BIM 技术在暖通空调工程中的应用

何 丁，吴建华

（1.山东绿地泉控股集团股份有限公司，山东济南 250022；2.山东亚特尔集团股份有限公司，山东济南 250000）

0 引言

近年来，BIM（Building Information Molding，建筑信息模型）技术以其良好的可视性和模拟性，在许多领域得到较为广泛的应用，且表现较好的应用效果。暖通空调工程在设计过程中表现出较强的综合性和复杂性，通过应用这项技术，能够为暖通空调工程设计提供较大的帮助，实现对设计方案的优化，不仅提升设计方案的准确性，降低施工成本，而且能够有效降低后期的运行费用，达到节能降耗的效果，BIM 技术应用的重要性不言而喻[1]。

1 工程概况

某工程项目建筑总面积为55 463 m2，设计高度为25.1 m，地上5 层，地下1 层。该工程属于学校工程项目，地上建筑工程主要用于教学办公、住宿、餐厅等，地下建筑主要作为停车场，部分用作机电设施摆放机房。现需对地上建筑工程主体进行暖通空调设计，需满足地上建筑工程的供冷、供暖、生活热水需求。

2 暖通空调设计概述

2.1 设计负荷

对工程项目各区域范围供暖、制冷、生活热水的负荷分别进行计算，设计所用供暖指标综合工程项目所在区域的气候环境得出，具体设计负荷数据信息如表1 所示。

2.2 暖通空调系统布设方案

该工程在设计时主要分为两个供暖系统，礼堂、门厅、餐厅采用一个供暖系统，教学楼、宿舍、办公楼等区域采用一个供暖系统。具体设计参数如下：

表1 各区域设计负荷

（1）礼堂、门厅、餐厅供暖系统。该供暖系统选择采用地源热泵作为冷热源，根据设计负荷需求，配备两台制冷量289 kW，制热量288 kW 的地源热泵，设计制冷供回水温度分别为7 ℃、12 ℃，设计供暖供回水温度分别为45 ℃、40 ℃，埋管换热系统布设在学校的操场之下，使用竖直双U 型设计方式，孔深设定为120 m，相邻两孔间距5 m[2]。

（2）教学楼、宿舍、办公楼等区域供暖系统。在该系统中冷热源设备配备三种形式：在夏季制冷时，全部采用多联机空调来供应；在冬季供暖时，全部采用锅炉房来提供热水，出水温度为95 ℃，供水温度为70 ℃，采用换热设备进行换热，然后用于采暖。同时为达到节能降耗的效果，在教学楼、宿舍、办公楼的楼顶设置太阳能面板，将这部分热源用于生活用水。

3 BIM 技术在暖通空调设计中的应用

在此次工程中对BIM 技术的应用主要表现在两个方面：BIM 模型建立、三维可视化设计。通过BIM 模型建立主要目的在于设计建模和管线综合，由此能够生成专业的BIM 模型，给人更加直观的设计效果；三维可视化设计主要目的在于进行校核和碰撞检查，及时发现暖通空调线路设计中是否与其它管路存在碰撞、交叉，提前对之做出优化，提升后期施工的质量[3]。

BIM 技术在暖通空调设计中的应用与二维CAD 软件设计方式有着本质上的不同，结合工程对其应用情况展开探讨。

3.1 表达方式

在二维CAD 软件设计中主要是将各种管线投映到一个平面中来进行表达，利用投映图像来表示具体的阀门设备等，各管线、阀门的实际高度只能通过文字来进行表述。在将BIM 技术应用到暖通空调设计中，通过三维建模，不再需要进行平面投映，可直接调用管道、阀门或设备的实际模型，同时对于各管道的具体高度也可在图中直观的体现。图1 为本次工程BIM 设计局部图形。

图1 BIM 设计局部

3.2 管道连接方式

在二维CAD 软件设计中进行管道连接主要是通过管线投映交叉来实现，并在管线旁通过文字来进行辅助表达；而在BIM技术应用中，可对管道直接进行连接处理，并可根据管道走势进行旋转调节，且在连接点位置能够自动生成相应的连接信息（角度、连接尺寸、中心高度等），由此构建出暖通系统整体。

3.3 成图效率

从对BIM 技术绘图的实际应用来看，由于其间涉及到较多的实体信息输入，如：管道的尺寸大小、管道连接高度、各管路设备的连接信息等，必须保证这些信息录入具备较高的准确性，才能使整个暖通系统表现出较好的成图效果。但是在此过程中在很大程度上增加成图的工作量，使之成图效率较为低下。而二维CAD 设计软件虽然在投映方面较为抽象，但是许多管线尺寸、信息都采用文字进行标注，其反而绘画的效率较高。以工程图纸对两种绘图方式的实际应用来看，采用BIM 技术绘图所用时间是二维CAD 设计软件绘图的2 倍左右（受自身熟练程度影响）。

3.4 完善设备模型数据库

由于在实际设计中需要调用较多的模型，这些模型在BIM软件的数据库中不一定存在，因此通常还需设计人员根据既有的一些模型，然后结合实际设备的参数信息进行模型制作，通过编辑相关参数，然后存储于模型数据库中，能够方便后期设计的直接调取应用。在工程项目中，所需要应用的地源热泵模型图、多联机模型图与实际产品都存在一定的差异，在设计时对之做出了调整。

3.5 管线综合

由于采用BIM 技术进行暖通设计，其管路系统直接采用三维技术生成，不需要再对其做进一步的转化，在进行管线综合时，能够直接观察模型中线路布置情况，设计中存在的碰管、交叉现象能够清晰的显示出来。同时系统自身也带有检查功能，能够自动标记此类设计存在问题的地方，以完成对管线的综合布置。

3.6 设计应用成果

采用BIM 技术设计的过程中，最终生成出来的便是三维模型，通常不再需要进行后期效果图制作，而对于CAD 图纸绘制方式，为能够让施工人员、建设方有更加直观的感受，通常还需专门进行模型图、效果图制作，在很大程度上增大设计的工作量。

4 BIM 技术在暖通空调工程中应用的体会

4.1 BIM 技术应用有助于提升设计的准确性

BIM 技术以三维可视化设计方式来展开对暖通空调工程的设计，使整个设计显得更加的直观，当设计中存在不足或者问题时，也能够通过设计模型及时发现，有助于对设计图纸的优化，降低设计中的出错率。且在该模型下，也能够更加容易的与消防管路、电缆、供水管道等施工进行协调，提升工程项目之间的协作性，以便在设计阶段及时发现问题，并对问题做出优化处理。

4.2 BIM 技术应用需要具有较高的熟练度

应用BIM 技术进行暖通空调工程设计具有较高的复杂度，不仅需要设计人员充分掌握相关设备、管路的信息，而且还需要设计人员对BIM 技术应用有较高的熟练度，才能切实提升设计的效率。

4.3 BIM 技术应用有助于提升暖通空调工程实际效果

由于BIM 技术的精确性设计，使得后期实际施工中出现的工程变动降低，因此不仅能够降低施工建设的成本，而且能够使暖通空调工程具备更好的效果。例如：在采用二维图纸设计中，一旦出现设计上的疏忽，便可能造成碰管、管道交叉等现象出现，而此时如果对管路进行改造，工程量通常较大，因此许多情况下常采用增设弯管的方式来错开管路。这种方式虽然能够解决碰管、管道交叉等问题，但带来的问题也较为明显，弯道的增加直接使得管道阻力增加，进而造成管道内流速、流量发生变化，使得供暖设计的参数信息发生变化，进而影响到暖通空调工程的实际效果。

5 结语

在暖通空调工程中应用BIM 技术可以在很大程度上提升设计的质量，充分利用其可视化优势，为后期施工检核提供更加准确可靠的施工信息，减少施工过程中出现的变更，不仅有助于降低施工建设的成本，而且有助于提升暖通空调工程的整体质量和效果，因此在实际的暖通空调工程设计中，积极应用BIM 技术展开设计，具有十分积极的意义，对该项技术的应用应当引起充分的重视。此外，BIM 技术在建筑工程中的其他项目上也有着较高的适用性，以此展开设计能够提升设计工作开展的协调性。