BIM技術(shù)在暖通施工中的應(yīng)用

田延鵬

（山西八建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

BIM 技術(shù)即建筑信息模型，是應(yīng)現(xiàn)代建筑和信息技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展衍生而來的一項(xiàng)技術(shù)，在建筑行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用，在提升建筑施工效率和質(zhì)量方面有著不可忽視的作用。在暖通施工中，通過收集工程項(xiàng)目各類數(shù)信息，積極優(yōu)化模型設(shè)計(jì)，通過BIM 技術(shù)有效應(yīng)用，可以有效提升工程設(shè)計(jì)和施工階段數(shù)字化水平。同時(shí)，BIM技術(shù)應(yīng)用到暖通施工中，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)信息庫和三維建筑信息模型等工具優(yōu)勢(shì)，直觀呈現(xiàn)施工安裝流程，在精簡施工流程的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息共建共享，有效減少不必要的資源浪費(fèi)，打造高質(zhì)量的工程項(xiàng)目。

1 BIM 技術(shù)概述

BIM 技術(shù)是通過收集工程項(xiàng)目各類信息數(shù)據(jù)，通過整合建立三維信息模型。在暖通施工中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目相關(guān)數(shù)據(jù)全方位收集，建模后模擬施工情況，更加直觀地了解施工過程以及可能出現(xiàn)的問題，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決潛在不足，提升全過程管理水平。BIM 技術(shù)最初誕生于國外，目前已經(jīng)在發(fā)達(dá)國家得到了廣泛應(yīng)用，但在國內(nèi)的暖通施工中應(yīng)用水平還有所欠缺，未能充分發(fā)揮BIM 技術(shù)積極效應(yīng)，最終成果同預(yù)期存在偏差。此種情況下，則需要施工單位積極提升BIM 技術(shù)的應(yīng)用水平，總結(jié)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，在契合企業(yè)實(shí)際情況基礎(chǔ)上更加合理地應(yīng)用BIM 技術(shù)到實(shí)處[1]。

在暖通工程設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)方式主要是通過實(shí)地勘察收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，由轉(zhuǎn)熱源分別繪制通風(fēng)空調(diào)、電氣和給排水等設(shè)計(jì)圖紙，設(shè)計(jì)過于零散，缺乏整體性。施工圖更多起到呈現(xiàn)管線分布情況的作用，一旦現(xiàn)場出現(xiàn)管線沖突問題，并不能提供有效指導(dǎo)。所以，出現(xiàn)此類情況通常需要重復(fù)設(shè)計(jì)，然后確定不同管線位置，繪制局部剖面圖。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式局限性較大，耗時(shí)耗力，而且容易返工，增加施工成本，影響到工程整體效益。因此，新時(shí)期積極引用BIM 技術(shù)到暖通施工中是必然選擇。

2 暖通施工中BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

BIM 技術(shù)在暖通施工中應(yīng)用有著極其突出的優(yōu)勢(shì)，具體如下。

（1）直接呈現(xiàn)施工活動(dòng)。暖通施工中合理化運(yùn)用BIM 技術(shù)，將收集的工程項(xiàng)目各類信息整合處理，建立三維信息模型，將施工項(xiàng)目更加直觀化的呈現(xiàn)。工作人員基于施工管線建模，更加直觀、形象地去了解暖通空調(diào)設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用效果，并通過模擬碰撞實(shí)驗(yàn)方式來檢查與校核，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中潛在不足，第一時(shí)間改進(jìn)[2]。另外，工作人員還可以通過模型來深刻了解交叉和連接形式，掌握施工各節(jié)點(diǎn)，最大限度規(guī)避重復(fù)施工出現(xiàn)的資源浪費(fèi)問題出現(xiàn)。

（2）縮短工期。BIM 技術(shù)應(yīng)用在暖通空調(diào)施工中，及早發(fā)現(xiàn)施工中的不足問題，精簡施工流程，在縮短工期方面效果顯著。工期和施工質(zhì)量聯(lián)系密切，同時(shí)也會(huì)影響到暖通施工總成本。所以，BIM 技術(shù)有效應(yīng)用背景下，應(yīng)預(yù)先模擬安裝流程，施工中的問題可以直觀呈現(xiàn)，動(dòng)態(tài)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，可以最大限度避免后期施工質(zhì)量安全問題的出現(xiàn)[3]。

（3）降低施工成本。基于BIM 技術(shù)有效應(yīng)用，可以在保證施工質(zhì)量和安全前提下，有效降低施工成本。在暖通施工中，人工成本占比較高，因此在關(guān)注施工質(zhì)量同時(shí)，也要加強(qiáng)施工成本控制，一定程度上增加了施工成本管理難度。采用BIM 技術(shù)，模擬分析可能出現(xiàn)的問題，實(shí)現(xiàn)管線優(yōu)化布局，促進(jìn)人力資源合理化配置利用，減少人工強(qiáng)度和不必要的成本支出，最終實(shí)現(xiàn)降低施工成本的目的[4]。另外，BIM 技術(shù)應(yīng)用還需要專門的軟件支持，處理數(shù)據(jù)和建模，因此要正確看待BIM 技術(shù)和軟件之間的互用關(guān)系，如圖1 所示。

圖1 BIM 的軟件和信息互用關(guān)系

3 暖通施工中BIM 技術(shù)的有效應(yīng)用路徑

3.1 做好前期準(zhǔn)備

暖通空調(diào)施工前，工作人員應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目特性和需求，選擇先進(jìn)且實(shí)用的軟件，使BIM 技術(shù)優(yōu)勢(shì)可以得到最大限度的發(fā)揮。目前暖通施工中常見的軟件有Magi CAD 以及Revit MEP 等，其中Magi CAD 在機(jī)電安裝領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，主要是基于Revit 和CAD 平臺(tái)研發(fā)，軟件專業(yè)性較強(qiáng)，可以為暖通施工提供可靠支持。在三維建模過程中，需要做好數(shù)據(jù)信息的收集、整理和研究，提升建模效果[5]。

3.2 冷熱源和負(fù)荷計(jì)算

隨著建筑工程規(guī)模和數(shù)量的不斷增加，相應(yīng)的對(duì)建筑功能和安全提出了更高的要求。多數(shù)建筑物內(nèi)部會(huì)設(shè)置專門的暖通空調(diào)系統(tǒng)，基于BIM 技術(shù)的應(yīng)用，需要收集數(shù)據(jù)信息，在數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上對(duì)施工區(qū)域合理劃分，依據(jù)結(jié)果進(jìn)行冷熱源配置施工。由于地域條件差異，施工方案也不盡相同。例如，大型公共建筑的暖通空調(diào)施工中，冷熱源布置要充分考慮區(qū)域季節(jié)變化情況，選擇最佳的制冷和采暖方式[6]。負(fù)荷計(jì)算中，則要注重Dest 軟件的有效使用，切實(shí)提升數(shù)據(jù)信息核算準(zhǔn)度和精度。

與此同時(shí)，風(fēng)機(jī)管盤作為暖通空調(diào)不可或缺的設(shè)備，設(shè)計(jì)是否合理，將直接影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通過安裝風(fēng)機(jī)管盤，會(huì)影響到系統(tǒng)排氣量，這就需要做好前期設(shè)計(jì)，加強(qiáng)排氣量控制。多數(shù)國內(nèi)建筑空調(diào)系統(tǒng)是高靜壓送電方式，在系統(tǒng)運(yùn)行中工作率有所不同。而且不同建筑密封性不同，致使空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式存在顯著差異，因此在風(fēng)機(jī)管盤安裝中要適當(dāng)調(diào)整結(jié)構(gòu)長度，以此來提升空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率。

3.3 施工圖紙繪制

在繪制施工圖階段，使用BIM 技術(shù)可以將各階段施工情況模擬呈現(xiàn)，為后續(xù)管線和設(shè)備等安裝活動(dòng)高質(zhì)量展開提供支持。在繪制施工圖時(shí)要量化數(shù)字模型，尤其是要做好設(shè)備和管線安裝模型量化，以及回風(fēng)系統(tǒng)安裝模型量化。發(fā)揮BIM 技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有機(jī)整合施工圖紙相關(guān)專業(yè)內(nèi)容，并借助數(shù)字化可視技術(shù)呈現(xiàn)功能，可以有效提升數(shù)據(jù)信息的處理效率。鑒于此，在施工圖繪制中應(yīng)用BIM 技術(shù)，有助于提升暖通工程設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量。以往的人工描述項(xiàng)目內(nèi)容，并經(jīng)由抽象線條和想象繪制施工圖的方式存在很大的局限性，使用BIM 技術(shù)可以將設(shè)計(jì)和施工人員的思路轉(zhuǎn)化為直觀、可視化的模型，更加直觀地展現(xiàn)暖通工程結(jié)構(gòu)，動(dòng)態(tài)調(diào)整和優(yōu)化施工圖[7]。

3.4 建立數(shù)字信息模型

基于BIM 技術(shù)建立三維信息模型，發(fā)揮技術(shù)可視化優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)來直觀呈現(xiàn)施工安裝流程，有助于建筑信息價(jià)值深層次挖掘和展現(xiàn)。BIM 技術(shù)的數(shù)字化水平較高，建立三維信息模型實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)信息實(shí)施轉(zhuǎn)換，并將施工材料、施工流程和其他施工信息有機(jī)整合在一起。在施工調(diào)整方面，使用BIM 技術(shù)掌握施工過程動(dòng)態(tài)變化情況，全方位把控暖通空調(diào)施工質(zhì)量和進(jìn)度；施工管理過程中，使用BIM 技術(shù)來快速處理項(xiàng)目信息，為后續(xù)的工程管理提供支持[8]。

在暖通空調(diào)維信息模型上，調(diào)整管道和通風(fēng)管網(wǎng)，生成三維模型。在模型上直接調(diào)整模型構(gòu)件，或是在剖面圖和平面圖上修改信息。修改任意元素，三維模型其他對(duì)應(yīng)元素也將同步調(diào)整，可以有效規(guī)避設(shè)計(jì)錯(cuò)漏，減少后期設(shè)計(jì)變更概率，提升設(shè)計(jì)圖紙合理性和準(zhǔn)確性。基于Revit MEP 軟件生成模型視圖和構(gòu)件明細(xì)表，并做好文檔信息的更新和保存[9]。另外，使用BIM 技術(shù)，基于專業(yè)軟件中的方程式來計(jì)算通風(fēng)量和損失量，確定管線布設(shè)規(guī)格，減少后期數(shù)據(jù)計(jì)算量。

暖通空調(diào)工程中應(yīng)用BIM 技術(shù)，可以建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，將構(gòu)件相關(guān)數(shù)據(jù)信息存放其中，實(shí)現(xiàn)信息集成化管理。即便不同軟件數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)有所差異，但BIM 暖通數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息，能夠在其他專業(yè)領(lǐng)域中有效利用。但數(shù)據(jù)庫建設(shè)中明確注意要點(diǎn)：①存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中的建筑信息模型，集合了工程項(xiàng)目全生命周期所有信息，在工程設(shè)計(jì)、施工和管理階段均可以取用數(shù)據(jù)庫信息，高效完成工作。②數(shù)據(jù)庫并非是只存儲(chǔ)一個(gè)建筑信息模型，可以包含多個(gè)項(xiàng)目模型，通過文件單位存儲(chǔ)，使用BIM 技術(shù)會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)信息，通過數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)多個(gè)建筑項(xiàng)目信息模型，可以解決數(shù)據(jù)量大、文件讀取煩瑣和無法共享的問題。③依據(jù)相應(yīng)規(guī)范，選擇合適的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)形式，數(shù)據(jù)格式和規(guī)范不統(tǒng)一，后期可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況。

3.5 管線綜合繪圖和優(yōu)化設(shè)計(jì)

基于Navisworks 軟件碰撞檢測，發(fā)揮BIM 技術(shù)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化改良。保留本專業(yè)模型，導(dǎo)出文件NWC 格式輸入Navisworks 軟件中，整合成一個(gè)文件。基于BIM 技術(shù)的實(shí)時(shí)漫游功能掌握暖通項(xiàng)目結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，并檢驗(yàn)管線、梁柱、建筑凈高等參數(shù)規(guī)格等情況，如圖2 所示。將碰撞檢測的各項(xiàng)問題分類匯總，生成專門分類表，仔細(xì)分析后做好數(shù)據(jù)記錄，自動(dòng)化生成碰撞報(bào)告。基于碰撞報(bào)告來呈現(xiàn)碰撞位置和圖片，便于及時(shí)找到不足點(diǎn)優(yōu)化改良。暖通空調(diào)管線綜合布置后，由專人進(jìn)行檢查不足，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型進(jìn)一步優(yōu)化改良。

圖2 BIM 技術(shù)模擬暖通空調(diào)施工

3.6 施工過程模擬，各環(huán)節(jié)協(xié)同作業(yè)

在設(shè)計(jì)方案調(diào)整優(yōu)化后，為了規(guī)避各專業(yè)矛盾沖突，應(yīng)提前編制合理的施工進(jìn)度計(jì)劃，并且與三維信息模型關(guān)聯(lián)，協(xié)同作業(yè)下來有效把控施工進(jìn)度，將其控制在施工工期范圍內(nèi)，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決干擾施工進(jìn)度的因素，協(xié)同整改。通過合理化運(yùn)用三維掃描技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)建筑物空間外形和結(jié)構(gòu)信息掃描，獲得空間坐標(biāo)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，支持建筑信息模型建立。三維掃描技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)無損測量，不需要接觸實(shí)物即可快速獲取信息。另外，可以自動(dòng)化形成施工資源曲線，了解暖通施工動(dòng)態(tài)變化情況，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)精細(xì)化管理。

3.7 設(shè)計(jì)成果展示

基于BIM 技術(shù)進(jìn)行暖通施工，可以將暖通工程結(jié)構(gòu)、材料選用和管線布設(shè)等方面直觀呈現(xiàn)。在成果展示中，充分掌握暖通空調(diào)具體施工情況，針對(duì)性整改，查缺補(bǔ)漏，針對(duì)性消除設(shè)計(jì)中的問題，盡可能降低后期返工概率，將施工成本控制在合理范圍內(nèi)。

3.8 做好流程管控

為了確保暖通施工中BIM 技術(shù)積極效應(yīng)充分發(fā)揮，應(yīng)該加強(qiáng)施工流程全方位管控。在準(zhǔn)備工作后，使用BIM 技術(shù)指導(dǎo)后續(xù)暖通施工和安裝，建模后仔細(xì)復(fù)核水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)和排水管道系統(tǒng)等，并做好數(shù)據(jù)信息的分類匯總。建模過程中，基于三維信息模型綜合分析，對(duì)暖通空調(diào)系統(tǒng)針對(duì)性優(yōu)化。BIM 技術(shù)操作流程復(fù)雜，在建立模型時(shí)對(duì)于工作人員的專業(yè)能力要求較高，因此也要積極組織設(shè)計(jì)人員、管理人員和施工人員參加專業(yè)培訓(xùn)，加深BIM 技術(shù)認(rèn)知和了解，依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和流程要求規(guī)范化施工。同時(shí)，暖通空調(diào)設(shè)計(jì)施工中，應(yīng)綜合分析能源、環(huán)境等問題，推動(dòng)能源化軟件和節(jié)能軟件集成優(yōu)化。此外，加強(qiáng)動(dòng)態(tài)負(fù)荷計(jì)算，優(yōu)化性能設(shè)計(jì)，并協(xié)調(diào)各方充分掌握施工流程，獲取相較于全面的數(shù)據(jù)信息，為提升暖通施工效率和質(zhì)量提供堅(jiān)實(shí)保障。

4 結(jié)語

綜上所述，暖通空調(diào)施工涉及諸多內(nèi)容，為了提升施工質(zhì)量，應(yīng)積極應(yīng)用BIM 技術(shù)到實(shí)處，改善傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工模式的欠缺不足，優(yōu)化施工流程，模擬施工呈現(xiàn)其中不足，以便第一時(shí)間優(yōu)化改進(jìn)，促進(jìn)暖通施工效率和質(zhì)量的有效提升。