浅析BIM技术在暖通空调领域中的应用

(重庆交通大学土木工程学院 重庆 400074)

暖通空调的建造和设计包含了采暖、通风以及空气调节等多方面的内容，暖通空调的设计中包含了对多种技术的应用，其中较为主要的是对太阳能技术、地源热泵技术等方面的应用，以辅助暖通空调达到节能环保的效果。随着经济的快速发展科学技术的进步，BIM 技术在建筑工程领域的应用改变了暖通空调领域的现状，其利用BIM对于数据信息的整理和优化，建立起完善的数据模型，在仿真模型的辅助下，成功改良了设计图纸，降低了施工风险，提升了施工效率，也提升了暖通空调的经济效益。

一、暖通空调的发展形势

随着我国经济持续稳步增长，建筑能耗是能源消费的三大组成部分之一，截止2014，建筑能耗占能源消费总量的20%-25%，处于逐年上升阶段。我国为实现经济的稳定发展，将建筑能耗的上限定为能源消费总量的25%，即10亿吨标准煤[1]，而在建筑能耗中建筑材料、照明、空调与通风等，暖通空调占能源消耗的绝大部分大约占到67%。在建筑项目工程中最为复杂的施工系统就是暖通空调系统，该系统涉及到了数量众多且类型多变的管道，其需要在建筑物的不同位置和不同环节进行冷冻水管、管道井及水暖管道等多种管道的设计，其不仅要与管道进行联系，还可能会与原有的消防管道及电线等发生冲突。因此，工程师在施工时各专业间的相互协同成为了建筑施工领域最为迫切有效的问题。

二、BIM技术的发展

(一)BIM的概念

BIM(BuildingInformation Modeling)，国内较为统一的中文翻译是“建筑信息模型”，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，可以更直观形象地进行工程项目建设和管理。

(二)BIM技术的特点

1.可视化。所谓可视化，是整个工程项目的设计、施工、协调沟通、决策等都是在可视化的状态下进行。更重要的是，它能将设计、施工等缺陷在一定精度范围内充分暴露出来，实现工程项目的动态管理，方便不同专业不同参与方在项目进行过程中进行沟通、讨论和决策，实现动态管理。

2.协调性。在工程项目实施过程中，不管是施工单位还是业主单位及设计单位，时刻做着协调及相互配合的工作，然后这些协调一般都是“后知后觉”，即在问题出现后再进行沟通协调处理。BIM的协调性是指在建筑物建造前期寻找出各专业项目信息“不兼容”现象，进而对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供设计施工人员参考，减少施工过程中不必要的变更方案。

3.模拟性。BIM技术可以利用软件模拟出不能够在真实世界中进行操作的事物。利用施工模拟相关软件，直观的展现施工的界面、顺序、人材机资源分配，从而确定合理的施工方案指导施工。

4.优化性。事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，在BIM的基础上可以做更好的优化。

5.可出图性。BIM并不仅仅展示出日常多见的建筑设计图纸，而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后，展示出的综合施工图，即经过碰撞检查和设计修改，消除了相应错误以后的施工图纸。

三、BIM 技术在暖通空调设计中的应用

(一)BIM技术在工程中应用的层次

根据目前国内工程实际应用情况，BIM在工程中的应用总体可分为3个层次。

(1)点：即针对工程某个阶段的一些具体需求或问题开展BIM应用，主要有协同设计、方案比选、精细化建模、可视化审查、冲突检测、管线综合、施工图纸、工程数量统计、施工定位、工厂加工、场地布置等。

(2)线：以项目为管理对象，实现全生命周期各阶段的应用及BIM数据流的贯通。

(3)面：以BIM数据为核心的企业大数据综合应用，实现多项目的全面实施，多维度的管理。国内轨道交通领域开展BIM应用已多年，从整体应用的情况来看，虽然开展的城市及项目较多，但主要还是在点的层面应用。

(二)BIM技术在暖通空调设计中各阶段的应用

1.前期阶段。在暖通空调的前期设计阶段应用 BIM 技术，应当先充分考虑人们对暖通空调使用性能的基本要求，对空调的冷热源性能进行科学的设计。一般来说，在设计暖通空调系统结构的时候，需要按照不同的分区来设计冷热源情况，毕竟室内空间每个区域对暖通空调风力供应的需求均有所不同。例如，在使用 BIM 技术设计卧室、餐厅或者淋浴间的时候，应该将供水系统按照季节的变化特征进行差异化设计。当冬季来临的时候，可以考虑另外建造锅炉房，配合暖通空调共同满足室内的取暖需求。

2.负荷计算阶段。人们应用暖通空调的目的，或者是在夏季能够享受冷风降温，在冬季能够享受热风供暖，但无论何种需求，都要为暖通空调的正常运行提供保障。在长时间的运行过后，暖通空调承受的运行负荷会逐渐增加，导致冷负荷、热负荷情况的产生，因此需要使用 BIM 技术预先计算暖通空调可能会承受的负荷情况，以便技术人员在设计时适当提升暖通空调的负荷承受力。

3.方案设计阶段。对于不同的建筑项目来说，设计暖通空调都要结合具体问题作具体分析，充分考虑室内空间每个位置对暖通空调供应情况的实际需求。在使用 BIM 技术设计暖通空调的时候，在确定设计的空调系统能够符合标准规范后，还要考虑到空调的定风量情况，从而使用 BIM 技术科学设计暖通空调的全空气热回收性能，使得设计出来的暖通空调产品能够满足室内空间不同位置对风力供应的需求，而且最好能够与室内空间里设置的供暖系统保持联系，以便出台基于BIM技术的暖通空调最佳设计方案。

四、结语

BIM 技术在暖通空调领域中的应用是建筑工程领域的一场变革。设计师们基于二维设计的原理进行更加有深度且更加科学化的设计改善，最终将二维图纸设计的内容及框架与 BIM技术结合在一起，突破了二维图纸设计的局限性。事实证明，该技术的确有利于进一步降低暖通空调产品的能耗，从而促进暖通空调行业的设计和施工技术实现突破式的发展，响应可持续发展的号召。