淺析BIM技術(shù)在暖通空調(diào)領(lǐng)域中的應(yīng)用

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074)

暖通空調(diào)的建造和設(shè)計包含了采暖、通風以及空氣調(diào)節(jié)等多方面的內(nèi)容，暖通空調(diào)的設(shè)計中包含了對多種技術(shù)的應(yīng)用，其中較為主要的是對太陽能技術(shù)、地源熱泵技術(shù)等方面的應(yīng)用，以輔助暖通空調(diào)達到節(jié)能環(huán)保的效果。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展科學技術(shù)的進步，BIM 技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用改變了暖通空調(diào)領(lǐng)域的現(xiàn)狀，其利用BIM對于數(shù)據(jù)信息的整理和優(yōu)化，建立起完善的數(shù)據(jù)模型，在仿真模型的輔助下，成功改良了設(shè)計圖紙，降低了施工風險，提升了施工效率，也提升了暖通空調(diào)的經(jīng)濟效益。

一、暖通空調(diào)的發(fā)展形勢

隨著我國經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)步增長，建筑能耗是能源消費的三大組成部分之一，截止2014，建筑能耗占能源消費總量的20%-25%，處于逐年上升階段。我國為實現(xiàn)經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展，將建筑能耗的上限定為能源消費總量的25%，即10億噸標準煤[1]，而在建筑能耗中建筑材料、照明、空調(diào)與通風等，暖通空調(diào)占能源消耗的絕大部分大約占到67%。在建筑項目工程中最為復雜的施工系統(tǒng)就是暖通空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)涉及到了數(shù)量眾多且類型多變的管道，其需要在建筑物的不同位置和不同環(huán)節(jié)進行冷凍水管、管道井及水暖管道等多種管道的設(shè)計，其不僅要與管道進行聯(lián)系，還可能會與原有的消防管道及電線等發(fā)生沖突。因此，工程師在施工時各專業(yè)間的相互協(xié)同成為了建筑施工領(lǐng)域最為迫切有效的問題。

二、BIM技術(shù)的發(fā)展

(一)BIM的概念

BIM(BuildingInformation Modeling)，國內(nèi)較為統(tǒng)一的中文翻譯是“建筑信息模型”，是以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)，進行建筑模型的建立，通過數(shù)字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，可以更直觀形象地進行工程項目建設(shè)和管理。

(二)BIM技術(shù)的特點

1.可視化。所謂可視化，是整個工程項目的設(shè)計、施工、協(xié)調(diào)溝通、決策等都是在可視化的狀態(tài)下進行。更重要的是，它能將設(shè)計、施工等缺陷在一定精度范圍內(nèi)充分暴露出來，實現(xiàn)工程項目的動態(tài)管理，方便不同專業(yè)不同參與方在項目進行過程中進行溝通、討論和決策，實現(xiàn)動態(tài)管理。

2.協(xié)調(diào)性。在工程項目實施過程中，不管是施工單位還是業(yè)主單位及設(shè)計單位，時刻做著協(xié)調(diào)及相互配合的工作，然后這些協(xié)調(diào)一般都是“后知后覺”，即在問題出現(xiàn)后再進行溝通協(xié)調(diào)處理。BIM的協(xié)調(diào)性是指在建筑物建造前期尋找出各專業(yè)項目信息“不兼容”現(xiàn)象，進而對各專業(yè)的碰撞問題進行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提供設(shè)計施工人員參考，減少施工過程中不必要的變更方案。

3.模擬性。BIM技術(shù)可以利用軟件模擬出不能夠在真實世界中進行操作的事物。利用施工模擬相關(guān)軟件，直觀的展現(xiàn)施工的界面、順序、人材機資源分配，從而確定合理的施工方案指導施工。

4.優(yōu)化性。事實上整個設(shè)計、施工、運營的過程就是一個不斷優(yōu)化的過程，在BIM的基礎(chǔ)上可以做更好的優(yōu)化。

5.可出圖性。BIM并不僅僅展示出日常多見的建筑設(shè)計圖紙，而是通過對建筑物進行了可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化以后，展示出的綜合施工圖，即經(jīng)過碰撞檢查和設(shè)計修改，消除了相應(yīng)錯誤以后的施工圖紙。

三、BIM 技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計中的應(yīng)用

(一)BIM技術(shù)在工程中應(yīng)用的層次

根據(jù)目前國內(nèi)工程實際應(yīng)用情況，BIM在工程中的應(yīng)用總體可分為3個層次。

(1)點：即針對工程某個階段的一些具體需求或問題開展BIM應(yīng)用，主要有協(xié)同設(shè)計、方案比選、精細化建模、可視化審查、沖突檢測、管線綜合、施工圖紙、工程數(shù)量統(tǒng)計、施工定位、工廠加工、場地布置等。

(2)線：以項目為管理對象，實現(xiàn)全生命周期各階段的應(yīng)用及BIM數(shù)據(jù)流的貫通。

(3)面：以BIM數(shù)據(jù)為核心的企業(yè)大數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用，實現(xiàn)多項目的全面實施，多維度的管理。國內(nèi)軌道交通領(lǐng)域開展BIM應(yīng)用已多年，從整體應(yīng)用的情況來看，雖然開展的城市及項目較多，但主要還是在點的層面應(yīng)用。

(二)BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計中各階段的應(yīng)用

1.前期階段。在暖通空調(diào)的前期設(shè)計階段應(yīng)用 BIM 技術(shù)，應(yīng)當先充分考慮人們對暖通空調(diào)使用性能的基本要求，對空調(diào)的冷熱源性能進行科學的設(shè)計。一般來說，在設(shè)計暖通空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的時候，需要按照不同的分區(qū)來設(shè)計冷熱源情況，畢竟室內(nèi)空間每個區(qū)域?qū)ε照{(diào)風力供應(yīng)的需求均有所不同。例如，在使用 BIM 技術(shù)設(shè)計臥室、餐廳或者淋浴間的時候，應(yīng)該將供水系統(tǒng)按照季節(jié)的變化特征進行差異化設(shè)計。當冬季來臨的時候，可以考慮另外建造鍋爐房，配合暖通空調(diào)共同滿足室內(nèi)的取暖需求。

2.負荷計算階段。人們應(yīng)用暖通空調(diào)的目的，或者是在夏季能夠享受冷風降溫，在冬季能夠享受熱風供暖，但無論何種需求，都要為暖通空調(diào)的正常運行提供保障。在長時間的運行過后，暖通空調(diào)承受的運行負荷會逐漸增加，導致冷負荷、熱負荷情況的產(chǎn)生，因此需要使用 BIM 技術(shù)預先計算暖通空調(diào)可能會承受的負荷情況，以便技術(shù)人員在設(shè)計時適當提升暖通空調(diào)的負荷承受力。

3.方案設(shè)計階段。對于不同的建筑項目來說，設(shè)計暖通空調(diào)都要結(jié)合具體問題作具體分析，充分考慮室內(nèi)空間每個位置對暖通空調(diào)供應(yīng)情況的實際需求。在使用 BIM 技術(shù)設(shè)計暖通空調(diào)的時候，在確定設(shè)計的空調(diào)系統(tǒng)能夠符合標準規(guī)范后，還要考慮到空調(diào)的定風量情況，從而使用 BIM 技術(shù)科學設(shè)計暖通空調(diào)的全空氣熱回收性能，使得設(shè)計出來的暖通空調(diào)產(chǎn)品能夠滿足室內(nèi)空間不同位置對風力供應(yīng)的需求，而且最好能夠與室內(nèi)空間里設(shè)置的供暖系統(tǒng)保持聯(lián)系，以便出臺基于BIM技術(shù)的暖通空調(diào)最佳設(shè)計方案。

四、結(jié)語

BIM 技術(shù)在暖通空調(diào)領(lǐng)域中的應(yīng)用是建筑工程領(lǐng)域的一場變革。設(shè)計師們基于二維設(shè)計的原理進行更加有深度且更加科學化的設(shè)計改善，最終將二維圖紙設(shè)計的內(nèi)容及框架與 BIM技術(shù)結(jié)合在一起，突破了二維圖紙設(shè)計的局限性。事實證明，該技術(shù)的確有利于進一步降低暖通空調(diào)產(chǎn)品的能耗，從而促進暖通空調(diào)行業(yè)的設(shè)計和施工技術(shù)實現(xiàn)突破式的發(fā)展，響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展的號召。