建筑暖通空调系统节能中BIM技术应用对策分析

李茜

摘 要：在建筑工程设计中，暖通空调系统是保证室内环境温度稳定的重要基础，可以更好地保障居民生活质量。由于暖通空调系统能耗占比较大，在前期规划设计时必须重视布線、负荷等问题，借助BIM等先进技术辅助暖通空调工程的开展，合理兼顾系统节能和线路布设等需求，不断推动建筑工程现代化发展。因此，本文将系统性介绍建筑暖通空调系统节能特点，结合BIM技术的优势，详细分析该技术在建筑暖通空调系统中的具体实践应用。

关键词：建筑暖通；空调系统；节能；BIM技术；应用对策

1 前言

随着建筑工程行业的快速扩张，工程企业也更关注其绿色环保性，针对建筑中能耗偏高的暖通空调系统，通过优化设计的方式综合考虑通风、供暖、空调等方面需求，确保其设备选用和线路布设的合理性，不断提升建筑工程的节能水平。BIM技术在建工设计中的实践应用具有优势，可以更好地实现二维到三维的图像转换，将室内各个线路布设进行综合规划，有效减少了碰撞概率，为后续施工实操形成了有效参考，对保障建设效率、优化工期进度和提升节能效果等具有重要意义。

2 BIM技术在建筑暖通空调系统中应用意义分析

2.1 BIM技术的特点

在建筑工程中，由于暖通空调系统的能耗明显偏高，在利用BIM技术进行节能设计时必须考虑到实践应用环节，有效控制暖通空调系统运行带来的温室效应、环境污染等情况。在建筑暖通空调系统设计过程中，利用BIM技术进行优化设计时，应充分借助数据集成应用的特点来进行优化，技术人员可提前进行系统运行的模拟分析，通过BIM系统精密可靠的数据监测，了解暖通空调的能耗负荷情况，有针对性地进行节能设计，可以更好地提升方案的科学性与可信性，并综合考虑到暖通空调系统中相关的其他数据影响，充分发挥出BIM系统中信息共享技术优势[1]。

2.2 BIM技术的意义

BIM技术对于提升建筑暖通空调系统的节能特性具有重要意义，其数据库十分庞大，可以详细记录每个零件、设备的实际参数和结构尺寸等，通过详尽的模拟和3D转化来进行方案验证，并与后续的施工建设等充分结合。技术人员在对设计方案进行优化调整时会更有方向性，不断提升暖通空调设计的科学性与可行性。另外，在实际应用BIM技术过程中，设计人员可以利用计算机系统来进行设计方案的对比分析，通过更换管线布设、设备参数等来记录其模拟应用的参数值，以更加直观的数字来分析暖通空调的设计节能效果，其计算精度具有更高的信度，且在数据库分析应用中更好地考虑到了信息的关联影响问题，有效发挥出了BIM技术中5D数据库的优势性。

3 BIM技术在建筑暖通空调系统中的应用实践分析

3.1重视负荷计算

不同面积、使用功能的建筑物，在进行暖通空调系统设计中的侧重点和管线分布方式等都存在很大差别，设计人员在实际工作过程中必须结合建筑实况来进行其冷热负荷计算，并有针对性地对其进行节能优化。以某栋6层建筑的暖通空调设计为例进行分析，其中的-1层主要为车库，地面以上的6层以居住和办公为主。该建筑的冷热源设计采用2台额定制冷量为288kW的地源热泵机组，在换热器系统的设计上以地埋U型管进行换热，总数量约为140个[2]。建筑物内系统可根据建筑的特点和使用功能进行灵活选择末端空调系统形式。地源热泵机组的全年释热量与释冷量基本相同，应用优势较为突出，不会加重室外环境的温室效应和臭氧层破坏问题。

3.2优化设计表达

BIM技术在进行建筑暖通空调系统设计过程中，主要利用三维模拟、图像渲染、管线投影等不同的形式来进行绘制，其形成的图像标识和表达会更加精确，可以有效规避在二维图像设计过程中产生的线路重叠问题。在暖通空调的设计图像绘制当中，BIM系统会自动对不同的管道、线路等进行自动定位跟踪，充分考虑到不同设备之间的投影图像关系，设计人员在进行其相对位置、尺寸结构等信息的分析过程中会更加清晰明确。如在地源热泵的设计当中，机房中不同设备管道的相关信息可以提前进行三维模拟展示，这种设计思路的应用优势更加突出。另外，在BIM系统设计图像当中，可以加载一些文字相关的信息，通过备注的形式来予以补充说明，技术人员只需要进行点击就能够同时获取，为后续技术交底工作提供了极大的便利。

3.3综合管线布设

针对6层建筑而言，在进行暖通空调系统的管路设计时，线路较为复杂，必须保证线路之间不会产生干扰和影响，不断提升系统运行的可靠性[3]。在利用BIM技术进行线路布设的过程中，系统能够实现相关管路的可视性转换，设计人员能够直接根据当前建筑的室内空间结构来进行线路布设，其规划的科学性和精确性有了更好的保障。在线路布设完成后，BIM系统还可以根据不同管道线路的颜色来进行功能上的区分，自动进行碰撞测试来规避设计矛盾，在工作效率和信度上有了明显提升。

3.4加强空间利用

针对不同面积的室内空间，在进行暖通空调管线、设备的布设规划过程中，所选择的工艺技术、设计思路等有着很大的差别，技术人员可以利用BIM技术来完成设计，并提前考虑到在施工实操做成的预留空间，不断加强设计优化工作，避免由于方案不合理造成建设实施时的返工、延误等问题。设计人员在进行狭窄区域的规划布设当中，应当提前考虑到空调设备、管道的尺寸问题，可以利用BIM技术当中的可视化模拟技术来进行综合分析，针对一些大尺寸设备也可考虑通过调整其安装角度等方式进行优化，确保设计方案中标注的各项设备尺寸与实际吻合度更高，提高对狭窄空间的实际利用率。

3.5提升设计效率

为更好地提升设计人员的工作效率，在利用BIM技术的过程中，必须提前做好设计工作的流程优化处理。特别是在面对大体量的建筑工程参数时，应尽可能保证信息的标准性，使其在进行交叉结构的设计过程中可以更具综合性，提升布线规划的合理性。建筑暖通空调系统设计工作和其他环节的设计、施工建设等之间有十分密切的联系，通过完善工序流程可以更好地建立这种合作设计的理念，有效减少工作量，不断提升图像绘制工作效率。

3.6提供修改便利

建筑暖通空调系统设计中，为保证方案的合理性，需要尝试调整部分设备的实际工作参数以達到经济节能的要求。在BIM系统中，设计人员可以通过自动化的方式来进行不同的线条规划，完成建筑中不同的暖通空调管道设计，在进行修改调整时，能够通过局部更换的方式进行最终的参数模拟和对比，在提升设计工作效率和合理性的同时，更有利于进行快速修改调整，对设计人员的工作开展而言具有较强的便利性。在BIM的图像中，可视化和信息化的技术优势使得各个施工环节之间的协作性有了明显的增强，在进行对比分析时的综合性也有所提升，设计方案更加直观可靠。

4 BIM技术在建筑暖通空调系统节能设计中的应用实例

为了详细阐述BIM技术在建筑暖通空调系统节能设计中所发挥的重要作用，这里以某展业CBD大型综合建筑为例，该建筑位于长春市，占地面积54927.69㎡，建筑内部包括室内步行街、超市、健身房、购物区、影院等区域。为了提升顾客的购物、休闲体验，该建筑物在设计时对于建筑物室内温度的要求较为严格。

这种背景下，研究人员基于BIM技术，尝试在满足建筑物通风供暖需求的前提下，对其暖通空调系统设计方案进行优化。考虑到该建筑物所在地气候特点（该地区处于Ⅰ类气候区，严寒C区），将当地近几年气候变化数据以及建筑物基础参数导入BIM模型，模拟建筑物投入使用后暖通空调系统能耗情况。由于该建筑物为商业建筑，全年365天保持运行状态，5月15日至10月31日为制冷期，其余时间为制热期。暖通空调系统运行时间为9：00-21：00。该建筑物体量庞大，为提高设计效率，以人流量最多的2F作为研究对象，分析该建筑物2F暖通空调系统能耗情况（详见表1）。

根据表1中的各项指标，研究人员设计了两种暖通空调系统节能设计方案，两套系统均为变风量系统，通过调整室内送风量改变室内温度。

方案一：5月15日至10月31日，使用“冷却塔+冷水机组”组合为建筑物室内供冷，冬季时采用热水锅炉为室内供热，系统末端循环使用变风量系统，该方案的优势在于设计较为灵活，能够满足该建筑物对于室内温度的实时调节要求，提升室内空间舒适性。在节能方面，该方案使用串并联风机机组，有效收集余热，搭配夜间回退模式降低暖通空调系统能耗总量。2F终端单元运用加热线圈，为暖通系统覆盖的边缘区域以及各个供热通风死角提供额外的热量，进一步提升室内空间舒适性。

方案二：该方案制冷方式与方案一保持一致，冬季利用热水锅炉作为主要热源，在暖通空调系统末端使用变风量再热系统，搭配混冷冷却梁。该方案的特点在于额外加装一台空气处理装置，该装置内部安装了带有旁路阻尼器和热水盘管的冷水盎管。实际使用过程中，利用旁路阻尼器降低风扇转速，确保空气处理器能够为冷却梁提供一次空气。研究人员利用BIM技术计算出空气处理器一次空气（f）降低率为0.6icfm/ft（0.28L[sm]），在确保供热效果符合设计要求的前提下，将通风量降低至暖通空调系统最小通风量。一方面通过降低通风量达到节能降耗目标，另一方面提高室内空气置换效率，提高室内空气质量，一举多得。

两种方案均可以起到节能降耗的作用，为了进一步印证两种方案节能效果，研究人员将两种方案导入BIM模型，观察模拟实验中两种方案的使用运行效果（详见表2）。

综合考虑能耗总量、费用以及二氧化碳排放量等指标，方案二的节能减排效果优于方案一，因此该项目采用方案二作为空调暖通系统节能设计方案。

5结论

综上所述，BIM技术可以更好地优化建筑暖通空调系统的设计表达，图示数据更加精细，包括尺寸、位置和设备型号等都能够通过三维视觉来进行绘制和标注，工作效率明显提升，为后续图示修改、技术交底等提供了良好支持。在进行建筑暖通空调系统的综合布线工作时，可以结合不同建筑结构内部的空间和暖通设备的尺寸进行合理优化，结合大体量的建工数据进行合理布设，不断提升其空间利用效率，尝试对比不同的布置方案来寻找最优解，不断提升暖通空调工作的精细度。

参考文献

[1]王伟东.浅谈几种助力碳达峰、碳中和的暖通空调节能系统解决方案[J].机电信息，2022（20）：52-54.

[2]江浩.暖通空调系统群智能协调优化方法与节能控制策略研究[J].中国设备工程，2022（18）：89-91.

[3]汤小亮，易继锋，等.网安基地展示中心暖通空调系统绿色设计及节能减排分析[J].暖通空调，2022，52（07）：74-78.