建筑电气设计中BIM技术的应用研究

2023-01-21崔守浩

建材与装饰 2023年1期

崔守浩

（山西建筑工程集团有限公司，山西太原 030000）

0 引言

随着我国经济发展的不断突破，我国的城市化水平也在逐年提高，每年都有大批的工程开工，使得我国的建筑业发展到了一个新的高度。随着建筑规模的不断增加，建筑的空间结构越来越复杂，功能设计也越来越多样化，以满足业主的需要，给建筑的电气设计工作带来了巨大的压力和挑战。在这样的大环境下，传统的技术手段已经不适合使用了，BIM技术可以为电气系统的设计提供强大的技术支持，可以有效地解决电气系统中的技术难题。

1 BIM技术的内涵

BIM技术是一种虚拟的建筑模型，它已广泛地应用于建筑领域，对工程的建设起到了很大的作用。BIM技术的实质是对建筑项目进行三维建模，并将其与施工有关的信息呈现给设计者。该信息系统不仅包含了建筑物的基本结构参数、相关零部件的参数，而且还包含了大量的间接性工程信息，如建设项目的商务信息等。BIM技术所构建的模型是一个完整的过程，包括前期的设计、中期的施工、后期的管理，所有的信息都会被数据化，并被显示在不同的模块中[1]。总之，利用BIM技术建立的建筑信息模型，可以使设计与管理者对施工进度有更好的认识，同时也可以发现工程设计中的问题。

2 BIM技术的优势

2.1 可视化

在BIM技术中，可视化是BIM技术最大的特点，可以让设计者在任何时候都能观察到设计的结果，也可以利用仿真功能进行整个项目的展示，从而在不浪费人力、物力、财力的前提下，从中找出设计上的漏洞[1]。利用这种技术的优点，既可以很好地控制和管理电气项目的总造价，又可以显示其效果，还可以实现报表的自动生成。可视化的优点可以说是贯穿了整个项目设计，无论是设计、施工、沟通、决策，都能在可视化的状态下进行[2]。

2.2 协调性

现在的许多建筑项目都是大项目，电气系统的建设规模和总体需求都得到了极大地提高，而且为了确保在规定的时间内完成，需要组建多个小队，这就导致了电气设计的难度越来越大。不难看出，在设计阶段，设计师并不会过多地去探讨设计问题，这会导致设计过程中的许多问题，从而增加投资，甚至会影响到整个工程的进度。BIM技术本身具有的协同作用，能够有效地解决各个学科间的冲突，同时还能通过建立数据信息模型来显示设计效果，使设计者能够更好地进行沟通，同时还能调整设计中的不规范。

2.3 优化性

现在的电气设计越来越复杂，单靠设计人员的力量很难达到这样的效果，BIM技术就是一个辅助和优化的工具，它可以在很多方面发挥作用，比如设计，比如投资。电气产品的设计，看似简单，但却涉及很多方面，很容易被其他因素所左右，只要分析一下，就能发现问题所在，同时，还能对影响因素进行调整，并及时估算出设计变更对投资收益的影响。总之，BIM技术可以为企业提供最优的方案，同时也能大大缩短项目建设周期，降低项目成本。

2.4 信息集成

BIM技术本身具有数据收集、处理的能力，可以将涉及的各种数据进行有效的关联处理，从而增强了建筑设计的整体性。BIM技术是一种相对于其他技术更具优越性的技术，它在设计模式中所包含的大量数据，更具专业性和实用性，在建筑设计中起着举足轻重的作用。

2.5 关联性强

随着社会的发展和技术的不断革新，BIM技术在国内的发展迅速。为了让建筑电气的设计和施工过程中的细节保持一致，设计人员必须将BIM技术的原始数据保存下来，不能随意修改。因为每一个数据的变化，都会对整个建筑的整体结构产生影响。

3 BIM技术在建筑电气设计中的基本内容

（1）BIM技术在电气设计中充分考虑了各种设计的关系，并将各个环节的设计紧密结合起来，这样才能更好地理解各个方面的协调。然后从采光、环境、建筑结构等各个方面保证各个部位的衔接密切，从而使其在实际工程中能熟练地掌握基本的操作要领[3]。

（2）BIM技术所提供的相应的设计平台可以方便各学科的合作，进行互动设计。如景观设计、电气设计、装修设计等，都可以通过这个公共平台进行设计沟通，并互相学习和沟通。通过多个专业的合作，可以促进建筑的整体设计，避免重复的问题。同时，这个平台的建立也为各设计单位提供了便利，可以更好地寻找出最优的方案，从而为今后的建筑设计工作奠定良好的基础。

（3）运用BIM技术建立的三维立体模型，能使设计者直观地观察到真实的设计效果，并对其进行分析，从而做出相应的设计修正。因为许多电气产品的设计标准都比较高，所以一般的平面图设计很难反映出实际的设计效果，从而导致了电气产品的使用。

（4）BIM能够在赋予特定的集合模型的基础上，使其具有多种特性，从而使建筑的真实质量得到进一步提高。在具体的电气设计中，由于不同材质的要求有一定的差别，因此，通过集中存储，可以很好地指导下一步的施工。利用此集合模型和多种属性，便于施工单位进行有效的管理。

4 BIM技术在建筑电气设计中的应用要点

4.1 在配电系统设计中的应用

配电系统是电气系统的关键部件，BIM技术在电气系统中的应用，其重点是电气平面和线路的合理布置。因此，在运用BIM技术进行配电系统设计时，要做到以下5点：①要做到既要从整体上考虑，又要考虑到电气视图的合理设置，要有相应的电气设备参数和技术规范。②电气的配置要科学化，以保证其在视图上的清晰度。在对已有的资料进行综合与综合后，才能精确地建立三维模型。③在工程中，要运用三维建模方法进行线路的连接，确保结构布置与设计的合理，为电气系统的安全连接打下坚实的基础。④对全网进行全面的检测与分析，对线路的性能、仪表等进行细致的检测，以确保配电网的设计符合工程的实际需要[4]。⑤在平面上标注相关线路，保证线路及相关电气设施清晰，为今后的工程建设提供精确的参考。确保电气系统的工作状况达到预定的要求，为电气系统安全、有序的工作打下了坚实的基础。

4.2 在照明系统设计中的应用

BIM技术在建筑的电气设计中得到了广泛的应用，其中照明设计在建筑的电气设计中占有举足轻重的地位。在照明系统中，设计单位的具体运用有：①工程师对整个建筑的电气照明系统进行了全面的数据分析，并对其进行了整体的分析，负责建筑的电气和灯光系统的设计。②通过照明系统和监控终端进行通信，确保了建筑的电气照明系统的可用性，并对其进行了持续的优化。

4.3 构建电气族库

电气族库的建立，必须依据电气工业的工作流程，以及下游的数据需求，来决定其特性。BIM技术是基于数字技术来指导施工的一项新技术。在建立电气族库之前，工程师应该对有关资料进行详细的资料，并按照建筑的电气设计规范来决定。在电气系统的设计和施工中，必须加强对电气用户的管理。由于各厂家生产的技术、生产工艺不同，其规格和型号也会有所差别。为此，必须全面统筹规划设计目标，坚持科学、合理的原则，实施与之相适应的配套设施。在电气系统的设计和施工中，为了提高设计的效率，建立一个电气家庭图书馆，可以有效地改善设计方案的可视性。

4.4 模拟性应用

由于传统的设计都是有规划的，而施工项目是一个很大的体系。在传统的设计中，盲者难以将这些复杂的空间形象具体化。利用BIM技术，可以让设计者在任何时候都能了解整个工程，并根据需求对其进行优化。所有的照明设备都是厂家生产的。通过对各种照明光源的场域进行仿真，以达到更合理的照明效果。所生成的情景可以使设计能够从开始到结束，从开始到结束。

5 BIM技术在建筑电气设计中的应用

5.1 信息传递

目前BIM系统的设计精度难以保证，因为目前BIM系统中的系统图表和相关的数据量不多，而且在实际工程中还存在着许多问题。因此，在运用BIM技术进行建筑电气设计时，首先要解决的问题就是要建立一个完善的家族库，这样才能保证信息的快速和实用，同时也能为提高建筑电气设计的质量提供一个有利的条件。在此基础上，要加强对族库属性的定位，这是构建一个健康的家族库的重要一环，可以更加准确地控制各部门间的信息传递，从而达到准确的分析目的。

5.2 构成三维电气模型族库

在电气设备的族库中，主要包括照明设备，插座开关，配电箱，配电柜，通讯设备，家用电器，电气指示板。在创建一个具体的工程项目时，必须遵循以下两个方面的原则：首先，制订与电气相关的规范和规范；其次，对每个电气族的特性进行进一步的验证，并按电气专业的有关流程，并对其上下游的数据进行不同的需求。

5.3 具体应用

相关人员可以运用BIM技术中的高协作能力，将不同的给水、暖通等专业的电气状况纳入其中，并通过该技术的自动检测功能来检验电气系统的设计是否有问题。如果改变功率，分配系统也会相应的改变，从而避免了在平面图上的错误、漏电等问题。通过BIM技术实现了配电网的三相均衡调节，有效地保证了电网的供电质量；在应用BIM技术进行室内照明设计时，不仅保证了照明光源的合理，而且可以根据不同的功能和实际需要对光源进行调节。在户外使用高压钠灯，对于一般不需要特别照明的地方，可以使用荧光灯；在运用BIM技术进行消防设计时，可以验证火灾检测仪的正确性，同时也可以利用此软件的检索功能，对消防、给排水、暖通、电气等方面的相关知识进行检索，提高建筑电气防火设计的可靠性和安全性。

5.4 在电气管线安装中的应用

在具体的管道安装方案设计中，面对复杂的线路，采用BIM技术，可以在可视化的环境下，对管道的空间布置进行合理的规划，协调各种管道的走向，以防止管道间的拥挤和冲突。同时，要有效地控制管道占用的空间，避免管道布置中出现过多的剩余空间，以及由于布置空间的不足而造成管道不能正确地安装。同时，运用BIM技术的动态仿真特性，把握施工过程中的技术难点，通过技术手段进行调整和优化，以确保后期工程的顺利进行。

5.5 在工程预算和后期维修中的应用

在电气系统的设计中，要想有效地控制工程造价、合理地使用经费，必须进行好的工程预算，并运用BIM技术，对电气建设投资进行科学的规划和设计。首先，通过BIM建立的信息模型可以精确地获取电气建设所需要的物料清单信息，并且可以进行实时的调节，保证了数据的可信度。利用BIM建立的信息数据库，可以精确地分析材料的造价、施工工程量等各种费用因素，从而提高工程造价的精确度[5]。同时，在后期维护的过程中，可以通过BIM技术，在直观的工作环境下，通过观察建筑的模型，迅速地理解建筑的结构，从而更好地理解建筑的细节，从而快速地发现问题。

5.6 合理运用设计软件

BIM技术的应用离不开先进的设计软件，其中Revit是目前广泛采用的工程设计软件。Revit软件可以根据设计者的思路，进行设计，具有很高的智能化程度，在BIM技术中应用此软件，可以有效地解决传统建筑电气设计中的缺陷。利用BIM技术，可以把设计中有关的参数输入Revit中，从而达到对平面效果的优化。另外，利用BIM技术，利用CAD等专业制图软件，能精确地绘出建筑物的设计图，并能合理地布置、调整建筑物的电气线路及设备。

5.7 BIM技术在建筑内管线综合布置

在传统建筑管理中，有一项很重要的工作就是要画出一个大的企业或者综合大楼的管道。但当施工方在用各种机电专业的图纸做平面管道图的时候，往往会发现，很多地方的梁架和结构都会发生很大的变化，不是因为管道的布置空间过大，就是因为管道的位置过多，造成了空间的浪费，或者因为管线太过狭窄，导致管线无法容纳。这种做法不但造成了大量的经济损失，还会影响到项目的进度。而将BIM技术用于建筑内部管道的整体布局，则可以很好地解决上述问题。由于BIM技术具有可视性、虚拟性等特性，因此，将BIM技术应用于建筑物内部管道的整体布局，能够有效地把握住施工中的难点和关键点，并针对问题进行处理，从而达到提高施工效率的目的。