BIM 技術在暖通空調工程中的應用

何 丁，吳建華

（1.山東綠地泉控股集團股份有限公司，山東濟南 250022；2.山東亞特爾集團股份有限公司，山東濟南 250000）

0 引言

近年來，BIM（Building Information Molding，建筑信息模型）技術以其良好的可視性和模擬性，在許多領域得到較為廣泛的應用，且表現較好的應用效果。暖通空調工程在設計過程中表現出較強的綜合性和復雜性，通過應用這項技術，能夠為暖通空調工程設計提供較大的幫助，實現對設計方案的優化，不僅提升設計方案的準確性，降低施工成本，而且能夠有效降低后期的運行費用，達到節能降耗的效果，BIM 技術應用的重要性不言而喻[1]。

1 工程概況

某工程項目建筑總面積為55 463 m2，設計高度為25.1 m，地上5 層，地下1 層。該工程屬于學校工程項目，地上建筑工程主要用于教學辦公、住宿、餐廳等，地下建筑主要作為停車場，部分用作機電設施擺放機房。現需對地上建筑工程主體進行暖通空調設計，需滿足地上建筑工程的供冷、供暖、生活熱水需求。

2 暖通空調設計概述

2.1 設計負荷

對工程項目各區域范圍供暖、制冷、生活熱水的負荷分別進行計算，設計所用供暖指標綜合工程項目所在區域的氣候環境得出，具體設計負荷數據信息如表1 所示。

2.2 暖通空調系統布設方案

該工程在設計時主要分為兩個供暖系統，禮堂、門廳、餐廳采用一個供暖系統，教學樓、宿舍、辦公樓等區域采用一個供暖系統。具體設計參數如下：

表1 各區域設計負荷

（1）禮堂、門廳、餐廳供暖系統。該供暖系統選擇采用地源熱泵作為冷熱源，根據設計負荷需求，配備兩臺制冷量289 kW，制熱量288 kW 的地源熱泵，設計制冷供回水溫度分別為7 ℃、12 ℃，設計供暖供回水溫度分別為45 ℃、40 ℃，埋管換熱系統布設在學校的操場之下，使用豎直雙U 型設計方式，孔深設定為120 m，相鄰兩孔間距5 m[2]。

（2）教學樓、宿舍、辦公樓等區域供暖系統。在該系統中冷熱源設備配備三種形式：在夏季制冷時，全部采用多聯機空調來供應；在冬季供暖時，全部采用鍋爐房來提供熱水，出水溫度為95 ℃，供水溫度為70 ℃，采用換熱設備進行換熱，然后用于采暖。同時為達到節能降耗的效果，在教學樓、宿舍、辦公樓的樓頂設置太陽能面板，將這部分熱源用于生活用水。

3 BIM 技術在暖通空調設計中的應用

在此次工程中對BIM 技術的應用主要表現在兩個方面：BIM 模型建立、三維可視化設計。通過BIM 模型建立主要目的在于設計建模和管線綜合，由此能夠生成專業的BIM 模型，給人更加直觀的設計效果；三維可視化設計主要目的在于進行校核和碰撞檢查，及時發現暖通空調線路設計中是否與其它管路存在碰撞、交叉，提前對之做出優化，提升后期施工的質量[3]。

BIM 技術在暖通空調設計中的應用與二維CAD 軟件設計方式有著本質上的不同，結合工程對其應用情況展開探討。

3.1 表達方式

在二維CAD 軟件設計中主要是將各種管線投映到一個平面中來進行表達，利用投映圖像來表示具體的閥門設備等，各管線、閥門的實際高度只能通過文字來進行表述。在將BIM 技術應用到暖通空調設計中，通過三維建模，不再需要進行平面投映，可直接調用管道、閥門或設備的實際模型，同時對于各管道的具體高度也可在圖中直觀的體現。圖1 為本次工程BIM 設計局部圖形。

圖1 BIM 設計局部

3.2 管道連接方式

在二維CAD 軟件設計中進行管道連接主要是通過管線投映交叉來實現，并在管線旁通過文字來進行輔助表達；而在BIM技術應用中，可對管道直接進行連接處理，并可根據管道走勢進行旋轉調節，且在連接點位置能夠自動生成相應的連接信息（角度、連接尺寸、中心高度等），由此構建出暖通系統整體。

3.3 成圖效率

從對BIM 技術繪圖的實際應用來看，由于其間涉及到較多的實體信息輸入，如：管道的尺寸大小、管道連接高度、各管路設備的連接信息等，必須保證這些信息錄入具備較高的準確性，才能使整個暖通系統表現出較好的成圖效果。但是在此過程中在很大程度上增加成圖的工作量，使之成圖效率較為低下。而二維CAD 設計軟件雖然在投映方面較為抽象，但是許多管線尺寸、信息都采用文字進行標注，其反而繪畫的效率較高。以工程圖紙對兩種繪圖方式的實際應用來看，采用BIM 技術繪圖所用時間是二維CAD 設計軟件繪圖的2 倍左右（受自身熟練程度影響）。

3.4 完善設備模型數據庫

由于在實際設計中需要調用較多的模型，這些模型在BIM軟件的數據庫中不一定存在，因此通常還需設計人員根據既有的一些模型，然后結合實際設備的參數信息進行模型制作，通過編輯相關參數，然后存儲于模型數據庫中，能夠方便后期設計的直接調取應用。在工程項目中，所需要應用的地源熱泵模型圖、多聯機模型圖與實際產品都存在一定的差異，在設計時對之做出了調整。

3.5 管線綜合

由于采用BIM 技術進行暖通設計，其管路系統直接采用三維技術生成，不需要再對其做進一步的轉化，在進行管線綜合時，能夠直接觀察模型中線路布置情況，設計中存在的碰管、交叉現象能夠清晰的顯示出來。同時系統自身也帶有檢查功能，能夠自動標記此類設計存在問題的地方，以完成對管線的綜合布置。

3.6 設計應用成果

采用BIM 技術設計的過程中，最終生成出來的便是三維模型，通常不再需要進行后期效果圖制作，而對于CAD 圖紙繪制方式，為能夠讓施工人員、建設方有更加直觀的感受，通常還需專門進行模型圖、效果圖制作，在很大程度上增大設計的工作量。

4 BIM 技術在暖通空調工程中應用的體會

4.1 BIM 技術應用有助于提升設計的準確性

BIM 技術以三維可視化設計方式來展開對暖通空調工程的設計，使整個設計顯得更加的直觀，當設計中存在不足或者問題時，也能夠通過設計模型及時發現，有助于對設計圖紙的優化，降低設計中的出錯率。且在該模型下，也能夠更加容易的與消防管路、電纜、供水管道等施工進行協調，提升工程項目之間的協作性，以便在設計階段及時發現問題，并對問題做出優化處理。

4.2 BIM 技術應用需要具有較高的熟練度

應用BIM 技術進行暖通空調工程設計具有較高的復雜度，不僅需要設計人員充分掌握相關設備、管路的信息，而且還需要設計人員對BIM 技術應用有較高的熟練度，才能切實提升設計的效率。

4.3 BIM 技術應用有助于提升暖通空調工程實際效果

由于BIM 技術的精確性設計，使得后期實際施工中出現的工程變動降低，因此不僅能夠降低施工建設的成本，而且能夠使暖通空調工程具備更好的效果。例如：在采用二維圖紙設計中，一旦出現設計上的疏忽，便可能造成碰管、管道交叉等現象出現，而此時如果對管路進行改造，工程量通常較大，因此許多情況下常采用增設彎管的方式來錯開管路。這種方式雖然能夠解決碰管、管道交叉等問題，但帶來的問題也較為明顯，彎道的增加直接使得管道阻力增加，進而造成管道內流速、流量發生變化，使得供暖設計的參數信息發生變化，進而影響到暖通空調工程的實際效果。

5 結語

在暖通空調工程中應用BIM 技術可以在很大程度上提升設計的質量，充分利用其可視化優勢，為后期施工檢核提供更加準確可靠的施工信息，減少施工過程中出現的變更，不僅有助于降低施工建設的成本，而且有助于提升暖通空調工程的整體質量和效果，因此在實際的暖通空調工程設計中，積極應用BIM 技術展開設計，具有十分積極的意義，對該項技術的應用應當引起充分的重視。此外，BIM 技術在建筑工程中的其他項目上也有著較高的適用性，以此展開設計能夠提升設計工作開展的協調性。