淺談BIM技術在中國醫學科學院阜外醫院深圳醫院項目暖通設計中的應用

王冰雪

摘要：BIM技術的優勢：BIM技術不僅僅是一種技術變革，同時，也是一種業務流程上的變革。BIM以智能構件為基礎來表達一個建筑，智能構件可以集成構件本身的詳細信息，也可以描述建筑信息模型中各構件之間的相互關系。因此，BIM不僅改變了如何創建圖紙及可視化，也改變了各關鍵過程。主要體現在：一、業主對建筑凈空要求以及空間效果要求嚴格，可利用BIM技術優化凈空;二、同一專業或多專業協同設計，施工前多專業設計碰撞檢查，設計規范自動檢查，專業團隊實時協同作業，以及直接用模型出圖和輔助設計、指導施工;三、也是本項目實施過程中采用的一種主動利用BIM工作方式，BIM設計人員主動對凈高的最不利因素機械排煙系統進行優化;四、醫療建筑特有的專項工程（物流專項中軌道車以及凈化工程管線），在前期階段便綜合到管綜模型中綜合考慮。

利用建筑性能模擬化技術、參數化技術以及同一專業和多專業協同技術，將暖通空調設計由傳統單純信息轉變為特定用途信息，促使設計更具專業協同性。在暖通空調設計時，合理應用BIM技術，可以幫助相關設計人員準確把握各種信息，提升設計圖紙質量，合理優化路由，從而減少施工返工。

關鍵詞：BIM技術;中國醫學科學院阜外醫院深圳醫院二期項目以下簡稱“阜外深圳醫院”;暖通設計;多專業協同碰撞檢查;排煙系統路由優化;專項工程;正向設計

BIM技術具有十分顯著的優勢，將其與暖通空調設計以及多專業協同相融合，可以有效提高暖通空調運行效益，優化暖通設計圖紙質量，有效的將多專業在同一界面協同可視化操作，合理進行管線綜合，對不利影響因素進行分析，著重優化不利系統路由，從而達到優化凈空的目的。本文以我在職期間一個典型案例，即阜外深圳醫院為例，對暖通空調設計中BIM技術的應用以及多專業協同流程上進行了嘗試，以便能夠更好地利用BIM技術，完成機電管線在有限空間中的排布問題。

一、項目概況：

中國醫學科學院阜外醫院深圳醫院項目的簡介：本工程為中國醫學科學院阜外醫院深圳醫院二期項目（深圳市孫逸仙心血管醫院二期項目），位于南山區朗山路以北、科苑路以東，用地北側接市政道路朗祥二路，院區用地北側為松坪山公園。項目建筑總面積為69500平方米，地上建筑面積49900平方米，地下建筑面積19600平方米，建筑高度93.15米。項目地下二層至四層為車庫、機電設備用房等功能;地下一層為地鐵通道、中心供應室、變配電室及生物樣本庫;首層為商業、交通服務中心;二層為門診住院服務中心;三層為學術會議中心;四層為手術中心，包括兩間正負壓轉換手術室（其中一間為復合手術室）、配套的麻醉恢復室和術后恢復室;五層為六間介入導管室（其中一間為復合導管室）;六層為職工之家和信息機房;七至十層為普通病區、十一層為負壓病區;十二層為人類細胞資源庫和辦公區;十三層和十五層為標準PI實驗區;十四層為中心實驗、研發孵化平臺;十六層為心血管分子成像中心和藥物篩選平臺;十七層為多組學中心;十八層為GMP車間;十九層為小動物實驗平臺;二十層為凈化機房等。

二、設計內容：

1、冷熱源設計：本項目空調冷熱源系統采用集中空調供冷供熱;夏季全樓集中空調冷源采用電制冷水冷冷水機組+冷卻塔供冷，水冷冷水機組設置于地下三層專用冷凍機房內;冬季（潔凈區域）集中空調冷源采用風冷冷水機組供冷。本項目冬季集中空調熱源供熱范圍為各潔凈區域以及非潔凈區域集中空調的新風系統;冬季集中空調熱源采用風冷熱水機組供熱，該風冷熱水機組同時也作為夏季潔凈區域集中空調的再熱熱源。

2、本項目集中空調水系統分為舒適性空調的風機盤管水管系統，舒適性空調的空調機組水管系統-含組合式空調箱及新風機組，以及潔凈空調水管系統;風機盤管及空調機組水管系統均采用二管制水系統，其中，風機盤管水管系統只供空調冷凍水，各新風機組水管系統夏季供應空調冷凍水，冬季供應空調熱水;潔凈區域空調水管系統獨立設置，并采取四管制水系統。

3、空調風系統：首層入口大廳/咖啡廳/二層的報告廳等大空間采用定風量全空氣系統，合理設計氣流組織，過渡季節加大新風，可變新風量節能運行。病房樓層、辦公室、會議室、休息等小空間使用區域采用風機盤管加新風系統。集中空調的所有回風口均設置過濾設備。

4、機械通風系統：普通病房新風由新風空調器送入室內，維持房間正壓并壓入走廊，由衛生間、污物間等排氣扇經排風豎井由排風機排出室外。正負壓病房設置集中變頻排風機組，根據正負壓要求控制機組變頻運行。

5、機械排煙系統：

機械排煙 設置排煙系統的主要場所：公共建筑內建筑面積大于100平米且經常有人停留的地上房間;公共建筑內建筑面積大于300平米且可燃物較多的地上房間;建筑內長度超過20m的疏散走道;地下或半地下建筑（室）、地上建筑內的無窗房間或 設固定窗的房間，當總建筑面積大于200m2或一個房間建筑面積大于50m2，且經常有人停留或可燃物較多時設置排煙設施。

三、BIM技術在本項目中的應用

項目定位為科研綜合樓，以心血管疾病相關基礎研究，臨床研究及前沿研究為重點，注重關鍵技術研發、成果轉移轉化、醫療產品開發利用和適宜技術推廣。

本項目特點難點：一、本項目醫療和科研設備較多，設備荷載較大，導致結構較其他項目結構用量有所提高;二、項目科研用房比例大，有大量的科研實驗功能用房，相應的考慮實驗通風、實驗裝置（如液氮）通風、低溫冰箱等設備散熱需考慮配置大量的排風風機、送風風機以及空調機，為滿足空間功能性以及舒適性要求，機電管線數量較多;三、本項目凈化區域大（約7000平米），凈化設備多，相應需大幅度增加空調冷熱源、空氣凈化處理末端機組的配置，本項目屋頂設置風冷熱泵機組主要為凈化空調系統使用，根據醫療和科研功能需求，所配置的潔凈空調系統多、凈化系統分散;四、自然排煙條件有限，機械排煙量大，排煙系統尺寸較大。

基于以上特點難點，本項目采用BIM技術，直觀的展現了復雜的建筑空間布局、各設備用房的設置、機電各專業管線密集交匯處的情況等。第一，本項目呈一字型布局，南北各有一條超長通道，排煙及空調共用一個機房，由北側走道接出并負責整層的排煙及新風，但建筑條件有限，北側走道過窄，管線尺寸較大且密集，物流軌道多設置于北側走道內且占位空間較多，凈高要求高，通過利用BIM技術的可視化，直觀展示空間各機電系統三維的關系，有效幫助設計師梳理管線路由，提高圖紙質量。第二，項目初期不同系統的風管交叉布置較多，尤其是空調和排煙共用一個機房，主管由一個機房接出并在一個較窄的走道里上下疊加，導致凈高較低，在較為緊張的吊頂空間內，大片區域梁下空間不足。通過BIM模型直觀地展示機電管線和梁下至吊頂頂邊的剩余空間，在有限的機電安裝空間內優化管線路由和調整管線尺寸，在各功能用房使用允許的條件下，借道房間，分散走道多層管線疊放的壓力，利用三維模型直接出圖，導出優化后的管線路由圖，管線路由圖提給各專業機電設計師，復核確認管線路由的合理性，從而保證凈高滿足要求。第三，通過BIM技術應用在設計前期的管線協調做出凈高預判，然后及時與建筑協調立管管井位置及尺寸，盡可能使排煙橫管出墻位置在梁腔中間區域且盡量減少排煙管的高度，從而解決前期施工圖設計存在凈高不滿足的隱患，提高整體施工圖質量。第四，由于本項目科研及設備用房較多，對空調系統的要求較高，空調機房內部空間有限，房間性能要求較高，設備尺寸較大，機組接管路徑較為復雜，通過BIM技術，可驗證空調機房內空間是否滿足要求，是否留有設備檢修空間，以便做出及時調整。

本項目在利用BIM的過程中采用了正向設計的流程，BIM承擔主要的協調任務，與設計團隊在狹小空間管線密集處問題上進行協同設計、討論并記錄問題方案、組建項目討論群，發出問題，調整管線路由，模型優先于圖紙，利用BIM模型直接導出機電各專業管線路由圖，模型提交各方審核，各方無意見后，設計再根據導出的路由圖進行出圖。設計階段BIM模型直接移交施工單位審核，最終用于指導施工。實現了BIM成果落地。

四、BIM技術在工程實踐中的應用體會：

BIM技術在暖通空調設計中的應用，致使暖通空調設計從傳統的二維設計向三維設計轉換，并且實現了數字化、可視化設計，這是暖通空空調設計以及整個建筑設計中的重大轉折。BIM技術的工作難度相對較大，但是其設計質量相對較高，在輔助設計的應用上，也很大程度的提升了設計圖紙質量，其建立的三維模型可包含設備信息、材料信息、施工信息、施工成本以及施工進度等信息，BIM技術使電氣、暖通空調、給排水、結構以及建筑等專業能夠在建立的三維模型上同時工作，并且BIM把整個設計綜合到一個共享的建筑信息模型中，將設備與設備、設備與結構、設備與建筑之間的沖突更加直觀的表現出來，設計師、工程師可以在建立的三維模型中更加方便的查看和修改，通過在實踐中的應用，表明BIM技術不僅在在暖通空調設計中具有十分重要的意義，同時在各專業協同上也有很重要的意義。將BIM技術與工程造價管理相結合，一方面，可以通過建立可視化的BIM數據模型，實現對模型框圖出價，這樣不僅節省了工程造價人員的時間、降低了人為計算誤差、提高了工作效率，還能夠在不同階段對工程造價進行合理掌控，有效地進行成本控制，對工程造價的發展有重大推動作用;另一方面，由于BIM技術在數據存儲、調用上具有高效性，可以對海量的造價數據進行存儲、積累，進而實現對項目數據的共享，有利于項目模型決策。比如：通常狀況下，人們一天中大部分的時間都是在室內，室內空間的設計成為建筑可持續設計的重要環節。傳統室內空間的環境質量通常依據居住者的感覺和經驗，而BIM的工具與方法，保證建筑設計師能夠根據不同居住人群的心理和生理需求，然后整合各種不同形式的系統、材料以及空間，創建一個室內質量可持續設計的虛擬模型，能夠精確的模擬室外和室內表面與空氣之間的相互作用，然后根據BIM進行精細化的設計，準確創造適宜居住的室內環境，并且能夠為居民提供更加便利的給排水、空調、通風、采暖等服務。管線綜合指代的是BIM技術的專業性協調結果。通過模型直觀反映設計區域的管線，使得管線布局形態層次分明，可以大幅度降低模型繪制作業量。BIM技術在暖通空調設計中的主要應用為信息三維模型，其是通過設計相關設備，并結合管道熱工性能以及相應材料而成的，這種模型不僅可以便于設計人員準確掌握管道以及設備的安裝位置、形態，而且效果具有較強的形象性以及直觀性。

結語：

在設計階段過程中，合理應用BIM技術，不僅可以促使設計圖紙質量得以大幅度完善，還可以提高各個系統的運行效益，具有十分可觀的實際應用價值。同時，還可以提前在一個虛擬界面上模擬施工，事先進行管線綜合，最大化的優化凈空達到業主想要的一個空間效果，減少返工。

參考文獻：

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[2]建筑設計防火規范（GB50016-2014）2018版

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[4]綜合醫院建筑設計規范（GB51039-2014）

[5]BIM手冊（原著第二版）中國建筑工業出版社