浅谈电气设计中的BIM技术

邓湘晖

(湖南化工医药设计院，湖南 长沙　410007)



浅谈电气设计中的BIM技术

邓湘晖

(湖南化工医药设计院，湖南 长沙410007)

摘要：通过对大王山四星级旅游度假酒店项目电气设计中BIM技术的实际应用，阐述了BIM的概念和意义，BIM技术对于实际工程项目的应用，BIM实施过程中的优点、难点及其现状。

关键词：BIM 模拟；Revit MEP；全生命周期；管理

在2011年5月住房和城乡建设部发布的《“十二五”建筑业信息化发展纲要》中，正式将BIM定为建筑业信息化首要实现目标。基于此目标，未来十年BIM将成为建筑业信息化发展最为重要的关键词之一。随着国家BIM标准编制的启动及相关应用软件的开发，BIM这一概念正在由抽象走向具象，由幕后走向台前，在建筑设计领域中的实际应用正日益广泛。

1BIM的应用

本次大王山四星级旅游度假酒店采用BIM技术，设计构建包括建筑、结构、设备、电气全专业配合的三维信息模型。该项目位于长沙市坪塘镇大王山旅游度假区中心区，坪塘大道以西，西临桐溪路，东临规划滨水商业街区及桐溪湖。项目总建筑面积37551m2，地上14层，地下1层。酒店地上建筑面积25306m2，地下建筑面积12245m2(停车位145个)，为一类高层公共建筑。

本工程BIM电气设计利用Autodesk公司的Revit MEP进行三维建模，完成电气施工图中的动力、照明、综合布线、消防等系统的平面图以及配电间平面布置图的绘制，再通过Autodesk公司的Navisworks三维模型浏览软件，进行碰撞检查、漫游、动画等操作，再反过来用Revit MEP修改模型以获取最终的电气设计模型。这样就完成了对建筑公共区域电气管线的一个立体空间化的布置，模拟了现实中施工完后的情景。

图1　地下室三维模型

图2　地下室局部放大图

图3　地下室走道剖面图

图4　裙楼局部放大图

图5　塔楼局部放大图

BIM设计讲究协同工作，各专业单独建立各专业的工程模型，通过互相链接、复制、监视等方式来达到协同设计。具体到电气专业，其工作模式为：采用本专业中心文件&链接其它专业中心文件，并将电气各系统，诸如动力、照明、火灾报警系统等划分为多个工作集。工作集是Revit中一个权限的概念，意即多人在同一设计模型中操作，每个人只能对具有权限的工作集进行编辑。当有需要时可以借用权限或者根据需要随时创建新的工作集。

通过在本项目中BIM与传统二维CAD绘图交叉使用，初步感受到两者还是有一定差别：用BIM绘图比用CAD绘图更加强调绘图前的基础设置过程。以Revit MEP绘图，Navisworks辅助浏览为例小结BIM设计大致分为以下几个步骤：

(1)用机电模板创建一个新的项目。

(2)链接建筑模型。

(3)使用Revit MEP进行本专业绘图。

(4)链接其他专业模型进行碰撞检查。

(5)对碰撞检查结果进行修正。

2BIM的意义

前面提到了BIM的应用、BIM技术，具体什么是BIM呢？BIM即“Building Information Modeling”(建筑信息模型)，它代表了新的概念和实践活动，并有具备在建筑行业大幅降低不同形式浪费及大幅提高创新信息技术的商业结构。随着中国建筑设计技术及智能化、信息化技术的不断发展，对BIM技术应用需求也不断凸显。而近些年来BIM在中国工程建设行业逐渐发展，也促使各大设计院所不断鼓励设计人员在工程当中运用BIM技术这项新的设计手段。

BIM技术是涵盖建设项目策划、规划、方案、初步设计、施工图到招标、施工、竣工、运维——整个全生命周期的解决方案。它并不是软件，而是一个管理过程，他将引领着整个建筑行业的发展。BIM是目前发现完成建筑全生命周期各类工作的最优秀解决方案。

BIM不同于CAD，它的门槛较高，现在还不成熟，需要进行研发和探索工作。以前的设计是一种设计思想的示意性二维表述，而现在的BIM设计是一个模拟实现的过程。原来的设计只是对想法“胸有成竹”，而现在可以预知其实现的具体效果。BIM设计不仅是三维设计，同时可以呈现模拟安装的过程，将来能看到运行是什么样子。三维设计比二维设计更深入，更完善。所以BIM设计发展到一定程度以后，肯定会逐渐取代传统设计。在三维运维模型里，通过二维或者三维定位技术，可以模拟再现每个设备的位置和状态，每个人员的位置，每个家具的情况，所有智能建筑的运行都可以通过模型模拟出来。所有的材料量、工程量都可以通过这个模型来预计和体现。那么BIM对物联网乃至智慧建筑、数字城市的实现将起到极大的促进作用。所以电气设计运用BIM的意义是很大的。

BIM电气工程设计出图可实现全专业、全过程BIM施工图设计。电气专业BIM模型直接打印出的图纸，包括几乎所有电气平面图、剖面图、大样图。大约占电气专业施工图的70%。电气专业BIM模型从设计、施工、竣工到运维都能传递和体现。模拟分析包括建筑性能分析、声光热的分析、能耗分析、环境分析、舒适度分析、疏散、自然通风及空调通风。这些分析虽然以前也能做，但是都需要专门重新建立一个模型，工作量很大也很复杂。现在用BIM软件链接都可以实时完成。BIM对目标可控，在施工中不仅是经济的可控，还包括物料的可控和时间的可控等(4D包括了施工安排，5D包括了现金流)多方面。通过BIM，可以消除40%的预算外变更，减少50%的材料浪费。

3BIM的特点

BIM的核心是信息、信息化、信息传递、信息管理、信息应用。电气专业作为工程设计信息传递的最后接收专业，同时也是最系统化的专业，要求相互逻辑关系最强的专业，未来将会是最大受益专业。BIM电气设计可以实现：

信息协同化：电气专业可以实时链接、读取、显示其它专业的相关信息，比如：房间功能、门窗信息、吊顶设备布置、结构梁板墙、水暖设备布置、电源接口、用电参数、各种防火阀和水阀等等。

信息模拟分析：由于实现了建筑模型全信息化，我们可以利用三维建筑模型进行建筑性能等各种分析与模拟，比如消防人员疏散分析、用能分析、照明分析、照明效果仿真等等。特别是对一些特殊性质如立面照明，典型房间照明等有现实意义。对建筑能耗进行定量模拟分析，制定更适合的节能管理策略，直接指导物业科学管理。

精细化设计：BIM设计成果是一套全参数化信息模型。所有实体通过参数化，被装配到建筑模型上，非常接近实际，不再是二维抽象描述。在施工前对每个细节进行充分的模拟彩排与协调。各种“错碰”问题降低到最低水平。在数字虚拟世界中使我们的设计精益求精，接近完美。

优化系统：因为有了建筑模型，进行建筑性能等各种分析与模拟，使得设计优化非常方便。通过进行3D纠错、进行方案对比和方案可行性分析，都将对建筑设计起到重要的设计优化作用，进一步保障真实世界的完美。我们对不同的供电方案，进行定量的经济技术对比和分析，使设计达到更优成为常态。

系统自动检验：在BIM设计过程中，知道各个系统组成，可以通过编制科学的算法，对设计的每一部分进行合理性自动检查。对于各个专业间进行协同检查、进行碰撞检查。所有错误将一览无遗，没有半点虚假和错误。可以实时进行配电系统的电压降计算，短路电流计算，配电系统可靠性进行分析。

信息系统科学计算、统计：BIM设计成果可以由模型自动创建各种准确的电气设备材料等的设备材料统计明细表。通过链接专业软件可以直接生成科学的电气工程量清单，可以用于前期设计过程的成本估算，以及施工开始前的工程量预算和施工完成后的工程量决算。为项目建设方、设计方、施工方、监理方、材料供应商、运营商等相关方提供决策的科学依据。

大工业加工生产设计：施工企业可以根据定量的设备材料清单，工程量清单，制订更合理的材料供应计划，工程实施计划，由建筑模型转化为工厂加工模型，进行大工业加工生产，代替不可控的手工制作，大幅提高生产效率和建筑品质。

施工模拟设计：在BIM工程数据模型基础上，利用4D模拟技术及施工模拟技术，让承建商在施工前为施工计划做“彩排”，找出问题并及早协调。有效控制施工周期和投资计划。

BIM的实施带来了诸多的优势，同时，现阶段通过实际运用以后，发现相对传统CAD而言BIM设计也还存在一定的不足：

(1)运行速度有待提高。因为建模需要的数据量远远大于传统CAD绘图的数据量，对于习惯CAD绘图的人来说，Revit MEP的流畅程度不及CAD。

(2)Revit MEP自带的电气专业库数据量偏少，且多为国外使用的参数，日常电气设计中常感不够用，也不太实用。电气专业本身涉及的子项特别多，因而相对应的电气元器件不论在种类上还是数量上都是十分巨大的，若仅依靠个人手动补充数据库，难度很大。

(3)体积较小的电气设备难以在Revit MEP识别体现。因为BIM设计软件是通过参数化来建模，设备需按实际大小绘制。比如照明开关面板，应用CAD绘图时，采用的是非实际尺寸的图例表示法，而在Revit MEP绘图中若按实际尺寸绘制开关面板，正式出版蓝图中将很难被识别。

(4)在机电专业进行碰撞检查时，由于Revit MEP等BIM设计软件自身设计要求过于苛刻和理想化，导致实际操作过程中，部件连接、管线翻转等经常报错，无法实施，操作极为繁琐。

(5)Revit MEP提供的绘图辅助工具较为简单。Revit MEP没有天正电气中常用的矩形布置、弧线均布、两点均布等工具，设计中只能一个一个地布置设备，速度很慢，效率不高。

(6)Revit MEP暂时不能提供负荷计算、照度计算等常用电气设计计算。

4结语

在手工制图的时代，计算机的出现让设计业旧貌换新颜；在CAD制图时代，天正电气等一批专业辅助软件的出现让设计品质上了一个台阶，而今天，BIM技术带来了的则是一场设计观念的变革。虽然现阶段推动电气设计BIM化费时也费力，甚至还有些不讨好，但随着应用软件不断地改进升级，不远的将来，BIM技术终将会在电气设计领域得以广泛而彻底的渗透、体现，建筑行业信息化是一个不再遥远的梦想。

BIM Technology in Electrical Engineering Design

DENGXiang-hui

(Hunan Chemical Engineering Design Institute，Changsha，410007)

Abstract：This article expounds the concept，significance and application of BIM. It also introduces the advantages，difficulties and current situation of BIM.

Key words：BIM simulation；Revit MEP；cycle；management

中图分类号：TM923.02

文献标志码：B

文章编号：1003-6490(2015)01-0064-04

作者简介：邓湘晖(1977-)，湖南长沙人，女，汉族，工程师，现从事电气工程设计工作。

收稿日期：2015-02-10