BIM技术在暖通空调设计中的应用初探

张闻

（河南省城乡规划设计研究总院有限公司，河南 郑州 450000）

1 BIM技术简介

BIM是Building Information Modeling的缩写，即建筑信息模型，它指的是在建筑工程项目中，通过收集相关的信息数据，把它设定为模型的基本要件，并以此来建立建筑模型，然后运用数字信息仿真技术模拟建筑物的实际情况。在对暖通空调进行设计时，如果能够有效运用BIM技术，就可以极大提高工作效率，超前完成工期，并且减少建筑工程的成本。这是由于BIM技术能够模拟建筑物的真实情况，使得设计更加合理，符合实际情况。

2 BIM技术概况

（1）BIM技术的主要特点。①可视性。指利用BIM技术建立模型后，就可以清晰、准确地把握完工后的整体效果。②协调性。指在建筑施工的前期阶段，运用BIM技术可以协调好建设过程中可能出现的一些问题。③优化性。指在整个建筑过程中，利用BIM技术可以逐步完善设计，降低发生事故的频率。④一体化性。指运用BIM技术可以实现从项目设计到工程项目全过程的整体管理。

（2）BIM技术的基本优点。①计算的精确性。在项目工程的各个环节中，运用BIM技术可以实现对整个项目精确完整的运算，不仅节省了计算的时间，还有效提高了整体的效率。②实施有效的监控。运用BIM技术，一方面可以有效监控出现的部分问题，另一方面也能使问题得到迅速解决。③实现图纸与现实的有效协同，减少返工次数。运用BIM技术，结合其可视化的特点，并利用时间的维度对其进行虚拟施工，防止施工过程中出现质量、安全等多方面的相关问题。④协调冲突，决策支持。在建筑施工时，运用BIM技术可以做出有效正确的决策，其原理是BIM技术可进行大数据的计算，可有力支撑工程的数据后台，并根据这些已有的数据进行精确的分析对比。

3 暖通空调设计的主要特点

（1）数据集成性。在设计暖通空调时，设计的周期、变更的概率以及最终的效果三者之间存在关联：即设计的周期越短，变更的概率就越大，最终的效果也就越显著。为了减少污染，设计时需要注意两点：一是设计不能妨碍其发挥基础功能的应有作用，二是要降低各环节的运行损耗，最大程度地减少对环境的污染。因软件集成与暖通空调设计软件之间存在着紧密联系，针对该行业内已经开发了的大量建筑模拟性能软件，例如节能软件，要想计算出暖通空调一整年消耗的能量以及掌握其动态负荷，就要运用到节能软件内部的计算内核。该软件具备过去一些老旧软件无可比拟的优越性：不仅计算数据的精确度高，而且可以全面分析设备、节能以及管理等多种元素的相关数据信息并加以利用，为系统与环境的友好发展奠定了基础。

（2）数据互通性。在暖通空调系统的设计过程中，首先，要明确建筑几何以及热工协调的重要性，因此，在设计时应控制好运行负荷，不能超过规定允许的范围。其次，在规划设计管线时，必须以满足结构承载力度和电气负荷程度为前提，全面具体的分析排水工程、建筑构架以及电气等分项专业对于空间的需求，使建筑、电气、设施以及结构等各项数据信息能够进行共享。为了实现文件外部信息共享，在信息输出时，可以采用以格式来进行交换的方式。举个例子来说，如果输出信息的格式是DWG，就需要选择DXF进行格式转换，以此确保信息共享实现高效性。

4 BIM技术在暖通空调建筑中的设计

（1）冷热源的设计。通常，暖通空调的冷热源设计受设计区域的影响较大，在设计时，需要注意区分好区域，区域不同，需要安装的系统也就不同。例如，一个学校的学生公寓、食堂以及澡堂等地方，首先，由于水量需求受季节的直接影响，夏天气温较高，空调制冷性较好，能够满足冷负荷的需求，然而冬天气温较低，空调制热性较差，无法达到热负荷需求的标准。因此，冬季需要利用锅炉房来解决这个问题。其次，从夏季到冬季，由于供水的温度因季节不同而不同，所以需要利用热转化器工作原理来解决这个问题，如太阳能热水集热器，它就可以在学生用水高峰段时期很好地满足学生的需求。

（2）精确计算冷热负荷。众所周知，空调在运行时会产生一定的冷热负荷，要想对此负荷进行精确计算，可以使用一些专门计算的软件，如Dest。这款软件主要用来计算能耗，使用它可以精确地计算出不同区域供热与制冷的实际的负荷。

（3）暖通空调的设计方案。在暖通空调方案设计中，方案设计因区域不同而不同。在暖通空调系统中，设计方案的使用受空调性能的影响。例如：在设计学校食堂时，要考虑三点：一是空调必须具备循环风的功能；二是要尽可能地使用新风系统；三是风机管盘必须具有协调功能。在设计学校教学楼时，要注意两点：一是必须使用专用的空调系统，二是供暖设备必须达到一定标准。具体标准有两点：一是空调必须具有定风量全空气热回收的功能，二是空调必须具有两种供暖系统，既包括散热器供暖，又包括地板辐射值班式供暖。在设计学生公寓时，为了满足日常需求，只需要采用散热器供暖方式和分体空调。在设计学校办公楼时，需要采用多联机空调的方式，至于供暖系统，则与其他区域一样。

5 BIM技术在暖通空调设计中存在的相关问题

（1）风管。尽管风管的三维尺度足够准确，空间位置定位也精确，能根据实际需求来确定非标准风管的尺度，但在风管风量及风速等方面的设定不及二维方便。

（2）风管管件（如三通、四通、弯头、变径等）。虽然某公司开发的族立得产品中包含了基本常用的风管管件样式，但是由于参数化设计，且精度要求较高，所以导致在某些情况下自动连接困难，需要手动连接，这无疑降低了建立模型的效率。与此同时，还存在这样的现象：部分族文件有问题，平面中连接又没有问题，但是在三维模型中体块显示又有问题。

（3）风管附件（如阀门）。相对来说，风管附件的样式较少，绘制也不够智能化，在添加阀门时，阀门尺寸是原有尺寸，它不会自动识别风管尺寸并依据风管尺寸而自动改变其尺寸，却会自动添加变径管。

6 BIM技术在暖通空调设计中的应用案例

以某个办公大楼的建筑工程为例，该建筑工程总面积为5470m2，包括地上5层和地下2层。地上的1～5层主要用来办公，负1层是商场，负2层是用来放置机电设备以及变压器等设施。

（1）BIM二维绘图的设计。在设计暖通空调的二维图纸时，应注意一点：建筑工程是由许多不同的设备所组成，而这些设备都需要运用投影轮廓来展示其相应的位置与空间。由于暖通空调设备需要运用到的数据量极大，如果采用传统的绘图设计方式，不仅造成设计人员工作量超额，而且也使得工作效率低下。如果能恰当使用BIM技术，就可以迅速完成工作，提高工作效率。

（2）构建BIM三维模型。如果使用二维平面设计，管材的型号以及其他一些必要的数据就不能用图纸表现出来，迅速有效解决这一问题的方法就是运用BIM技术。使用BIM技术，可以构建BIM三维模型，只要一打开三维模型，就能清楚地看到不同设备和管道的安装形状和具体位置，这样的呈现方式使人一目了然。无疑为今后的工作提供了方便，只要打开三维模型，就能清晰地了解各个设备、阀门以及管道之间的连接情况。假如必要时需要改变管道的位置，在构建三维模型前，设计人员可以结合之前的方式，在平面图中修改位置或者在剖面图内进行修改，但是构建三维模型之后，一旦某个位置发生移动，三维模型就会相应地改变，有利于提高工作的效率和质量。

（3）建立BIM信息平台。在暖通空调工程中，使用BIM技术建立一个信息平台，对工程中的不同位置信息进行划分，将其归类到一个平台上。采用这种方式，主要有两点好处：一是可以实现实时动态监控工程现场，进一步更新调试进度，有利于工作人员及时发现并迅速解决问题；二是设计人员可以随时随地在平台上查找不同信息，避免因组成系统相似而产生分歧，极大提高了资源共享度。

7 结语

BIM技术具有不可比拟的优越性，将其运用到暖通空调设计中，一方面获取的各项数据信息更加详细、具体，且设计工作在现场模拟仿真的情况下进行，具有直观性和形象性。另一方面，不仅有效提高了工作效率，降低了设计成本，而且能够采用分析技术使得设计方案不断得到优化。在未来，BIM技术将成为暖通空调设计中一项必不可少的技术。