BIM技術(shù)在暖通空調(diào)施工中的應(yīng)用對(duì)策探討

徐艷峰

【摘要】現(xiàn)階段暖通空調(diào)安裝已然成為建筑工程不可或缺的一部分，而要想在建筑運(yùn)行期間發(fā)揮出暖通空調(diào)系統(tǒng)的最大作用，需要以施工質(zhì)量的嚴(yán)格把控。傳統(tǒng)管理手段的應(yīng)用無法保證暖通空調(diào)安裝符合標(biāo)準(zhǔn)，為此需借助先進(jìn)技術(shù)來優(yōu)化作業(yè)流程。得益于BIM技術(shù)的融合應(yīng)用，可在提升暖通空調(diào)設(shè)計(jì)合理性的同時(shí)，進(jìn)一步促進(jìn)暖通空調(diào)施工的規(guī)范化開展。本文從BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的分析，在此基礎(chǔ)上闡明暖通空調(diào)施工中BIM技術(shù)的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】暖通空調(diào);BIM技術(shù);碰撞檢測(cè);可視化;正向設(shè)計(jì)

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.13.073

引言：

隨著當(dāng)前建筑工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、功能多樣化的發(fā)展，傳統(tǒng)管理手段與技術(shù)應(yīng)用難以保證暖通空調(diào)施工的順利開展，甚至因諸多問題的存在導(dǎo)致施工頻繁出現(xiàn)變更、返工等問題。而得益于我國工程技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，BIM技術(shù)在暖通空調(diào)施工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，通過對(duì)暖通空調(diào)工程施工全過程的貫穿，依托于數(shù)據(jù)的采集與分析構(gòu)建信息模型，可在促進(jìn)暖通空調(diào)施工設(shè)計(jì)優(yōu)化的同時(shí)，為施工作業(yè)的規(guī)范化開展提供指導(dǎo)。正因此，探討暖通空調(diào)施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)提升暖通空調(diào)施工水平有著重要影響。

1、暖通空調(diào)工程特點(diǎn)分析

現(xiàn)階段暖通空調(diào)工程已然成為建筑工程項(xiàng)目建設(shè)的必要環(huán)節(jié)之一，立足于系統(tǒng)功能而言，暖通空調(diào)系統(tǒng)可在建筑運(yùn)行期間做到對(duì)空氣品質(zhì)的優(yōu)化控制，并結(jié)合相關(guān)保障技術(shù)來改善建筑室內(nèi)濕熱環(huán)境。盡管在建筑主體結(jié)構(gòu)中暖通空調(diào)系統(tǒng)僅作為輔助性工程，但在民眾日常生活中發(fā)揮著不可替代的作用。相較于其他項(xiàng)目而言，暖通空調(diào)工程特點(diǎn)主要表現(xiàn)為：

1.1線路復(fù)雜

為保證暖通空調(diào)系統(tǒng)可發(fā)揮出應(yīng)有功能與作用，通常需在建筑主體結(jié)構(gòu)內(nèi)分布大量線路，再加上施工質(zhì)量要求較為嚴(yán)格，使得暖通空調(diào)工程施工難度增大。同時(shí)，工程設(shè)計(jì)階段要求設(shè)計(jì)師做到對(duì)建筑空間與管線空間的合理把控，并重視通過線路布局的優(yōu)化來提升空間利用率[1]。而以往設(shè)計(jì)方法應(yīng)用只能做到以二維圖的形式來呈現(xiàn)出暖通空調(diào)的線路布局與位置關(guān)系，若后續(xù)施工階段受到某些因素影響出現(xiàn)管線碰撞、管道沖突等問題，需通過設(shè)計(jì)變更來保證后續(xù)施工的順利進(jìn)行，并且因二維圖紙表達(dá)不全面，極易增大出現(xiàn)工程返工的可能。

1.2結(jié)合建筑特點(diǎn)設(shè)計(jì)

二維圖紙應(yīng)用難以做到對(duì)暖通空調(diào)工程細(xì)節(jié)的全面體現(xiàn)，對(duì)于設(shè)計(jì)問題、漏洞無法直觀化展示，尤其是針對(duì)線路復(fù)雜的暖通空調(diào)工程而言，需在設(shè)計(jì)階段依據(jù)建筑特點(diǎn)的全面分析來設(shè)計(jì)方案。若暖通空調(diào)設(shè)計(jì)未契合建筑實(shí)際類型與特點(diǎn)，極易在施工階段出現(xiàn)工程變更與調(diào)整，不僅影響到暖通空調(diào)施工的成本控制，甚至因反復(fù)變更、調(diào)整而影響到施工進(jìn)度控制[2]。

1.3管線設(shè)計(jì)高要求

為保暖通空調(diào)系統(tǒng)可在運(yùn)行階段發(fā)揮出應(yīng)有作用，需要以圖紙方案的合理設(shè)計(jì)為前提。若設(shè)計(jì)階段相關(guān)人員未做到與其他專業(yè)人員溝通交流，或者是未按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行暖通空調(diào)施工方案的合理設(shè)計(jì)，極易出現(xiàn)暖通空調(diào)施工不符合預(yù)期要求的現(xiàn)象[3]。例如在實(shí)際設(shè)計(jì)期間，相關(guān)人員未結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行施工空間的合理利用，或者是在設(shè)計(jì)階段僅憑借自身經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知進(jìn)行設(shè)計(jì)，會(huì)增大出現(xiàn)項(xiàng)目返工、停工問題的可能。因此，要想進(jìn)一步提升暖通空調(diào)施工的合理性，亟需借助BIM技術(shù)來優(yōu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工。

2、BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1直觀可視，全面掌控

大型建筑中暖通空調(diào)設(shè)計(jì)多存在結(jié)構(gòu)異形、管路復(fù)雜等特點(diǎn)，借助二維圖紙難以幫助施工人員全面掌握設(shè)計(jì)意圖。為此可依托于BIM技術(shù)應(yīng)用，在全面錄入相關(guān)數(shù)據(jù)信息后構(gòu)建三維信息模型，以做到對(duì)暖通空調(diào)構(gòu)造、模型、空間關(guān)系的可視化展示。同時(shí)，在設(shè)備狀態(tài)信息可視化展示時(shí)，可利用不同圖案、顏色進(jìn)行設(shè)備信息的全方位表達(dá)[4]。另外，BIM技術(shù)應(yīng)用還發(fā)揮出維修狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行情況、合同糾紛等的三維可視化展示，以幫助施工人員明確暖通空調(diào)施工的各細(xì)節(jié)要點(diǎn)，以模型的形式直觀展示出暖通空調(diào)的空間關(guān)系，通過對(duì)設(shè)計(jì)信息的精準(zhǔn)性、完整性傳達(dá)，為后續(xù)施工提供重要幫助。

2.2模擬優(yōu)化，協(xié)同聯(lián)動(dòng)

暖通空調(diào)施工期間，相關(guān)人員可充分借助BIM技術(shù)進(jìn)行施工方案、工藝技術(shù)、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造等的模擬，以幫助人員掌握工程施工可能存在的問題與難點(diǎn)，并制定針對(duì)性措施來規(guī)避返工現(xiàn)象出現(xiàn)。以BIM技術(shù)為載體對(duì)暖通空調(diào)施工方案進(jìn)行模擬分析，可做到對(duì)各安裝環(huán)節(jié)工序、節(jié)點(diǎn)的直觀體現(xiàn)，通過方案優(yōu)化來提升施工質(zhì)量控制[5]。同時(shí)，可在BIM技術(shù)應(yīng)用時(shí)融合時(shí)間軸，實(shí)現(xiàn)以4D施工模擬來判斷施工計(jì)劃、方案實(shí)施是否符合實(shí)際需求，通過計(jì)劃優(yōu)化來提升暖通空調(diào)施工的合理性。另外，BIM技術(shù)的應(yīng)用還可為各專業(yè)構(gòu)建協(xié)同、溝通的平臺(tái)，設(shè)計(jì)人員可利用BIM平臺(tái)與其他專業(yè)工程師進(jìn)行交流，對(duì)施工可能存在的沖突問題及時(shí)調(diào)整，以避免管道沖突問題的出現(xiàn)影響到施工效率。此外，BIM技術(shù)為業(yè)主、施工單位、設(shè)計(jì)單位等的信息共享創(chuàng)設(shè)平臺(tái)，以期通過各方有效互動(dòng)來消除安全、質(zhì)量問題，實(shí)現(xiàn)以更快的效率完成暖通空調(diào)工程的高質(zhì)量施工。

2.3進(jìn)度控制，成本縮減

結(jié)合對(duì)暖通空調(diào)施工進(jìn)度與成本控制要求的分析，依托于BIM技術(shù)的模擬工程，可實(shí)現(xiàn)在施工期間幫助單位進(jìn)行進(jìn)度計(jì)劃的優(yōu)化，通過數(shù)據(jù)分析、計(jì)算進(jìn)行施工流程簡(jiǎn)化，進(jìn)而將施工周期控制在預(yù)期要求內(nèi)[6]。同時(shí)，BIM技術(shù)應(yīng)用還可發(fā)揮出成本控制的作用。如以BIM平臺(tái)為載體進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)信息的導(dǎo)入，通過計(jì)算分析來確定各施工環(huán)節(jié)所需的材料規(guī)格、數(shù)量、型號(hào)等，并以此為指導(dǎo)來優(yōu)化采購方案編制，通過消除資源浪費(fèi)問題來提升成本控制水平。

3、暖通空調(diào)施工中BIM技術(shù)應(yīng)用對(duì)策

3.1設(shè)計(jì)階段應(yīng)用

為保證暖通空調(diào)設(shè)計(jì)符合預(yù)期要求，可借助BIM技術(shù)構(gòu)建契合工程實(shí)際的三維模型。通常情況下，暖通空調(diào)工程中模型設(shè)計(jì)需體現(xiàn)為四個(gè)視圖，具體包括用于校對(duì)審核的查看視圖，用于暖通空調(diào)專業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)視圖，用于相關(guān)提資處理的提資視圖，用于圖面標(biāo)注整理的出圖視圖。同時(shí)，出于對(duì)提資專業(yè)、前期方案配合等因素的考慮，需結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行機(jī)房與井道的輔助模型構(gòu)建。

例如在設(shè)計(jì)期間依托于Revit軟件，結(jié)合鴻業(yè)插件進(jìn)行暖通空調(diào)工程建模，可在實(shí)現(xiàn)高效率制圖的同時(shí)，可通過模型切割的形式來達(dá)到剖面圖出圖的目的[7]。若后續(xù)施工出現(xiàn)設(shè)計(jì)變更問題，則可視情況進(jìn)行設(shè)計(jì)視圖修改，通過圖紙與模型變革來實(shí)現(xiàn)合理調(diào)整。另外，需強(qiáng)調(diào)在設(shè)計(jì)期間將BIM技術(shù)貫穿于各個(gè)步驟，具體表現(xiàn)為：（1）方案配合。即在設(shè)計(jì)階段針對(duì)機(jī)房管井位置的確定可利用BIM軟件輔助完成，并優(yōu)化消防問題解決，制定契合實(shí)際施工需求的方案。（2）深化方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師以BIM軟件為載體，通過軸網(wǎng)文件構(gòu)建進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，形成大于800mm的柱、梁分布和降板視圖，為機(jī)電管線路由方案的制定提供參考。

3.2施工階段

3.2.1冷熱源與負(fù)荷計(jì)算

冷熱源計(jì)算是否合理與暖通空調(diào)系統(tǒng)功能發(fā)揮之間存在密切關(guān)聯(lián)，所以需充分利用BIM技術(shù)的功能優(yōu)勢(shì)來優(yōu)化冷熱源計(jì)算[8]。通常情況下，冷熱源設(shè)計(jì)算需要以區(qū)域化設(shè)計(jì)方案的構(gòu)建為前提，即在明確整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，充分考慮到建筑區(qū)域劃分以及不同區(qū)塊需求的同時(shí)進(jìn)行冷熱源針對(duì)性計(jì)算。而得益于BIM技術(shù)應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)對(duì)冷熱源具體應(yīng)用范圍、要素的全面監(jiān)管，并以一致性的形式進(jìn)行熱源與冷源處理過程控制，依托于BIM模型構(gòu)建，確保其制熱、制冷方式的選擇符合建筑實(shí)際運(yùn)行需求[9]。

另外，暖通空調(diào)工程建設(shè)的主要目的在于冬季控制、夏季降溫，而在暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行期間，多方面因素的影響下極易導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷增大，并且在冷熱負(fù)荷的持續(xù)交替作用下極易造成暖通空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行失效。為此，可依托于BIM技術(shù)進(jìn)行暖通空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)管，通過對(duì)平衡化監(jiān)管模式的打造來促進(jìn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。即借助DEST軟件，對(duì)運(yùn)行期間暖通空調(diào)系統(tǒng)的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并通過計(jì)算來確定各位置的實(shí)際負(fù)荷情況。同時(shí)，可通過Dest軟件進(jìn)行系統(tǒng)最高負(fù)荷位置的計(jì)算與定位，在此基礎(chǔ)上通過方案優(yōu)化來促進(jìn)暖通空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2.2碰撞檢查

通常情況下，暖通空調(diào)專業(yè)與機(jī)電、土建等專業(yè)之間存在密切關(guān)聯(lián)，若施工期間各專業(yè)間未做到信息有效溝通，或者是在施工時(shí)頻繁出現(xiàn)設(shè)計(jì)沖突問題，輕則影響到施工效率的控制，重則因沖突碰撞問題的出現(xiàn)影響到建筑工程整體建設(shè)水平。縱觀以往暖通空調(diào)工程施工，其中管線碰撞現(xiàn)象的出現(xiàn)較為頻繁，受到溝通不到位、設(shè)計(jì)不合理等方面的影響，導(dǎo)致施工階段時(shí)常出現(xiàn)管道與其他專業(yè)管線或者是建筑結(jié)構(gòu)碰撞沖突的現(xiàn)象。對(duì)此，可充分利用BIM技術(shù)來消除管線碰撞問題，在實(shí)際施工中，相關(guān)人員可以三維模型為載體，進(jìn)行機(jī)電、土建等專業(yè)圖紙數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，依托于Revit軟件自帶功能完成碰撞檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)在施工前挖掘出隱藏的碰撞點(diǎn)，并以檢查報(bào)告的形式為后續(xù)工程施工提供支撐[10]。同時(shí)，三維模型的構(gòu)建還支持碰撞點(diǎn)位、頻次標(biāo)注的功能，以此為暖通空調(diào)工程施工優(yōu)化提供指導(dǎo)。為保證碰撞檢查發(fā)揮出應(yīng)有作用，需充分遵循以下流程：結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)建不同專業(yè)三維結(jié)構(gòu)模型→觀察、分析模型是否存在問題、漏洞并及時(shí)修改→依托于軟件自帶功能開展碰撞檢測(cè)與測(cè)試→多次檢測(cè)來驗(yàn)證結(jié)果→生成檢查報(bào)告。

3.2.3 3D技術(shù)交底

暖通空調(diào)工程施工水平受到技術(shù)交底開展的直接影響，而縱觀以往技術(shù)交底開展，二維圖紙的應(yīng)用雖然可幫助人員大致了解設(shè)計(jì)要求，但人員難以通過圖紙來深度掌握設(shè)計(jì)意圖，再加上對(duì)各個(gè)細(xì)節(jié)部位的設(shè)計(jì)掌握不到位，極易在后續(xù)施工階段出現(xiàn)錯(cuò)誤施工行為。為此，可借助BIM技術(shù)來開展3D技術(shù)交底，即在施工前通過數(shù)據(jù)信息全面導(dǎo)入構(gòu)建三維可視化模型，再經(jīng)過渲染處理來為施工人員進(jìn)行設(shè)計(jì)意圖的直觀化展示，幫助相關(guān)人員明確各細(xì)節(jié)部位的處理要點(diǎn)，并結(jié)合對(duì)相關(guān)工藝技術(shù)的掌握，進(jìn)一步提升暖通空調(diào)施工的規(guī)范性。

3.2.4精確算量與資源配置

相較于人工管理模式的應(yīng)用，BIM技術(shù)在數(shù)據(jù)處理性能方面存在顯著優(yōu)勢(shì)，可在施工期間對(duì)海量數(shù)據(jù)的高效率處理，確保數(shù)據(jù)運(yùn)算、分流等任務(wù)的短時(shí)間完成。同時(shí)，BIM數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建，可以構(gòu)件級(jí)別為基準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與處理，所以可為工程預(yù)算控制、工程量統(tǒng)計(jì)等工作開展提供幫助。以材料使用量統(tǒng)計(jì)工作開展為例，相關(guān)人員可在合理構(gòu)建三維模型的前提下，實(shí)現(xiàn)對(duì)各工序材料需求量、消耗量的精準(zhǔn)、高效計(jì)算，以此為造價(jià)控制的優(yōu)化開展提供幫助[12]。同時(shí)，BIM技術(shù)的應(yīng)用還可發(fā)揮出資源配置優(yōu)化的作用。目前暖通空調(diào)施工涉及到大量人力、物力資源的配置與使用，若施工階段仍以傳統(tǒng)管理模式為主，難以做到在施工期間做到對(duì)各項(xiàng)資源的均衡化、合理化配置，無法通過動(dòng)態(tài)化、精細(xì)化管控的實(shí)施來提升資源利用率。而借助BIM軟件的有效應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)在施工期間全面、實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)相關(guān)工程數(shù)據(jù)信息，并以BIM數(shù)據(jù)庫為載體進(jìn)行施工階段數(shù)據(jù)信息全面導(dǎo)入，以此為資源配置方案的優(yōu)化提供參考，并為定額放料機(jī)制的實(shí)施提供支撐。

3.2.5施工模擬

借助BIM技術(shù)開展施工模擬，可為暖通空調(diào)工程的優(yōu)化施工提供參考，例如在施工前借助Autodesk軟件進(jìn)行施工試驗(yàn)?zāi)M，在全面錄入暖通空調(diào)設(shè)計(jì)資料與數(shù)據(jù)的前提下，對(duì)實(shí)際施工過程進(jìn)行動(dòng)畫演示，以此判斷暖通空調(diào)施工時(shí)可能存在的問題或漏洞。同時(shí)，施工模擬功能還能做到以動(dòng)畫演示的形式來體現(xiàn)設(shè)備安裝過程中、復(fù)雜構(gòu)件預(yù)制過程等，一方面可幫助相關(guān)人員進(jìn)行施工問題的預(yù)測(cè)，及時(shí)采取針對(duì)性措施加以解決，提升暖通空調(diào)工程施工的順暢性。另一方面可依托于4D、5D模擬試驗(yàn)的開展，做到對(duì)項(xiàng)目施工造價(jià)、工期的科學(xué)預(yù)測(cè)，結(jié)合預(yù)測(cè)結(jié)果來促進(jìn)工程進(jìn)度與造價(jià)管控計(jì)劃的優(yōu)化。

3.2.6三維動(dòng)態(tài)漫游

暖通空調(diào)施工階段可以BIM平臺(tái)載體，借助三維動(dòng)態(tài)漫游來優(yōu)化施工，在實(shí)際施工過程中，以三維模型構(gòu)建為前提，相關(guān)人員可導(dǎo)出模型視頻用以建筑情況的觀察與分析，或者是導(dǎo)出視頻來達(dá)到漫游展示的目的。以Fuzor軟件的應(yīng)用為例，通過對(duì)接Revit進(jìn)行漫游展示，在導(dǎo)入三維模型后人員可在施工階段進(jìn)行模型的全方位觀察。同時(shí)，施工人員可采用點(diǎn)擊查看的方式了解不同構(gòu)件的具體屬性參數(shù)。另外，三維動(dòng)態(tài)漫游的應(yīng)用，可支持相關(guān)人員對(duì)觀看角度、路徑的隨意設(shè)置，且便于人員進(jìn)行視角高度的隨意操控，為后續(xù)工程施工提供參考。

3.2.7質(zhì)量與安全管理

為保證暖通空調(diào)工程施工質(zhì)量與安全控制符合預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，可結(jié)合BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行模型構(gòu)建，并通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況比對(duì)來挖掘危險(xiǎn)源，及時(shí)采取有效措施來控制安全與質(zhì)量事故的出現(xiàn)。在實(shí)際施工中，結(jié)合對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的錄入構(gòu)建預(yù)制加工模型與設(shè)計(jì)模型優(yōu)化，并結(jié)合質(zhì)量、安全控制計(jì)劃進(jìn)行施工安全設(shè)施配置模型的構(gòu)建，施工人員可充分利用可視化功能來掌握建筑設(shè)計(jì)意圖，并通過模型分析來掌握施工工藝、流程，并提前感知施工現(xiàn)場(chǎng)存在的危險(xiǎn)源，依托于規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化工藝應(yīng)用來促進(jìn)暖通空調(diào)工程施工的順利開展。同時(shí)，做到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況的全面監(jiān)管，并將現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生數(shù)據(jù)及時(shí)更新至安全設(shè)施配置模型，并以建筑模型為載體，以視頻、音頻、圖像的形式將質(zhì)量、安全問題體現(xiàn)于模型對(duì)應(yīng)的構(gòu)建或設(shè)備上，以便于相關(guān)人員明確掌握問題成因，并采取針對(duì)性措施加以解決。

結(jié)語：

城市化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)背景下，建筑暖通空調(diào)工程建設(shè)面臨更為嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)要求。作為建筑工程不可或缺的分項(xiàng)工程，暖通空調(diào)施工水平與建筑功能體現(xiàn)之間存在密切關(guān)聯(lián)。鑒于此，為保證暖通空調(diào)施工達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，需在全面掌握暖通空調(diào)工程特點(diǎn)與性質(zhì)的前提下，正確認(rèn)知BIM技術(shù)所具備的直觀展示、協(xié)同設(shè)計(jì)、模擬優(yōu)化、進(jìn)度控制、成本縮減等方面的優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上充分借助BIM技術(shù)來提升暖通空調(diào)設(shè)計(jì)水平，并結(jié)合對(duì)3D技術(shù)交底、精確算量與資源配置、施工模擬等措施開展來提升暖通空調(diào)施工的規(guī)范化、高效性，進(jìn)而為暖通空調(diào)工程作用與功能的發(fā)揮提供保障。

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