建筑暖通空調系統節能中BIM技術應用對策分析

李茜

摘 要：在建筑工程設計中，暖通空調系統是保證室內環境溫度穩定的重要基礎，可以更好地保障居民生活質量。由于暖通空調系統能耗占比較大，在前期規劃設計時必須重視布線、負荷等問題，借助BIM等先進技術輔助暖通空調工程的開展，合理兼顧系統節能和線路布設等需求，不斷推動建筑工程現代化發展。因此，本文將系統性介紹建筑暖通空調系統節能特點，結合BIM技術的優勢，詳細分析該技術在建筑暖通空調系統中的具體實踐應用。

關鍵詞：建筑暖通；空調系統；節能；BIM技術；應用對策

1 前言

隨著建筑工程行業的快速擴張，工程企業也更關注其綠色環保性，針對建筑中能耗偏高的暖通空調系統，通過優化設計的方式綜合考慮通風、供暖、空調等方面需求，確保其設備選用和線路布設的合理性，不斷提升建筑工程的節能水平。BIM技術在建工設計中的實踐應用具有優勢，可以更好地實現二維到三維的圖像轉換，將室內各個線路布設進行綜合規劃，有效減少了碰撞概率，為后續施工實操形成了有效參考，對保障建設效率、優化工期進度和提升節能效果等具有重要意義。

2 BIM技術在建筑暖通空調系統中應用意義分析

2.1 BIM技術的特點

在建筑工程中，由于暖通空調系統的能耗明顯偏高，在利用BIM技術進行節能設計時必須考慮到實踐應用環節，有效控制暖通空調系統運行帶來的溫室效應、環境污染等情況。在建筑暖通空調系統設計過程中，利用BIM技術進行優化設計時，應充分借助數據集成應用的特點來進行優化，技術人員可提前進行系統運行的模擬分析，通過BIM系統精密可靠的數據監測，了解暖通空調的能耗負荷情況，有針對性地進行節能設計，可以更好地提升方案的科學性與可信性，并綜合考慮到暖通空調系統中相關的其他數據影響，充分發揮出BIM系統中信息共享技術優勢[1]。

2.2 BIM技術的意義

BIM技術對于提升建筑暖通空調系統的節能特性具有重要意義，其數據庫十分龐大，可以詳細記錄每個零件、設備的實際參數和結構尺寸等，通過詳盡的模擬和3D轉化來進行方案驗證，并與后續的施工建設等充分結合。技術人員在對設計方案進行優化調整時會更有方向性，不斷提升暖通空調設計的科學性與可行性。另外，在實際應用BIM技術過程中，設計人員可以利用計算機系統來進行設計方案的對比分析，通過更換管線布設、設備參數等來記錄其模擬應用的參數值，以更加直觀的數字來分析暖通空調的設計節能效果，其計算精度具有更高的信度，且在數據庫分析應用中更好地考慮到了信息的關聯影響問題，有效發揮出了BIM技術中5D數據庫的優勢性。

3 BIM技術在建筑暖通空調系統中的應用實踐分析

3.1重視負荷計算

不同面積、使用功能的建筑物，在進行暖通空調系統設計中的側重點和管線分布方式等都存在很大差別，設計人員在實際工作過程中必須結合建筑實況來進行其冷熱負荷計算，并有針對性地對其進行節能優化。以某棟6層建筑的暖通空調設計為例進行分析，其中的-1層主要為車庫，地面以上的6層以居住和辦公為主。該建筑的冷熱源設計采用2臺額定制冷量為288kW的地源熱泵機組，在換熱器系統的設計上以地埋U型管進行換熱，總數量約為140個[2]。建筑物內系統可根據建筑的特點和使用功能進行靈活選擇末端空調系統形式。地源熱泵機組的全年釋熱量與釋冷量基本相同，應用優勢較為突出，不會加重室外環境的溫室效應和臭氧層破壞問題。

3.2優化設計表達

BIM技術在進行建筑暖通空調系統設計過程中，主要利用三維模擬、圖像渲染、管線投影等不同的形式來進行繪制，其形成的圖像標識和表達會更加精確，可以有效規避在二維圖像設計過程中產生的線路重疊問題。在暖通空調的設計圖像繪制當中，BIM系統會自動對不同的管道、線路等進行自動定位跟蹤，充分考慮到不同設備之間的投影圖像關系，設計人員在進行其相對位置、尺寸結構等信息的分析過程中會更加清晰明確。如在地源熱泵的設計當中，機房中不同設備管道的相關信息可以提前進行三維模擬展示，這種設計思路的應用優勢更加突出。另外，在BIM系統設計圖像當中，可以加載一些文字相關的信息，通過備注的形式來予以補充說明，技術人員只需要進行點擊就能夠同時獲取，為后續技術交底工作提供了極大的便利。

3.3綜合管線布設

針對6層建筑而言，在進行暖通空調系統的管路設計時，線路較為復雜，必須保證線路之間不會產生干擾和影響，不斷提升系統運行的可靠性[3]。在利用BIM技術進行線路布設的過程中，系統能夠實現相關管路的可視性轉換，設計人員能夠直接根據當前建筑的室內空間結構來進行線路布設，其規劃的科學性和精確性有了更好的保障。在線路布設完成后，BIM系統還可以根據不同管道線路的顏色來進行功能上的區分，自動進行碰撞測試來規避設計矛盾，在工作效率和信度上有了明顯提升。

3.4加強空間利用

針對不同面積的室內空間，在進行暖通空調管線、設備的布設規劃過程中，所選擇的工藝技術、設計思路等有著很大的差別，技術人員可以利用BIM技術來完成設計，并提前考慮到在施工實操做成的預留空間，不斷加強設計優化工作，避免由于方案不合理造成建設實施時的返工、延誤等問題。設計人員在進行狹窄區域的規劃布設當中，應當提前考慮到空調設備、管道的尺寸問題，可以利用BIM技術當中的可視化模擬技術來進行綜合分析，針對一些大尺寸設備也可考慮通過調整其安裝角度等方式進行優化，確保設計方案中標注的各項設備尺寸與實際吻合度更高，提高對狹窄空間的實際利用率。

3.5提升設計效率

為更好地提升設計人員的工作效率，在利用BIM技術的過程中，必須提前做好設計工作的流程優化處理。特別是在面對大體量的建筑工程參數時，應盡可能保證信息的標準性，使其在進行交叉結構的設計過程中可以更具綜合性，提升布線規劃的合理性。建筑暖通空調系統設計工作和其他環節的設計、施工建設等之間有十分密切的聯系，通過完善工序流程可以更好地建立這種合作設計的理念，有效減少工作量，不斷提升圖像繪制工作效率。

3.6提供修改便利

建筑暖通空調系統設計中，為保證方案的合理性，需要嘗試調整部分設備的實際工作參數以達到經濟節能的要求。在BIM系統中，設計人員可以通過自動化的方式來進行不同的線條規劃，完成建筑中不同的暖通空調管道設計，在進行修改調整時，能夠通過局部更換的方式進行最終的參數模擬和對比，在提升設計工作效率和合理性的同時，更有利于進行快速修改調整，對設計人員的工作開展而言具有較強的便利性。在BIM的圖像中，可視化和信息化的技術優勢使得各個施工環節之間的協作性有了明顯的增強，在進行對比分析時的綜合性也有所提升，設計方案更加直觀可靠。

4 BIM技術在建筑暖通空調系統節能設計中的應用實例

為了詳細闡述BIM技術在建筑暖通空調系統節能設計中所發揮的重要作用，這里以某展業CBD大型綜合建筑為例，該建筑位于長春市，占地面積54927.69㎡，建筑內部包括室內步行街、超市、健身房、購物區、影院等區域。為了提升顧客的購物、休閑體驗，該建筑物在設計時對于建筑物室內溫度的要求較為嚴格。

這種背景下，研究人員基于BIM技術，嘗試在滿足建筑物通風供暖需求的前提下，對其暖通空調系統設計方案進行優化。考慮到該建筑物所在地氣候特點（該地區處于Ⅰ類氣候區，嚴寒C區），將當地近幾年氣候變化數據以及建筑物基礎參數導入BIM模型，模擬建筑物投入使用后暖通空調系統能耗情況。由于該建筑物為商業建筑，全年365天保持運行狀態，5月15日至10月31日為制冷期，其余時間為制熱期。暖通空調系統運行時間為9：00-21：00。該建筑物體量龐大，為提高設計效率，以人流量最多的2F作為研究對象，分析該建筑物2F暖通空調系統能耗情況（詳見表1）。

根據表1中的各項指標，研究人員設計了兩種暖通空調系統節能設計方案，兩套系統均為變風量系統，通過調整室內送風量改變室內溫度。

方案一：5月15日至10月31日，使用“冷卻塔+冷水機組”組合為建筑物室內供冷，冬季時采用熱水鍋爐為室內供熱，系統末端循環使用變風量系統，該方案的優勢在于設計較為靈活，能夠滿足該建筑物對于室內溫度的實時調節要求，提升室內空間舒適性。在節能方面，該方案使用串并聯風機機組，有效收集余熱，搭配夜間回退模式降低暖通空調系統能耗總量。2F終端單元運用加熱線圈，為暖通系統覆蓋的邊緣區域以及各個供熱通風死角提供額外的熱量，進一步提升室內空間舒適性。

方案二：該方案制冷方式與方案一保持一致，冬季利用熱水鍋爐作為主要熱源，在暖通空調系統末端使用變風量再熱系統，搭配混冷冷卻梁。該方案的特點在于額外加裝一臺空氣處理裝置，該裝置內部安裝了帶有旁路阻尼器和熱水盤管的冷水盎管。實際使用過程中，利用旁路阻尼器降低風扇轉速，確保空氣處理器能夠為冷卻梁提供一次空氣。研究人員利用BIM技術計算出空氣處理器一次空氣（f）降低率為0.6icfm/ft（0.28L[sm]），在確保供熱效果符合設計要求的前提下，將通風量降低至暖通空調系統最小通風量。一方面通過降低通風量達到節能降耗目標，另一方面提高室內空氣置換效率，提高室內空氣質量，一舉多得。

兩種方案均可以起到節能降耗的作用，為了進一步印證兩種方案節能效果，研究人員將兩種方案導入BIM模型，觀察模擬實驗中兩種方案的使用運行效果（詳見表2）。

綜合考慮能耗總量、費用以及二氧化碳排放量等指標，方案二的節能減排效果優于方案一，因此該項目采用方案二作為空調暖通系統節能設計方案。

5結論

綜上所述，BIM技術可以更好地優化建筑暖通空調系統的設計表達，圖示數據更加精細，包括尺寸、位置和設備型號等都能夠通過三維視覺來進行繪制和標注，工作效率明顯提升，為后續圖示修改、技術交底等提供了良好支持。在進行建筑暖通空調系統的綜合布線工作時，可以結合不同建筑結構內部的空間和暖通設備的尺寸進行合理優化，結合大體量的建工數據進行合理布設，不斷提升其空間利用效率，嘗試對比不同的布置方案來尋找最優解，不斷提升暖通空調工作的精細度。

參考文獻

[1]王偉東.淺談幾種助力碳達峰、碳中和的暖通空調節能系統解決方案[J].機電信息，2022（20）：52-54.

[2]江浩.暖通空調系統群智能協調優化方法與節能控制策略研究[J].中國設備工程，2022（18）：89-91.

[3]湯小亮，易繼鋒，等.網安基地展示中心暖通空調系統綠色設計及節能減排分析[J].暖通空調，2022，52（07）：74-78.