某项目暖通三维设计的应用研究

1 引言

随着建筑行业的不断发展，创新需求越来越盛，BIM 技术在建筑行业中的重要性日益提升。 而三维设计是BIM 技术在设计阶段实施的重要手段。

2 项目介绍

本项目地块位于深圳宝安区，总建筑面积81 558 m2，建筑主体包括2 层地下室，一栋17 层塔楼，一栋14 层塔楼及4 层裙房组成。

2.1 冷热源及空调风系统

塔楼与裙房采用直接蒸发式多联机空调系统和新风系统，新风由新风空调机组处理后直接送至区域。 本项目中有特殊用途要求或需要24 h 连续运作的房间， 例如， 消防安保中心、电梯机房、控制室、网络机房等，考虑需要四季使用空调的特殊要求，单独设置局部多联式空调系统或单元式空调。

2.2 机械通风系统

本项目的机械通风系统主要针对地下车库、设备用房、卫生间、大开间办公室等进行设计。 各功能用房和空间的通风量根据通风换气次数的计算原则计算确定。

地下室汽车库区域平时为机动车停车库， 地下2 层局部区域为战时人防单元。 汽车库区域平时通风系统为机械排风（兼排烟）系统，其中，机械排风量按6 次/h 换气次数或者稀释法计算取最大值。 对地下1 层、2 层有直接出地面汽车坡道的防火分区，则利用车道自然进风进行补风；对其他防火分区汽车库设置机械送风（兼补风）系统，送风量按5 次/h 换气次数或者稀释法计算取最大值。 设置充电桩车位的排风量与补风量，需额外考虑1.2 倍的系数。

地下室及各设备层的水泵房、 变配电间等设备用房设置机械通风系统，应满足换气、散热降温的要求。 卫生间设置机械排风系统，通过竖井排至塔楼屋面。 地下室垃圾房、隔油机房设置独立的排风系统，排风出屋面高空排放。

地下柴油发电机房，在非工作状态设置机械通风，发电机工作时，利用发电机组自带的排风机排风，并采用自然补风。储油间采用机械通风，并考虑事故通风；事故通风换气次数为12 次/h，事故排风机采用防爆型，在室内外均应设置开关。

变电所等气体灭火防护区域设计灾后通风系统。 灾后排风系统及补风的支管上安装电动开关阀，阀门平时常闭，待气体灭火结束后，则打开阀门进行灾后通风。

3 暖通三维设计流程

3.1 主要流程

本项目暖通三维设计使用的软件主要为Revit，辅助软件有AutoCAD 和鸿业负荷计算软件。建筑、结构、暖通、强电、弱电、给排水、室外场地等所有涉及的专业均采用一个专业、一个Revit 模型的方式。 在项目之初，统一好BIM 模型的规则，包括地上、地下模型拆分原则、Revit 版本、模型命名方式、模型基点坐标，以及各专业互相链接的基准方式。 这样可以方便各专业BIM 模型之间的互相链接参考，以及最终项目BIM 模型的整合[1]。

整个暖通三维设计过程全部基于BIM 模型，包括多专业协同、提资输入、输出、图纸产品输出等。 关键流程如下：

1）了解并分析建筑房间功能、房间面积、房间长边尺寸、楼层高度，从而划分防烟分区、空调服务分区；确定空调设备、排烟设备、补风设备、加压补风设备和排风设备的选型大小、数量和机房位置，以及取风井道和排风井道，提资给建筑专业。

2）待建筑专业初步将暖通需求落实到建筑BIM 模型内后，暖通BIM 模型则采用链接Revit 的模式，在暖通专业BIM模型内放置暖通设备，并更新暖通BIM 模型。

3）制作暖通专业对外提资的平面视图，在视图内标注需提资给其他专业的内容，例如，设备电量、设备重量和基础、结构留洞等信息，标注明确后，更新暖通模型。 将此类视图的视图名称通知给相关专业，相关专业可通过“按链接视图”的方式，在其BIM 模型内直接看到暖通模型内提资视图的内容。

4）根据风量、风速确定风管尺寸，根据冷量确定水管尺寸，绘制风管和水管，更新暖通BIM 模型。

5）根据天花高度、气流组织、风量范围，确定风口形式、大小和数量，在BIM 模型内放置风口，并连接到风管上，更新暖通BIM 模型。

6）放置完风口后，按照规范放置风管附件和水管附件，包括防火阀、排烟防火阀、止回阀、消音器、电动调节阀等，更新暖通BIM 模型， 并将有弱电需求的阀门点位制作成Revit 提资平面，提供给弱电专业。

7）根据保温隔热设置原则，利用Revit 软件给风管水管添加保温隔热，完成暖通系统的完整性。

8）制作出图视图，将满足规范的出图视图放入图纸，确定好图框信息后，即可从Revit 内直接打印PDF 图纸，或者导出CAD 图纸，方便后续走审图流程和制作蓝图。

3.2 注意点

相比于传统的AutoCAD 二维设计， 用Revit 做三维设计的最大区别在于同步性和所见即所得。 同步性是指：即使是各专业设计师各做各的设计， 但是得益于Revit 的同步功能，各专业设计师之间可即时地看到其他专业的设计模型修改内容。 所见即所得是指： 三维模型比二维平面设计更加立体真实。 以往许多传统二维设计要到后期才会注意到的问题，由于BIM 模型的即时性和可见性， 三维设计就会将这些问题前置显示，因此，在设计过程中，设计人员不能只关心本专业的系统是否完整， 还需要时刻注意其他专业提供给本专业的条件是否合理可行，或者本专业的方案是否会影响其他专业。 设计师在配合过程中，需要注意节奏，既不能完全不管其他专业的模型更新，又不能时时同步更新其他专业BIM 模型的进度而浪费了时间乱了阵脚， 还不能只顾修改本专业模型而不顾修改会不会影响其他专业。

在本项目暖通三维设计中的几个注意点如下：

1）本项目BIM 模型如有重大更新内容，需及时通知可能会受影响的专业，双方/ 多方应针对修改内容共同讨论后得出解决方案。

2）各专业互相更新模型图纸的协调过程肯定不会止于一轮，但每一轮需商定好本轮的模型更新图纸重点，相关专业互相确认好后再进行下一轮， 这样才能让各专业模型综合在一起，例如，结构洞口是否可行，综合管井内多专业管线是否协调，不同梁高下的管线净高是否满足天花高度要求等。

4 Revi t 出图设置要点

鉴于目前国内的相关规定， 三维设计模型仍需要转化为二维图纸后，才能进行后续的审图、打施工蓝图等关键步骤，最终使其具备法律效应，因此，本项目的Revit 三维设计模型需通过种种设置，转化为符合现行规范的二维图纸，这个过程称之为三维出图。

Revit 三维出图的设置要点如下：

1）平面视图内的轴网和剖面图内的标高一般采用建筑BIM模型内的轴网。 通过“可见性/ 图形替换”内的自定义，关闭暖通模型内的轴网，也可关闭链接的其他专业模型内的轴网。

2）建筑底图设置，通常可由建筑专业在模型内处理好底图，然后提供给其他专业“按链接视图”使用。 在此基础上，其他专业如果有额外特殊的底图显示要求，可以采用“自定义”，根据自身需求显示或关闭某项可见性，同时，将建筑模型勾选“半色调”“底图”，可达到二维AutoCAD 出图时候建筑底图灰显的效果[2]。

3）平面视图的视图范围一般为本层建筑楼板完成面至上层建筑楼板完成面。 特殊情况有：本层有通高、降板或者错层区域，导致的本层整体空间高度不一致，可以通过“平面区域”命令，在不影响整张大平面的“视图范围”的前提下，单独设置某块平面区域内的“视图范围”；或者可以通过设置“视图范围”的“视图深度”，将下层管线也显示在本层平面内，且就可以用不同线型来区别显示与本层管线不同的效果。

4）暖通风管显示要求为双线，且不显示风管的中心线，而暖通水管显示要求为单线，为满足此需求，可将视图的详细程度调整为“中等”，视觉样式调整为“隐藏线”。

5） 为了将某张出图视图顺利放入规定尺寸的图框内，先需要设置好出图比例，如有额外超出图框部分，可以使用“剪裁视图”命令进行适当修剪，同时让剪裁区域不可见。

6）对象样式、MEP 设置、填充样式、线样式、线型图案、线宽设置等命令，可方便设计人员们根据出图标准修改Revit 内的线型、线宽、填充图案等。

7）如果出图时机电管线有上、下层遮盖的情况，为了方便显示管线上、下层关系，可以使用“机械设置”命令，在“隐藏线”选项卡内勾选“绘制MEP 隐藏线”，同时设置合适的线样式和内外部间隙。

8）风管和管道垂直立管的显示可以在其所处的系统类型属性内设置，选择合适的上升/ 下降符号，同时，该符号的大小可以在“机械设置”的“风管设置”内输入确定“风管升/ 降注释尺寸”。 水管同理。

9）三维出图最复杂的一部分莫过于设备、附件、风口等二维显示。 不仅是因为其种类众多，且每一类都不重复，而且还因为这些构件在三维出图时， 往往不是简单地显示其轮廓投影线，而是要根据图例正确显示。 因此，在开始此项目之前，就应当准备好适合出图显示的族，形成族库，方便统一取用。

10）三维出图的图面标注往往需要标注许多信息，例如，风管系统的尺寸和标高、设备编号、管线坡度、风口的尺寸、流量、个数，以及图框内的项目名称、图纸名称、图纸阶段、设计人员等。 这些标注信息每个项目都需要，通用且重复率高，因此，设计人员应采用共享参数文档，将每个项目都会用到的参数分门别类地编写入共享参数文档内， 再由不同项目调取使用，以方便多项目管理[3]。

5 三维设计发展建议

相对于传统二维设计，三维设计流程还相对不成熟，具体建议如下。

1）流程管理待改进。 三维设计中整个项目设计复杂，周期又紧凑，更重要的是，三维设计会将许多问题提前暴露，为了解决这些前置的问题，需要改变设计周期管理流程。 在正式出施工图前，需投入更多的成本放在多专业协调和解决问题上，制定更细致的节点安排，明确每个节点周期工作重点，并分批次、分区域核查，直至完成整个项目。

2）设计师的工作习惯待改进。 由于三维模型的即时性和多专业协作性， 设计师在设计过程中会看到其他专业的工作内容，也会发现多专业综合后的诸多问题，设计师需将单专业设计思维转换为多专业协同思维， 在着力于完善本专业系统设计的同时，也需多考虑和其他专业的配合。

3）设计族库需完善。 丰富而准确的族库能帮助三维设计模型更加准确。 完善族库需前期投入较多的人力和时间成本，且为了出图标注，需预加许多共享参数，兼顾族库的通用性和实用性。

6 结语