关于建筑暖通空调系统节能中BIM技术应用对策

李 俊

浙江保利城市发展有限公司 浙江 杭州 310000

伴随绿色环保意识的强化，建筑行业在高速扩张过程中，愈发关注对暖通空调系统的节能设计进行优化，综合性考量建筑在供暖、通风和空调等方面的节能需要，以结构简单、低噪音运行、风量大的暖通空调系统，保证设备选用和线路敷设的安全度与合理性。持续提升建筑能效智慧化节约水平，建设绿色建筑。BIM技术在建筑工程设计领域的应用具备多方优势，能够在规划、设计、施工和运维等不同阶段，提供实施有效信息，促使图像更加精准可靠地实现二维到三维的转换，清晰可见各专业模型的管线综合布设状态，减少模型间的碰撞， 提高协同设计质量，对工期优化、进度提升、系统节能来讲意义重大。

1 BIM技术在建筑暖通空调系统节能中的应用优势

1.1 优化设计过程的可视化效果

BIM可视化在建筑暖通空调系统节能中的应用，能够与构件形成带有互动性、反馈性的直观可视效应，提升各专业间的协调性。为最佳表现出各专业空间的立体关系，可以运用BIM可视化，对建筑暖通空调系统设备和管道的碰撞进行三维可视化建模，制定出防火分区及设备布局的直观规划方案，同时依靠三维可视化建模，满足建筑暖通空调系统主要设备配置与梁间的协调和空隙需要[1]。

BIM技术可视化交底，通过可视化与智能化应用，为建筑暖通空调系统节能设计模型的可视化提供最佳视觉设计角度，支持建筑全生命周期内的仿真分析。在设计过程中，BIM技术通过分析即将产生的实际需求，设计建筑TSI太阳辐照度、系统节能控制、热传导工艺参数等方面的模拟方案，上述设计处于指定实施阶段展开，需要根据现场实际，为建筑施工提供第一手数据，继而为建筑施工阶段，整合三维模型与项目时程、工程进度，正确开展5D仿真虚拟建造和施工成本监控与检视，通过三维成本预算模拟，为施工过程、工程量的控制提供导引性意见，便于模拟可视化施工过程，为施工组织设计、施工预算、工程管理提供可视化控制决策依据，确定最终施工方案[2]。

1.2 实现管理过程的数据化集成

在建筑暖通空调系统节能中应用BIM技术，能够实现管理过程的数据化集成，可以将项目管理所产生的全部数据进行有效存储，继而精准完成模拟与运算，对信息化和集成化管理数据来讲，可以在BIM所建立的模型中，协同修改数据，促使关联数据变化，产生直观、清晰地效果。与此同时，借助BIM技术模型，可以在建筑暖通空调系统节能项目中通过厘米级定位，高速完成金额与数量的计算，仿真模拟分析建筑效能BPA分析。同时，依靠声学仿真模拟软件，通过对建筑室内音效、音质进行精细化计算,得出建筑室内等声场云图和声线，判断指向性数据结果是否满足节能设计的设定效果，产生符合环境效益的最佳设计方案。在BIM技术参与的建筑暖通空调系统节能项目中，管理过程的颗粒度更加细致，便于展开可持续的高精度控制[3]。

1.3 深化模型设计的协同化进度

BIM技术在建筑暖通空调系统节能中的应用，能够自设计阶段即开始深化模型设计的协同化进度，在模型建立的同时，及时发现图纸中的设计缺陷和设计问题。依靠BIM技术提供的建筑信息化模型，可以在创建插入函数的过程中高效解决问题，整合各专业模型，完成模型与机电模型链接，通过协同检查准确发现交叉作业中的碰撞问题，协调并形成具有针对性的优化方案，快速提升作业效率。通过构建暖通空调系统立体三维模型优化系统规划管理设计，能够在二维平面向三维立体的转变过程中，清晰地观察出模型变化，加快暖通空调系统参数调试进度，自动化生成新施工图和施工过程，降低暖通空调系统项目的绘图工作量，针对有可能产生的事故，提前制定出应急预案[4]。

2 建筑暖通空调系统节能中BIM技术应用价值

BIM技术是以模型为基础的多专业协同应用技术，对信息数据的时间跨度、数据载量和质量的要求远远高于以往的技术应用，鉴于此，需要通过严格、明确的数据信息联通模型匹配过程，准确分析BIM数据信息的流通与分享方式。暖通空调系统工程对建筑节能效果能够产生深远的影响，可以迅速提升暖通空调系统的设计品质。BIM技术的信息模型数据库，能够详细记载暖通空调系统设备零件参数与系统结构尺寸等关键信息，通过模拟与转化手段验证设计方案可行性，为施工提供技术应用方案。在建筑暖通空调系统节能中应用BIM技术的信息模型数据库，能够为深化暖通空调系统提供全新技术路径，可通过信息、视图，对系统模型进行指向性优化调整，暖通空调系统工程设计具可行性和经济性[5]。

在实际应用BIM技术过程中，可以利用电子计算机系统对比分析暖通空调系统的前、后设计方案，通过REVIT、NAVIS WORKS软件与管线布置综合平衡技术，观察管线布设、系统设备参数模拟应用的参数信息，直观分析暖通空调系统的设计效果，是否产生对应的节能作用。在计算暖通空调系统数据库应用精度过程中，可以利用BIM技术，全流程考量GBXML、IFC、DWG及其他数据格式的关联影响，有效释放BIM技术5D数据库在模拟过程的优势，建立可以广泛使用的BIM技术5D操作流程。为得出最佳建筑暖通空调系统的节能设计模型，需要在优化系统节能性能的基础上，完成系统设计，利用BIM技术模型调整核心BIM建模平台与技术应用平台的变化，在建模和应用间建立起高速交互关系。基于BIM技术模拟分析建筑能耗分析，得出建筑热工性能、照明系统及暖通空调系统的的能耗数据，将优化信息反馈到BIM核心建模软件，指导BIM模型做好时间分配、调整设计协调流程，形成完整的BIM模型后，与全生命周期各阶段共享建筑能耗仿真模拟数据，建立节能性能较高的暖通空调系统[6]。

3 建筑暖通空调系统节能中BIM技术应用对策

3.1 搜集暖通空调数据

搜集暖通空调数据是促使BIM技术在暖通空调系统节能设计中深度发挥应用效果的必要对策。在搜集数据过程中，需要对暖通空调系统设备的零部件规格、尺寸、结构参数进行全方位了解，将数据录入到BIM模型中，建构完整的5D数据库体系，推动BIM模型在设计和运算过程中，降低设计偏差和失误。在搜集暖通空调数据过程中，需要注意数据的筛选和剔除，避免降低数据实际应用价值。另外，由于暖通空调系统主要的应用功能需要在建筑工程项目结构研究中才能加以考虑，因此，还应保障数据搜集分析的系统全面性。建筑的暖通空调系统并不是对存在的单一系统，不仅要将重点放在针对于暖通空调建筑设计及其相关的每一个系统构成中，在搜集整理数据过程中，还应综合考虑到关联暖通空调系统的其他建筑结构和系统，进行全面细致的分析和掌控，结合设计和安装的科学技术，为BIM设计提供更加详实、可靠的设计根据，成功改善中央进气口以及其他部件的节能设计方案。只有充分保障暖通空调系统能够融入到整个建筑结构系统中，才能够将其积极作用充分发挥出来，避免在运行过程中出现故障。

3.2 建筑冷热负荷计算

在以往的暖通设计中，对建筑暖通的冷热负荷进行计算时，主要依靠的是工作人员根据建筑空间的布局以及空间的功能在二维图纸上进行负荷的计算。由于设计人员的精力有限，很容易出现计算上的误差。应用BIM的最大优势就是可实现建筑暖通方案三维化和可视化。建筑暖通空调系统节能中BIM技术应用，可以通过深度分析数据库信息，准确区分不同面积下建筑的功能，结合建筑实际设计情况，对暖通空调系统设计中的空调载荷数值计算，重点考虑到建筑高度增加的前提下，对建筑室外空气温度的影响、风速的增加、大窗墙比的玻璃幕墙等问题，便于针对性地开展系统节能性能的优化处理。在设计过程中，工作人员应该根据当地的气候情况、工程需求，对冷热源和管线路由方案做出认真思考。在建筑冷热负荷计算过程中，可根据建筑的具体使用能耗，选择暖通空调系统的末端设计形式，在调整和开发BIM模型过程中，根据管线布设方式的差异，促使地源热泵以机组的形式，完成基本一致的释热量、释冷量。

3.3 流程设计优化表达

BIM技术在建筑暖通空调系统节能设计中，利用3D建模工具、图形图像渲染和内置管线投影等形式绘制图像标识，在流程设计优化表达上会更加精确，能够避免出现交叉重叠的二维管线现信息现象。BIM技术能够在暖通空调系统的应用中，完善样板设计文件的管线线型设计、显示方式呈现和字体、字型等工作内容，纠正样板设计文件存在的设计误差，便于在绘制设计图像过程中，降低作业难度。为配合快速制、出图要求，BIM技术通过对系统中不同管线的自动化定位和跟踪，确定系统设备间的投影关系，进而在分析设备、管道轮廓线或阀门的相对定位、规格、型号、高度、尺寸和结构信息时，更加明晰、迅速。在绘制设计图像时，可以通过BIM模型中的线组合，表述和加载相关信息，对设备与管线连接等信息进行数字或者文字的表达，为后续技术交底提供便利，最后有效连接暖通空调系统，形成完整个体。在流程设计优化表达过程中，线、文字和图集的抽象性较高，表达涵盖信息需要通过BIM设计进行绘制表述，通过BIM模型予以直观、形象的建立[7]。

3.4 管线布设综合平衡

在建筑暖通工程中，管线布设位居关键层面。在此种情况下，在建筑暖通设计中应用BIM技术，可实现对管道的有序分类，加强各工程部门的合作。管线布设综合平衡策略能够根据建筑暖通空调系统的具体建设情况，结合BIM模型进行各专业管线级设施信息的预装配，完善节能设计标准和要求，系统性找出图纸存在的问题，在进行节能设计前，快速解决图纸设计存在的缺陷，减少各专业管线发生碰撞、泄漏的可能性，提高协同设计质量。建筑暖通设计在管线综合层面应用BIM技术时，需要遵循大口径管道优先原则，将空调排风口、工厂排气口等空间做出提前预留。通过应用BIM技术，可对管道布置的科学性和合理性进行检测，并且将相关碰撞测试数据导出，进行进一步解析和修正。BIM技术在管线布设过程中的应用，主要依靠可视化转换完成管线的布设，BIM模型可以根据建筑结构完成科学、精准的室内空间规划。完成管线布设后，模型可以根据管道及设备的高度、放置情况，减少各专业管线间的交叉障碍，以颜色区分管线功能关系、 所在位置、接触情况，自动进行设计碰撞检查，避免出现设计矛盾，降低施工风险和施工成本，提高施工质量、效率，保证施工工期[8]。

3.5 室内空间规划利用

BIM技术通过高效、迅速的继承性，联通施工数据、施工资源和施工动态，继而针对不同建筑面积的室内空间，进行暖通空调管线、设备和管道轮廓线或阀门的布设规划，利用差异化技术、工艺和设计思路，优化空调组装模式，可以利用BIM模型完成室内空间规划利用。在此过程中，需要充分考虑到安装施工的便捷程度，为实际施工预留出操作空间，通过优化节能设计工作，利用5D数字化模型，缩短空调风管线路，防止空调产生水垢、气囊，规避因为节能设计方案不成熟、不科学，造成的施工延误和二次施工等严重问题。在规划利用室内空间过程中，需要利用BIM模型，全面采集施工信息，充分了解暖通空调系统设备、管道轮廓线或阀门的相对定位、规格、型号、高度、尺寸和结构信息，利用可视化3D模拟技术等完成施工管理过程的综合分析，对于较大尺寸的暖通空调系统设备，可以积极调整安装位置和安装角度，优化节能设计方案所标注的参数、尺寸，确保实际安装的吻合程度合理化，提升建筑结构狭窄空间的有效开发程度。

4 结束语

综上所述，BIM（Building Information Modeling，建筑信息化模型）通过REVIT、ENVISIONEER等软件，提供最直接、最准确的初始三维模型，可以运用超越传统的视觉设计方式形成建筑可视化，优化设计过程的可视化效果。因建筑暖通空调系统能耗占比相对来讲较为巨大，因此，在进行节能规划设计前期，需要侧重性关注负荷计算、管线布设等时机问题，借助BIM技术等，统筹系统节能需要，推动建筑暖通空调工程的精细度向好发展，获得最优节能设计方案，提高建筑内部空间的实际利用程度。