關于建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中BIM技術應用對策

李 俊

浙江保利城市發(fā)展有限公司 浙江 杭州 310000

伴隨綠色環(huán)保意識的強化，建筑行業(yè)在高速擴張過程中，愈發(fā)關注對暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能設計進行優(yōu)化，綜合性考量建筑在供暖、通風和空調等方面的節(jié)能需要，以結構簡單、低噪音運行、風量大的暖通空調系統(tǒng)，保證設備選用和線路敷設的安全度與合理性。持續(xù)提升建筑能效智慧化節(jié)約水平，建設綠色建筑。BIM技術在建筑工程設計領域的應用具備多方優(yōu)勢，能夠在規(guī)劃、設計、施工和運維等不同階段，提供實施有效信息，促使圖像更加精準可靠地實現(xiàn)二維到三維的轉換，清晰可見各專業(yè)模型的管線綜合布設狀態(tài)，減少模型間的碰撞， 提高協(xié)同設計質量，對工期優(yōu)化、進度提升、系統(tǒng)節(jié)能來講意義重大。

1 BIM技術在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中的應用優(yōu)勢

1.1 優(yōu)化設計過程的可視化效果

BIM可視化在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中的應用，能夠與構件形成帶有互動性、反饋性的直觀可視效應，提升各專業(yè)間的協(xié)調性。為最佳表現(xiàn)出各專業(yè)空間的立體關系，可以運用BIM可視化，對建筑暖通空調系統(tǒng)設備和管道的碰撞進行三維可視化建模，制定出防火分區(qū)及設備布局的直觀規(guī)劃方案，同時依靠三維可視化建模，滿足建筑暖通空調系統(tǒng)主要設備配置與梁間的協(xié)調和空隙需要[1]。

BIM技術可視化交底，通過可視化與智能化應用，為建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能設計模型的可視化提供最佳視覺設計角度，支持建筑全生命周期內的仿真分析。在設計過程中，BIM技術通過分析即將產(chǎn)生的實際需求，設計建筑TSI太陽輻照度、系統(tǒng)節(jié)能控制、熱傳導工藝參數(shù)等方面的模擬方案，上述設計處于指定實施階段展開，需要根據(jù)現(xiàn)場實際，為建筑施工提供第一手數(shù)據(jù)，繼而為建筑施工階段，整合三維模型與項目時程、工程進度，正確開展5D仿真虛擬建造和施工成本監(jiān)控與檢視，通過三維成本預算模擬，為施工過程、工程量的控制提供導引性意見，便于模擬可視化施工過程，為施工組織設計、施工預算、工程管理提供可視化控制決策依據(jù)，確定最終施工方案[2]。

1.2 實現(xiàn)管理過程的數(shù)據(jù)化集成

在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中應用BIM技術，能夠實現(xiàn)管理過程的數(shù)據(jù)化集成，可以將項目管理所產(chǎn)生的全部數(shù)據(jù)進行有效存儲，繼而精準完成模擬與運算，對信息化和集成化管理數(shù)據(jù)來講，可以在BIM所建立的模型中，協(xié)同修改數(shù)據(jù)，促使關聯(lián)數(shù)據(jù)變化，產(chǎn)生直觀、清晰地效果。與此同時，借助BIM技術模型，可以在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能項目中通過厘米級定位，高速完成金額與數(shù)量的計算，仿真模擬分析建筑效能BPA分析。同時，依靠聲學仿真模擬軟件，通過對建筑室內音效、音質進行精細化計算,得出建筑室內等聲場云圖和聲線，判斷指向性數(shù)據(jù)結果是否滿足節(jié)能設計的設定效果，產(chǎn)生符合環(huán)境效益的最佳設計方案。在BIM技術參與的建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能項目中，管理過程的顆粒度更加細致，便于展開可持續(xù)的高精度控制[3]。

1.3 深化模型設計的協(xié)同化進度

BIM技術在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中的應用，能夠自設計階段即開始深化模型設計的協(xié)同化進度，在模型建立的同時，及時發(fā)現(xiàn)圖紙中的設計缺陷和設計問題。依靠BIM技術提供的建筑信息化模型，可以在創(chuàng)建插入函數(shù)的過程中高效解決問題，整合各專業(yè)模型，完成模型與機電模型鏈接，通過協(xié)同檢查準確發(fā)現(xiàn)交叉作業(yè)中的碰撞問題，協(xié)調并形成具有針對性的優(yōu)化方案，快速提升作業(yè)效率。通過構建暖通空調系統(tǒng)立體三維模型優(yōu)化系統(tǒng)規(guī)劃管理設計，能夠在二維平面向三維立體的轉變過程中，清晰地觀察出模型變化，加快暖通空調系統(tǒng)參數(shù)調試進度，自動化生成新施工圖和施工過程，降低暖通空調系統(tǒng)項目的繪圖工作量，針對有可能產(chǎn)生的事故，提前制定出應急預案[4]。

2 建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中BIM技術應用價值

BIM技術是以模型為基礎的多專業(yè)協(xié)同應用技術，對信息數(shù)據(jù)的時間跨度、數(shù)據(jù)載量和質量的要求遠遠高于以往的技術應用，鑒于此，需要通過嚴格、明確的數(shù)據(jù)信息聯(lián)通模型匹配過程，準確分析BIM數(shù)據(jù)信息的流通與分享方式。暖通空調系統(tǒng)工程對建筑節(jié)能效果能夠產(chǎn)生深遠的影響，可以迅速提升暖通空調系統(tǒng)的設計品質。BIM技術的信息模型數(shù)據(jù)庫，能夠詳細記載暖通空調系統(tǒng)設備零件參數(shù)與系統(tǒng)結構尺寸等關鍵信息，通過模擬與轉化手段驗證設計方案可行性，為施工提供技術應用方案。在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中應用BIM技術的信息模型數(shù)據(jù)庫，能夠為深化暖通空調系統(tǒng)提供全新技術路徑，可通過信息、視圖，對系統(tǒng)模型進行指向性優(yōu)化調整，暖通空調系統(tǒng)工程設計具可行性和經(jīng)濟性[5]。

在實際應用BIM技術過程中，可以利用電子計算機系統(tǒng)對比分析暖通空調系統(tǒng)的前、后設計方案，通過REVIT、NAVIS WORKS軟件與管線布置綜合平衡技術，觀察管線布設、系統(tǒng)設備參數(shù)模擬應用的參數(shù)信息，直觀分析暖通空調系統(tǒng)的設計效果，是否產(chǎn)生對應的節(jié)能作用。在計算暖通空調系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫應用精度過程中，可以利用BIM技術，全流程考量GBXML、IFC、DWG及其他數(shù)據(jù)格式的關聯(lián)影響，有效釋放BIM技術5D數(shù)據(jù)庫在模擬過程的優(yōu)勢，建立可以廣泛使用的BIM技術5D操作流程。為得出最佳建筑暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能設計模型，需要在優(yōu)化系統(tǒng)節(jié)能性能的基礎上，完成系統(tǒng)設計，利用BIM技術模型調整核心BIM建模平臺與技術應用平臺的變化，在建模和應用間建立起高速交互關系。基于BIM技術模擬分析建筑能耗分析，得出建筑熱工性能、照明系統(tǒng)及暖通空調系統(tǒng)的的能耗數(shù)據(jù)，將優(yōu)化信息反饋到BIM核心建模軟件，指導BIM模型做好時間分配、調整設計協(xié)調流程，形成完整的BIM模型后，與全生命周期各階段共享建筑能耗仿真模擬數(shù)據(jù)，建立節(jié)能性能較高的暖通空調系統(tǒng)[6]。

3 建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中BIM技術應用對策

3.1 搜集暖通空調數(shù)據(jù)

搜集暖通空調數(shù)據(jù)是促使BIM技術在暖通空調系統(tǒng)節(jié)能設計中深度發(fā)揮應用效果的必要對策。在搜集數(shù)據(jù)過程中，需要對暖通空調系統(tǒng)設備的零部件規(guī)格、尺寸、結構參數(shù)進行全方位了解，將數(shù)據(jù)錄入到BIM模型中，建構完整的5D數(shù)據(jù)庫體系，推動BIM模型在設計和運算過程中，降低設計偏差和失誤。在搜集暖通空調數(shù)據(jù)過程中，需要注意數(shù)據(jù)的篩選和剔除，避免降低數(shù)據(jù)實際應用價值。另外，由于暖通空調系統(tǒng)主要的應用功能需要在建筑工程項目結構研究中才能加以考慮，因此，還應保障數(shù)據(jù)搜集分析的系統(tǒng)全面性。建筑的暖通空調系統(tǒng)并不是對存在的單一系統(tǒng)，不僅要將重點放在針對于暖通空調建筑設計及其相關的每一個系統(tǒng)構成中，在搜集整理數(shù)據(jù)過程中，還應綜合考慮到關聯(lián)暖通空調系統(tǒng)的其他建筑結構和系統(tǒng)，進行全面細致的分析和掌控，結合設計和安裝的科學技術，為BIM設計提供更加詳實、可靠的設計根據(jù)，成功改善中央進氣口以及其他部件的節(jié)能設計方案。只有充分保障暖通空調系統(tǒng)能夠融入到整個建筑結構系統(tǒng)中，才能夠將其積極作用充分發(fā)揮出來，避免在運行過程中出現(xiàn)故障。

3.2 建筑冷熱負荷計算

在以往的暖通設計中，對建筑暖通的冷熱負荷進行計算時，主要依靠的是工作人員根據(jù)建筑空間的布局以及空間的功能在二維圖紙上進行負荷的計算。由于設計人員的精力有限，很容易出現(xiàn)計算上的誤差。應用BIM的最大優(yōu)勢就是可實現(xiàn)建筑暖通方案三維化和可視化。建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能中BIM技術應用，可以通過深度分析數(shù)據(jù)庫信息，準確區(qū)分不同面積下建筑的功能，結合建筑實際設計情況，對暖通空調系統(tǒng)設計中的空調載荷數(shù)值計算，重點考慮到建筑高度增加的前提下，對建筑室外空氣溫度的影響、風速的增加、大窗墻比的玻璃幕墻等問題，便于針對性地開展系統(tǒng)節(jié)能性能的優(yōu)化處理。在設計過程中，工作人員應該根據(jù)當?shù)氐臍夂蚯闆r、工程需求，對冷熱源和管線路由方案做出認真思考。在建筑冷熱負荷計算過程中，可根據(jù)建筑的具體使用能耗，選擇暖通空調系統(tǒng)的末端設計形式，在調整和開發(fā)BIM模型過程中，根據(jù)管線布設方式的差異，促使地源熱泵以機組的形式，完成基本一致的釋熱量、釋冷量。

3.3 流程設計優(yōu)化表達

BIM技術在建筑暖通空調系統(tǒng)節(jié)能設計中，利用3D建模工具、圖形圖像渲染和內置管線投影等形式繪制圖像標識，在流程設計優(yōu)化表達上會更加精確，能夠避免出現(xiàn)交叉重疊的二維管線現(xiàn)信息現(xiàn)象。BIM技術能夠在暖通空調系統(tǒng)的應用中，完善樣板設計文件的管線線型設計、顯示方式呈現(xiàn)和字體、字型等工作內容，糾正樣板設計文件存在的設計誤差，便于在繪制設計圖像過程中，降低作業(yè)難度。為配合快速制、出圖要求，BIM技術通過對系統(tǒng)中不同管線的自動化定位和跟蹤，確定系統(tǒng)設備間的投影關系，進而在分析設備、管道輪廓線或閥門的相對定位、規(guī)格、型號、高度、尺寸和結構信息時，更加明晰、迅速。在繪制設計圖像時，可以通過BIM模型中的線組合，表述和加載相關信息，對設備與管線連接等信息進行數(shù)字或者文字的表達，為后續(xù)技術交底提供便利，最后有效連接暖通空調系統(tǒng)，形成完整個體。在流程設計優(yōu)化表達過程中，線、文字和圖集的抽象性較高，表達涵蓋信息需要通過BIM設計進行繪制表述，通過BIM模型予以直觀、形象的建立[7]。

3.4 管線布設綜合平衡

在建筑暖通工程中，管線布設位居關鍵層面。在此種情況下，在建筑暖通設計中應用BIM技術，可實現(xiàn)對管道的有序分類，加強各工程部門的合作。管線布設綜合平衡策略能夠根據(jù)建筑暖通空調系統(tǒng)的具體建設情況，結合BIM模型進行各專業(yè)管線級設施信息的預裝配，完善節(jié)能設計標準和要求，系統(tǒng)性找出圖紙存在的問題，在進行節(jié)能設計前，快速解決圖紙設計存在的缺陷，減少各專業(yè)管線發(fā)生碰撞、泄漏的可能性，提高協(xié)同設計質量。建筑暖通設計在管線綜合層面應用BIM技術時，需要遵循大口徑管道優(yōu)先原則，將空調排風口、工廠排氣口等空間做出提前預留。通過應用BIM技術，可對管道布置的科學性和合理性進行檢測，并且將相關碰撞測試數(shù)據(jù)導出，進行進一步解析和修正。BIM技術在管線布設過程中的應用，主要依靠可視化轉換完成管線的布設，BIM模型可以根據(jù)建筑結構完成科學、精準的室內空間規(guī)劃。完成管線布設后，模型可以根據(jù)管道及設備的高度、放置情況，減少各專業(yè)管線間的交叉障礙，以顏色區(qū)分管線功能關系、 所在位置、接觸情況，自動進行設計碰撞檢查，避免出現(xiàn)設計矛盾，降低施工風險和施工成本，提高施工質量、效率，保證施工工期[8]。

3.5 室內空間規(guī)劃利用

BIM技術通過高效、迅速的繼承性，聯(lián)通施工數(shù)據(jù)、施工資源和施工動態(tài)，繼而針對不同建筑面積的室內空間，進行暖通空調管線、設備和管道輪廓線或閥門的布設規(guī)劃，利用差異化技術、工藝和設計思路，優(yōu)化空調組裝模式，可以利用BIM模型完成室內空間規(guī)劃利用。在此過程中，需要充分考慮到安裝施工的便捷程度，為實際施工預留出操作空間，通過優(yōu)化節(jié)能設計工作，利用5D數(shù)字化模型，縮短空調風管線路，防止空調產(chǎn)生水垢、氣囊，規(guī)避因為節(jié)能設計方案不成熟、不科學，造成的施工延誤和二次施工等嚴重問題。在規(guī)劃利用室內空間過程中，需要利用BIM模型，全面采集施工信息，充分了解暖通空調系統(tǒng)設備、管道輪廓線或閥門的相對定位、規(guī)格、型號、高度、尺寸和結構信息，利用可視化3D模擬技術等完成施工管理過程的綜合分析，對于較大尺寸的暖通空調系統(tǒng)設備，可以積極調整安裝位置和安裝角度，優(yōu)化節(jié)能設計方案所標注的參數(shù)、尺寸，確保實際安裝的吻合程度合理化，提升建筑結構狹窄空間的有效開發(fā)程度。

4 結束語

綜上所述，BIM（Building Information Modeling，建筑信息化模型）通過REVIT、ENVISIONEER等軟件，提供最直接、最準確的初始三維模型，可以運用超越傳統(tǒng)的視覺設計方式形成建筑可視化，優(yōu)化設計過程的可視化效果。因建筑暖通空調系統(tǒng)能耗占比相對來講較為巨大，因此，在進行節(jié)能規(guī)劃設計前期，需要側重性關注負荷計算、管線布設等時機問題，借助BIM技術等，統(tǒng)籌系統(tǒng)節(jié)能需要，推動建筑暖通空調工程的精細度向好發(fā)展，獲得最優(yōu)節(jié)能設計方案，提高建筑內部空間的實際利用程度。