孙大玮

（安徽地平线建筑设计有限公司，安徽 合肥 230001）

暖通空调作为一种能够对室内环境温湿度进行有效调控的设备，在建筑中的应用越发频繁，现阶段，为了在满足人们对暖通空调使用需要的基础上，保证暖通空调设计效果能够达到相应标准的需要，BIM技术在暖通空调施工过程中得到了广泛的应用。

1 BIM技术在暖通空调设计中的应用优势

在暖通空调工程设计施工过程中，若单纯使用二维图纸对暖通空调的结构进行规划，受图纸精确度不够高、暖通空调管路维护机制不够健全等问题的影响，施工人员、客户所了解到的暖通空调系统设计施工信息往往存在一定的不足，进而对后续工程施工、人们正常使用暖通空调系统都带来一定的不利影响，现阶段，为提高暖通空调系统信息共享传递的效率与质量，BIM技术被广泛应用到了暖通空调设计工作中。具体来说，BIM技术是一种通过参数整合，对工程项目各项数据信息进行分析模拟，构建相应工程设计建造模型，使工程施工人员与客户均能通过三维模型对项目构建进行细致观察的分析的数据化工具。自20 世纪90 年代这一技术提出以来，在我国BIM技术已经从概念普及阶段进入到了实践应用阶段，并且住房与城乡建设部在2011 年公布的《2011—2015 年建筑业信息化发展纲要》 的提出，更是推动了BIM技术在我国建筑行业的发展落实。在当前的建筑工程施工过程中，将BIM技术应用到暖通空调工程的设计工作中，不仅可以有效降低管线规划设计的难度，还可以使设计单位通过直观的三维管线模型显示，在较短的时间内选出最佳的工程设计施工方案，并及时发现方案中存在的不足，然后通过对其进行不断优化升级的方式，为后续工程施工活动的顺利进行提供有效的支持。

2 BIM技术在暖通空调设计中的应用实例

暖通空调的管道系统较为复杂，并且数量较多，在实际施工过程中，极易与电气、消防等管线发生碰撞，进而造成严重的安全隐患，现阶段，为切实解决上述问题，在暖通空调工程的设计阶段，借助BIM技术构建合适的暖通空调设计三维模型，对水暖管道、通风管道等管道进行合理规划，不仅成为了降低工程施工过程中错误发生率的有效举措之一，更是推动建筑工程朝着信息化、智能化发展的有效方式之一。

2.1 工程概况

某学校工程建筑总面积为55463m，建筑共六层，地上五层，地下一层，设计高度大25.1m，建筑的地上部分主要用作教学办公、住宿等，地下部分区域用作停车场，部分用作机房，摆放机电设备。现阶段，为满足建筑地上建筑温度调节、热水供应等需求，需要进行建筑工程主体部分的暖通空调设计。

2.2 设计概述

2.2.1 设计负荷

在该建筑暖通空调项目设计前，需要以建筑所在区域供暖指标、气候环境变化、人员需要等情况为基础，对建筑各区域的温度调节、热水供应负荷进行计算，并得出如表1 所示的设计负荷数据信息。

表1 建筑各区域的设计负荷

2.2.2 布置方案

在工程项目中，为了在满足人们对暖通空调需要的同时，尽可能实现节能环保的目的，可以将该学校内的暖通系统分为两部分，一部分由礼堂、门厅与餐厅共用，另一部分由教学区、宿舍区与办公区共用。具体来说，在设计第一部分的暖通系统时，可以选用地源热泵作为冷热源，并按照设计参数的具体要求，为该区域配备两台制冷量能够达到289kW、制热量能够达到288kW 的地源热泵，并且控制制冷供回水温度分别是7℃与12℃，供暖供回水温度分别是45℃与40℃，同时，使用竖直U型设计法，将埋管换热系统布置在学校的操场下，孔深约为120m，相邻的孔间距为5m。在设计第二部分的暖通系统时，为实现低碳减排的目标，可以为其配备三种形式的冷热源设备，首先，在夏季，为满足人们对降低室内温度的需要，可以采用多联机空调供应冷气； 其次，在冬季，为满足人们对提升室内温度的需要，可以采用锅炉供应热水，并且将出水温度控制在95℃左右，回水温度控制在70℃左右，然后利用换热设备实现热量交换的方式，实现室内温度的上升； 最后，为进一步降低暖通空调使用过程中对于能源的消耗，可以通过在建筑顶部区域设置太阳能面板，并将收集的热能转化为生活用水的热能的方式，在满足人们对生活用水温度需要的同时，实现能源的节约。

2.3 技术应用

2.3.1 建立暖通空调数据平台

近年来，随着信息技术的不断发展，暖通空调设计软件也层出不穷，类似项目设计、设计分析、流程编辑软件的使用，不仅可以进一步提升暖通空调系统设计的合理性，还能对数据平台进行有效的完善，从而使暖通空调工程设计图能够兼容各类软件的使用要求。在进行该建筑工程设计前，为实现BIM技术暖通空调建模与其他软件间信息的有效交互，应建立合适的数据平台，并提供相应的技术转化接口，构建综合型的数据平台，提升数据转化分析工作的效率。在进行暖通空调工程施工过程中，为进一步提升工程的施工质量，施工的各个阶段都需要设计图纸的支持，因此，构建标准的数据平台，同样成为了保证图纸信息有效在数据平台上传输、共享、使用的有效性。

2.3.2 融合BIM与数据库技术

为实现暖通空调设计模型的有效存储，需要将BIM技术与数据库技术进行有效的融合。具体来说，暖通空调工程三维模型中包括工程建造周期、工程施工建材等信息，在工程施工的各个阶段都能为工作人员提供参考，现阶段，为实现模型信息的有效共享，降低信息的读取难度，可以将BIM技术与数据库技术进行融合，为暖通空调工程模型提供信息共享、读取功能，同时利用信息模型实现不同的项目信息的存储。需要注意的是，在BIM技术应用过程中，为避免信息的传输出现错误，影响暖通空调工程模型的读取质量，需要保证模型在数据库中的存储方式能够满足相应的规范要求。举例来说，在该建筑工程暖通空调系统中风管系统的信息管理过程中，可以在设计时将风管、阀门等信息先输入数据库中，在完成BIM技术建模工作后，BIM软件可以在较短的时间内，从数据库中调取相应部件的信息，并形成模型设计情况的分析数据，将这些数据应用到后续设计与工程施工过程中，可以为管道、阀门等部件的排布及安装提供参考。

2.3.3 确认施工地点地理信息

为保证设计质量能够满足学校方面对工程施工情况的预期需要，在暖通空调工程设计前，需要利用BIM技术中的地理信息确认技术对工程施工地点的室外标高定位、管线铺设情况等信息进行确认，然后通过直接将信息导入到BIM系统中的方式，为后续暖通空调工程设计所在区域的建筑地形进行有效的模拟，便于进一步提升暖通空调工程设计的精确度。

2.3.4 构建暖通空调BIM模型

为实现管线的综合设计与专业BIM三维模型的出图，在该建筑暖通空调工程设计过程中，可以搭建基于BIM技术的Revit三维模型。具体来说，在设计过程中，首先，可以利用RevitMEP软件，新建机械样板文件，然后将预先扫描得出的建筑模型的轴网与标高利用“复制/监视” 功能，进行链接，建立暖通空调施工所在区域的专业楼层平面与楼层标高。其次，将新建的楼层平面复制下来，并细化不同楼层平面的功能，添加空调风管、水管系统。最后，按照暖通空调专业设计内容，将楼层平面的暖通系统进行合理划分，为后续模型的搭建与后期设计图的出图提供便利。需要注意的是，在暖通空调绘制过程中，应在风管绘制时设置保温参数，在水管绘制时设置保温、坡度等参数。

2.3.5 构建暖通空调系统族库

在BIM技术的应用过程中，“族” 文件是模型构建的重要支撑，在暖通空调工程的准备阶段，为保证建模工作的顺利进行，应对项目所需的“族” 文件进行初步的整理分析。具体来说，族文件中应包括不同型号的地源热泵、风机、不同管径的风阀、水阀等信息，并且在族文件建立时，为保证文件的有效性，需要由专人对建立的文件进行检查，保证每个族文件中的“族” 型号、尺寸均与样本相同。同时，“族” 文件的命名应符合对应系统族、注释族的分类存档要求。

2.3.6 暖通空调工程BIM出图

在完成暖通空调系统的初步BIM 三维模型设计后，应对模型的具体情况进行分析，观察模型中是否存在管线交叉、紧靠的情况，若存在对其进行优化，并且通过为模型添加一定系统构件的方式，对暖通空调工程二维、三维图纸的表达情况加以完善。然后依据暖通空调工程的专业出图需要，补充图纸的管道标高、尺寸、机械设备、系统名称等部分的注释族，进一步提高设计图的标准性。同时，为便于学校方面对图纸的分辨，在提供给学校方面的平面图纸上还需要标出管线的尺寸与标高，管线翻弯处的平面定位情况，对于管线、设备较为密集的区域，则需要提供相应的剖面视图与三维视图，进一步降低学校方面分析图纸的难度。

2.3.7 Navisworks软件的应用

Navisworks软件可以为BIM技术提供动画编辑功能，在暖通空调工程模型设计后期，可以利用这一软件的实时漫游与审阅功能，对模型进行后期处理，及时找出模型中的错误，降低因设计失误的存在导致施工现场返工的可能性。在该建筑暖通空调工程设计过程中，主要应用了Navisworks软件中的碰撞检测与视点动画功能对项目的管线进行了碰撞检测。具体来说，在开展碰撞检测过程中，先将基于Revit软件的BIM模型与建筑模型导入到Navisworks软件中，再利用软件的碰撞检测功能对BIM模型进行检测，然后参照碰撞报告中的碰撞图元ID，查找RevitMEP模型中存在的碰撞点，并对其进行修改，通过重复上述步骤，直至不存在碰撞点的方式，切实解决模型中的所有碰撞问题，从而达到综合优化管线的目的。在进行视点动画检测时，Navisworks软件的视点动画功能能够将试点对象的位置变化与移动情况表示出来，在该暖通空调工程中，可以选取多个特定的位置用动画模拟的方式，将管线排布较为密集的区域展示出来，从而实现该区域信息的有效传递。

2.4 技术分析

在本次建筑工程施工过程中，为进一步提升暖通工程项目管线排布的展示效果，BIM技术主要被应用于设计建模与管线综合两方面，在提升设计人员检查管线之间是否存在碰撞问题、设计优化工作开展便利性的同时，专业BIM模型的生成可以向施工方与学校方更为清楚地展示暖通空调线路的设计效果，为后续工程质量的提升提供了可靠的保障。

2.4.1 表达方式

如图1 所示为该工程BIM设计三维模型中的部分管线排布图像，相较于传统的二维CAD设计软件，BIM技术在暖通工程设计过程中并不需要利用投影图像对阀门设备、管线等部分进行图像表达，也不需要利用文字描述管线、阀门的具体高度以及部件间的具体间距，而是直接利用三维模型对管线、阀门的具体排布情况、高度等信息直观地体现出来，降低了后续工程施工过程中，设计图的分辨难度。

图1 暖通空调工程局部管线排布图

2.4.2 连接方式

相较于传统CAD软件设计需要利用管线投影交叉并用文字标注实现管道连接的情况，BIM技术在表示管线连接时，可以直接用三维模型对管线的连接情况进行生成，并依据管道的走势实现管线的旋转调节，在管线的连接点位处直接生成角度、中心高度等信息，实现暖通空调整体系统的有效展示。

2.4.3 成图效率

尽管利用BIM技术进行暖通空调系统设计得出的设计模型效果更好，但由于BIM技术在应用过程中需要输入与建筑工程相关的管道尺寸、管道连接高度等信息，并且为保证设计数据的精确度，在数据输入时，应保证输入信息的准确性，这一情况的出现在一定程度上增加了暖通空调系统设计工作的工作量，降低了暖通空调设计图的成图效果。

2.4.4 管线综合

在利用BIM技术进行暖通设计时，管线系统可以自动生成，不需要对设计图进行进一步的转化，借助管线综合技术可以实现暖通系统三维模型中管线、部件布置情况的直观观察，并且借助BIM技术自带的管线碰撞、交叉标注功能，降低暖通工程管线布置优化工作的难度。

3 结语

总而言之，对当前我国暖通空调施工情况进行分析后可以发现，各种设计施工问题的存在不仅降低了暖通空调的施工质量与使用性能，还会对建筑工程整体的安全性造成极为不利的影响，现阶段，为保证暖通空调工程质量能够达到预期要求，使用BIM技术对暖通工程进行预先设计，已经成为降低工程施工难度的有效举措之一。