要明確建筑幾何以及熱工協調的重要性，因此，在設計時應控制好運行負荷，不能超過規定允許的范圍。其次，在規劃設計管線時，必須以滿足結構承載力度和電氣負荷程度為前提，全面具體的分析排水工程、建筑構架以及電氣等分項專業對于空間的需求，使建筑、電氣、設施以及結構等各項數據信息能夠進行共享。為了實現文件外部信息共享，在信息輸出時，可以采用以格式來進行交換的方式。舉個例子來說，如果輸出信息的格式是DWG，就需要選擇DXF進行格式轉換，以此確保信息共享實現高效性。

4 BIM技術在暖通空調建筑中的設計

（1）冷熱源的設計。通常，暖通空調的冷熱源設計受設計區域的影響較大，在設計時，需要注意區分好區域，區域不同，需要安裝的系統也就不同。例如，一個學校的學生公寓、食堂以及澡堂等地方，首先，由于水量需求受季節的直接影響，夏天氣溫較高，空調制冷性較好，能夠滿足冷負荷的需求，然而冬天氣溫較低，空調制熱性較差，無法達到熱負荷需求的標準。因此，冬季需要利用鍋爐房來解決這個問題。其次，從夏季到冬季，由于供水的溫度因季節不同而不同，所以需要利用熱轉化器工作原理來解決這個問題，如太陽能熱水集熱器，它就可以在學生用水高峰段時期很好地滿足學生的需求。

（2）精確計算冷熱負荷。眾所周知，空調在運行時會產生一定的冷熱負荷，要想對此負荷進行精確計算，可以使用一些專門計算的軟件，如Dest。這款軟件主要用來計算能耗，使用它可以精確地計算出不同區域供熱與制冷的實際的負荷。

（3）暖通空調的設計方案。在暖通空調方案設計中，方案設計因區域不同而不同。在暖通空調系統中，設計方案的使用受空調性能的影響。例如：在設計學校食堂時，要考慮三點：一是空調必須具備循環風的功能；二是要盡可能地使用新風系統；三是風機管盤必須具有協調功能。在設計學校教學樓時，要注意兩點：一是必須使用專用的空調系統，二是供暖設備必須達到一定標準。具體標準有兩點：一是空調必須具有定風量全空氣熱回收的功能，二是空調必須具有兩種供暖系統，既包括散熱器供暖，又包括地板輻射值班式供暖。在設計學生公寓時，為了滿足日常需求，只需要采用散熱器供暖方式和分體空調。在設計學校辦公樓時，需要采用多聯機空調的方式，至于供暖系統，則與其他區域一樣。

5 BIM技術在暖通空調設計中存在的相關問題

（1）風管。盡管風管的三維尺度足夠準確，空間位置定位也精確，能根據實際需求來確定非標準風管的尺度，但在風管風量及風速等方面的設定不及二維方便。

（2）風管管件（如三通、四通、彎頭、變徑等）。雖然某公司開發的族立得產品中包含了基本常用的風管管件樣式，但是由于參數化設計，且精度要求較高，所以導致在某些情況下自動連接困難，需要手動連接，這無疑降低了建立模型的效率。與此同時，還存在這樣的現象：部分族文件有問題，平面中連接又沒有問題，但是在三維模型中體塊顯示又有問題。

（3）風管附件（如閥門）。相對來說，風管附件的樣式較少，繪制也不夠智能化，在添加閥門時，閥門尺寸是原有尺寸，它不會自動識別風管尺寸并依據風管尺寸而自動改變其尺寸，卻會自動添加變徑管。

6 BIM技術在暖通空調設計中的應用案例

以某個辦公大樓的建筑工程為例，該建筑工程總面積為5470m2，包括地上5層和地下2層。地上的1～5層主要用來辦公，負1層是商場，負2層是用來放置機電設備以及變壓器等設施。

（1）BIM二維繪圖的設計。在設計暖通空調的二維圖紙時，應注意一點：建筑工程是由許多不同的設備所組成，而這些設備都需要運用投影輪廓來展示其相應的位置與空間。由于暖通空調設備需要運用到的數據量極大，如果采用傳統的繪圖設計方式，不僅造成設計人員工作量超額，而且也使得工作效率低下。如果能恰當使用BIM技術，就可以迅速完成工作，提高工作效率。

（2）構建BIM三維模型。如果使用二維平面設計，管材的型號以及其他一些必要的數據就不能用圖紙表現出來，迅速有效解決這一問題的方法就是運用BIM技術。使用BIM技術，可以構建BIM三維模型，只要一打開三維模型，就能清楚地看到不同設備和管道的安裝形狀和具體位置，這樣的呈現方式使人一目了然。無疑為今后的工作提供了方便，只要打開三維模型，就能清晰地了解各個設備、閥門以及管道之間的連接情況。假如必要時需要改變管道的位置，在構建三維模型前，設計人員可以結合之前的方式，在平面圖中修改位置或者在剖面圖內進行修改，但是構建三維模型之后，一旦某個位置發生移動，三維模型就會相應地改變，有利于提高工作的效率和質量。

（3）建立BIM信息平臺。在暖通空調工程中，使用BIM技術建立一個信息平臺，對工程中的不同位置信息進行劃分，將其歸類到一個平臺上。采用這種方式，主要有兩點好處：一是可以實現實時動態監控工程現場，進一步更新調試進度，有利于工作人員及時發現并迅速解決問題；二是設計人員可以隨時隨地在平臺上查找不同信息，避免因組成系統相似而產生分歧，極大提高了資源共享度。

7 結語

BIM技術具有不可比擬的優越性，將其運用到暖通空調設計中，一方面獲取的各項數據信息更加詳細、具體，且設計工作在現場模擬仿真的情況下進行，具有直觀性和形象性。另一方面，不僅有效提高了工作效率，降低了設計成本，而且能夠采用分析技術使得設計方案不斷得到優化。在未來，BIM技術將成為暖通空調設計中一項必不可少的技術。