基于BIM技術的站房暖通空調系統設計

施芬芬

（中鐵第一勘察設計院集團有限公司，陜西西安 710043）

1 某站房工程概況

某車站站房為線側下式，采用上進下出的流線模式，總建筑面積3 999 m2，最大聚集人數800人，高峰小時發送量314人。主體高度20.1 m（室外地坪至檐口最高點）。站房中部為候車廳，一、二層兩側為生產辦公及設備用房。候車廳吊頂最高點高度為13.8 m，兩側高度為13.8 m，兩側辦公房屋一層高5.7 m，二層高8.1 m。建筑抗震烈度為8度。

2 采暖熱源及系統的主要類型

（1）候車大廳、商務候車廳、綜合服務廳、客服、母嬰室采用低溫地板輻射采暖，熱媒供回水溫度為45～50 ℃，由站房室外空氣源熱泵機組提供。候車大廳采用組合式空調機組提供熱風采暖，送風溫度38 ℃。

（2）候車大廳主要進出口設電熱空氣幕。

（3）組合式空調機組設置熱水盤管，供回水溫度50/45 ℃，冬季熱風輔助供暖。

（4）公共衛生間、設備房間風機盤管采暖，供回水溫度45～50 ℃。

（5）商務候車室、辦公房屋等按功能分區設置多聯機采暖系統。

3 空調冷源及系統的主要類型

3.1 候車大廳空調系統

候車大廳使用全空氣集中空調系統+球形噴口送風方式。采用側送風、下回風的分層空調形式，冷源為本站房室外空氣源熱泵，冷媒溫度7～12 ℃。站房左右兩側空調機房內各設1臺組合式空調機組，配套控制柜及控制系統，夏季送風溫度為19 ℃。機組包括混合段、初效過濾段、中效過濾段、表冷段、熱水盤管段、殺菌段、風機段、消聲段。風機能效為一級，配置二氧化碳濃度探測報警器和過濾段報警，根據室內候車大廳CO2傳感器數據，調節新風閥及回風閥的開度，保證最小新風量。

3.2 公共衛生間、綜合服務廳、客服空調系統

公共衛生間、綜合服務廳、客服使用風機盤管空調系統，冷源均為本站空氣源熱泵，冷媒溫度為7～12 ℃。

3.3 商務候車室、辦公房屋等空調系統

商務候車室、辦公房屋等應按功能分區設置多聯機，商務候車室、辦公房屋設置新風系統。各功能區使用空調或采暖的時間不一致，負荷變化較大，分設空調系統可以方便運行管理，達到降低能耗目的。

3.4 工藝設備房間空調系統

通信信息機房、信息設備間、公網覆蓋機房（僅預留接口）根據工藝專業要求設置機房專用空調機組（帶輔助電加熱），機房專用空調配套設置溫度自動控制器及復電復位功能。

變電所根據工藝專業設備發熱量設置獨立的分體空調及帶溫控的通風降溫系統。

4 通風、防排煙系統的主要類型

4.1 通風系統

變電所設置軸流風機進行全面通風。變電所內事故排風、氣滅后排風、降溫通風合并設置，通過分設電動風閥實現排熱和事故通風切換。

公共區衛生間按空調季和非空調季設置排風系統，換氣次數為15～25次/h，設置下排風系統（上部排1/3，下部排2/3），上部為條縫型風口，與吊頂協調布置；下部為百葉風口，與墻面裝修協調設置。員工衛生間、泵房及空調機房設機械排風系統，分別按10次/h、4次/h的換氣次數計算風量。

通信、信息聯合機房設置機械排風，氣滅后通風，按6次/h的換氣次數計算風量。

4.2 防排煙系統

候車大廳、二層兩側管理用房內走道采用自然排煙。自然排煙需滿足《建筑防煙排煙系統技術標準》（GB 51251—2017）規范的相關要求。

5 暖通空調系統的流程化設計

5.1 初步設計階段

依據實際情況確定初步方案。確定站房的冷熱源方式和候車大廳、辦公用房等獨立的空氣調節、采暖系統形式；明確通風方式，如變電所通風、衛生間通風、設備用房通風等。

5.2 施工圖階段

（1）計算空調冷熱負荷。基于各項參數需求選擇合適的設備。計算空調的冷熱負荷時，為保證計算結果的準確性，滿足高效性要求，使用負荷計算軟件，結合冷負荷系數法、諧波法等方法。在設備選型方面，著重考慮風機、末端空調設備、水泵、空氣源熱泵機組選型等。

（2）圖紙繪制。圖紙是正式施工的重要引導，包含各層空調、采暖、通風平面圖和水泵機房平面圖、水泵機房水系統圖、空調水系統原理圖、空調機房剖面圖等，要求各類圖紙均具有合理性。需要確定設備材料表、安裝明細表等內容，展示具體的使用設備情況。

6 BIM技術在站房暖通設計中的具體應用

6.1 應用原則

BIM技術是站房暖通設計的關鍵技術，應用中需注意預設、施工、運行時BIM模型與信息的傳遞，各主體引入BIM模型時所需各異，模型與取得信息的困難不同，可能影響非幾何信息的傳遞，需要提升BIM技術信息的傳遞有效性。

需規劃BIM應用價值，細分至設計、施工、運營各階段，明確BIM技術在各階段的應用價值，在此基礎上開展設計工作，彰顯BIM技術的應用價值。

6.2 BIM技術的應用實踐

Revit設計時需確定必要的輸入條件，如軸網及項目坐標，建筑、結構可鏈接的設計文件；確定適宜的機械設備族庫，確保管線和設備能夠穩定連接；確定項目樣板文件，將系統單獨展示，直觀呈現信息，為排版出圖提供重要的依據。

局部管線如圖1所示。局部匯總如圖2所示。

圖1 局部管線

圖2 局部匯總

（1）應用BIM技術的準備工作。

站房暖通系統復雜、管線繁多，主要包括車站公共區通風空調系統風管、車站設備管理用房通風空調系統風管、防排煙系統風管、冷凍水管、冷凝水管、冷媒管等，管道線匯聚一處，直接導致機房、走廊和房間管道繁雜，各個線路互相交叉和重疊。使用傳統CAD二維設計的過程中，通常只對平面中的大致排列布局和位置進行分析，可能使施工環節發生多次管道線路互相碰撞、穿梁。

對BIM技術的合理應用有助于對管道在各個位置的整體排列布局進行分析，考慮設備和管道的具體運行情況，滿足設計的要求，節省空間，確保性能，為施工提供便利[1]。暖通專業BIM設計過程中，需要確定與建筑、結構相鏈接的預設內容、工程坐標等；完備的設施族庫，恰當的機械設施族庫有益于更好地將設施與管線開展連接；合適的項目樣板文件，符合項目需求的樣板文件可以提高設計效率，為后期工作夯實基礎。

（2）BIM技術應用。

①平面圖繪制。對建筑區域進行合理劃分，明確管線系統種類，根據管道特性完成對應類型管道的繪制工作，建立各個系統的過濾器，完成管道與空調器、風機、冷水機組、水泵等設備及閥門的連接。設備區內走道和環控機房的風管線較復雜，繪制時需要密切觀察管線碰撞情況，使用BIM可視化技術認真觀察三維視圖旋轉情況。根據過濾條件設置自動化檢測，檢測相應類型的碰撞。風系統繪制時應注意風口、閥門、設備、彎頭、三通、堵頭等構件與風管的連接情況，保證系統連接完整，進行系統完整性檢查，完整的系統模型可以進行水力計算，優化系統設計方案。

②剖面圖、系統圖繪制。與傳統CAD技術相比，剖面圖和系統圖的繪制更加簡便，根據需要確定剖面位置，直接形成相應的剖面圖，系統圖可以根據視圖設置自動生成，提高設計效率[2]。

③設備材料表統計。站房工程較為龐大和復雜，在實際施工作業時會獲得許多相關參數信息，有效運用BIM技術將超越原有數據統計方式，在創建信息模塊下極快生成設備參數表，自動統計使用材料、閥門數量和管道長度等。

④布局出圖。基于模型文件生成相應圖紙，包括平面圖、剖面圖、立面圖、局部放大圖、詳圖、明細表、圖紙目錄等，圖紙內容與模型文件相互關聯，可以在Revit軟件中直接批量導出PDF圖紙。

（3）BIM技術在圖紙繪制中的應用。

圖紙繪制是預設暖通空調的必要步驟，設計師需要預設空調機組的運行工序和空調的水泵，繪制難度較高，可以引入BIM技術配合圖紙繪制。繪制圖紙時，設計師可以依據BIM模型的數據庫數據，咨詢預制暖通空調參數及相關機能的原件，有效推進圖紙繪制進程。繪制時，設計師應依據預設要求采用BIM技術對預設模型進行調整，提高預設的精確性和恰當性。設計師可以在開展設計模型檢測時，利用BIM技術有效檢測模型的任意剖面，及時察覺設計作業中存在的問題，在探究、發現原因的基礎上及時解決問題，避免施工進程中出現相似問題，推進工程開展。

（4）BIM技術在方案輔助設計中的應用。

方案輔助設計時，在預設進程中引入BIM技術可以提高方案實施的可能性。設計師開展設計時，應依據預設內容結合BIM技術架構三維立體參照模型，對各個方案開展交叉對比，確定預設方案的優點、缺點，選取可行性高且成本效益的預設方案；考慮相關預設方案時，設計師應將建筑所在地域的狀態、地理環境和氣象要素等考慮在內。這些要素均會影響暖通空調的預設，設計師應將所有影響要素開展綜合分析，得到最優化的預設方案。

（5）BIM技術在計算機輔助設計中的應用。

BIM技術被廣泛引入暖通空調預設進程中，能夠被引入冷熱源預設、圖紙繪制及方案輔助預設作業中，能夠與計算機輔助預設相配合。設計師將CDF軟件引入作業，對建筑布局、實地狀況和空調建構等各部分開展模擬，從而推進相關預設作業進程；設計師應充分考慮暖通空調的預設要旨，引入BIM技術使空調預設達到更優化，保障主要性能房間，能夠更好地取暖和通風，減小空調損耗，可以滿足所有者對通風和取暖的預設要求。設計師引入BIM技術對季節變化時空調的動態負荷狀況開展預測，能夠在掌控空調負荷的情況下更好地開展預設，增效空調運作的有效性，降低能源消耗及浪費。

6.3 BIM技術在站房暖通設計中的應用優勢

（1）可視化。BIM模型和現場管線布置可以實現一一對應的效果，將暖通系統的管線及設備布置情況完全顯示，對順利開展施工具有重要的指導作用。BIM模型能夠通過橫縱剖面甚至三維視圖全面顯示管線及設備布置。

（2）管線優化。設計人員整合模型時，實現對整體模型的平行協調，利用碰撞檢測功能。通過檢測的詳細報告發現視覺上難以發現的問題，如互相碰撞及干涉問題，完成管線的優化。

（3）協同設計。與傳統設計模式對比，BIM模型能夠整合全部信息，進行信息讀取，對設計人員的修改進行有效觀察，簡化使各專業間的配合工作模式，提高有效性和聯動性，協同設計效果明顯。

（4）工程量統計。針對傳統設計方式，工程量統計需要根據二維圖紙進行設備、部件和管道配件的計數，將其分類，在表格中統計。通過BIM設計能夠實現對各設備構件的自動統計，形成完整的統計報表，提高工作效率。

7 結語

綜上所述，站房工程建設中，硬件設備及管線類型豐富、數量多，必須合理設計。BIM技術能夠解決傳統設計方式存在的效率低、準確性不足、不全面等問題，顯著提高前期設計水平，從源頭上發現問題并高效解決，為后續工作的開展鋪設良好的條件。