淺談BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及展望

王冉

沈陽(yáng)市華域建筑設(shè)計(jì)有限公司 遼寧 沈陽(yáng) 110034

在暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠?yàn)榕照{(diào)的設(shè)計(jì)提供最優(yōu)方案，提高暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，且能夠使暖通空調(diào)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)三維立體模型設(shè)計(jì)，從而增強(qiáng)設(shè)計(jì)的可視性。在整體的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，合理科學(xué)地應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠顯著地提高暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的質(zhì)量水平。因此，文章對(duì)BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行分析研究，有著現(xiàn)實(shí)的價(jià)值和意義。

1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)即建筑信息模型技術(shù)，是一種基于三維數(shù)字技術(shù)，并將建筑項(xiàng)目信息進(jìn)行集成，從而構(gòu)建出建筑工程數(shù)據(jù)模型的一種技術(shù)，BIM能夠詳細(xì)全面地對(duì)建筑工程信息進(jìn)行表達(dá)，并能夠在設(shè)計(jì)、建造、管理等方面以數(shù)字化方式進(jìn)行應(yīng)用[1]。

2 暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)具體應(yīng)用

BIM技術(shù)作為科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物，也是新興技術(shù)中的一種典型技術(shù)，將其應(yīng)用在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，有著諸多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與價(jià)值。

文章本部分將對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析闡述。

2.1 設(shè)計(jì)方案生動(dòng)直觀

在暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠提高暖通空調(diào)設(shè)計(jì)效果的生動(dòng)性與直觀性，從而將設(shè)計(jì)方案與效果生動(dòng)、直觀地展現(xiàn)出來。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是將空間概念通過制圖的手段，轉(zhuǎn)化成平面及剖面、立面的圖紙，通過經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的設(shè)計(jì)人員，形成空間的關(guān)系，然后以此為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。此中傳統(tǒng)的模式對(duì)于一般建筑尚可，單獨(dú)與復(fù)雜的空間關(guān)系，特別是弧線、連續(xù)的曲線，拱形等非常規(guī)的空間，由于不能形成實(shí)時(shí)的、詳細(xì)的平面和剖面圖紙，對(duì)于更多的細(xì)節(jié)，例如平面關(guān)系、標(biāo)高、相對(duì)位置和高度等，只能靠空間的想象，這就導(dǎo)致了設(shè)計(jì)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的偏差，甚至錯(cuò)誤，特別是空調(diào)系統(tǒng)的冷凝水系統(tǒng)，由于是重力流，只能沿水量方向向下流動(dòng)，遇到拱形空間，甚至?xí)a(chǎn)生排水不暢、倒灌等等。利用BIM設(shè)計(jì)以后，由于展現(xiàn)在設(shè)計(jì)師面前的是實(shí)實(shí)在在的模型，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)需求去查看任意一點(diǎn)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，同時(shí)，也可以實(shí)時(shí)地看到設(shè)備、管線的安裝位置、路由，以及敷設(shè)以后的實(shí)際效果，就規(guī)避了上述情況引起的錯(cuò)誤，避免了現(xiàn)場(chǎng)的拆改。同時(shí)，由于對(duì)空間關(guān)系有了三維的更直觀的認(rèn)識(shí)，也會(huì)促使暖通空調(diào)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行思維拓展，采用與建筑結(jié)合起來更好的設(shè)計(jì)方案，大大提升了工作效率，加快了工程的進(jìn)度。

2.2 數(shù)據(jù)獲取更方便、準(zhǔn)確

與CAD的傳統(tǒng)制圖方式，BIM跳出了制圖的概念，強(qiáng)調(diào)的是“信息”，也就是說，不再是用軟件通過畫圖去表達(dá)，而是賦予“信息”。通過把實(shí)際需要表達(dá)的墻、梁、設(shè)備等，做成虛擬模型，此類模型可以包含實(shí)際施工過程包含的全部信息，例如，對(duì)與風(fēng)機(jī)盤管，該模型除了外形以外，既可以包含風(fēng)系統(tǒng)的所有參數(shù)，例如風(fēng)量、風(fēng)壓、阻力、風(fēng)管設(shè)備的接口尺寸、接口位置等，還可以包含水系統(tǒng)的所有參數(shù)，例如水量、阻力、水管接口尺寸、接口的定位、接口的類型等，也還可以包括用電功率、電壓、用電接口的具體信息等，同時(shí)，還可以提供生產(chǎn)廠家，安裝時(shí)間，設(shè)備運(yùn)行狀況，等等。如圖1，特別是對(duì)于改造類項(xiàng)目，還可以提供是否需要拆改、設(shè)備是否為新購(gòu)等多元化的信息，為后續(xù)的各部門，包括施工、預(yù)算、采購(gòu)等各部門提供準(zhǔn)確翔實(shí)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，降低了多部門合作的重復(fù)工作量，加快了整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)程。

圖1 BIM制圖軟件

2.3 設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)更方便

在傳統(tǒng)的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中，由于無法將全部信息內(nèi)容進(jìn)行顯示，因此難以對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，在設(shè)計(jì)過程中，各部門都是以各自的思路和需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后再與其他專業(yè)交流和溝通，在遇到問題的時(shí)候進(jìn)行相互的交流、妥協(xié)、修改，浪費(fèi)了時(shí)間和精力。應(yīng)用BIM技術(shù)，各專業(yè)都是在一個(gè)中心文件上進(jìn)行設(shè)計(jì)，各自有對(duì)應(yīng)的權(quán)限，在設(shè)計(jì)的過程中，可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)其他專業(yè)的同步變化，協(xié)商后可以找到調(diào)整的思路以及調(diào)整后的效果，強(qiáng)化了各專業(yè)的配合意識(shí)，激發(fā)新的合作思路的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)一動(dòng)全動(dòng)的整體設(shè)計(jì)效果。

特別是針對(duì)建筑工程中暖通空調(diào)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，管線綜合設(shè)計(jì)是最為關(guān)鍵且重要的綜合設(shè)計(jì)內(nèi)容之一，其設(shè)計(jì)質(zhì)量水平會(huì)直接影響到整個(gè)暖通空調(diào)系統(tǒng)質(zhì)量。在整體管線綜合設(shè)計(jì)工作中，其關(guān)鍵是合理而科學(xué)地對(duì)每一根管線進(jìn)行布置，保證整體管線系統(tǒng)能夠流暢，避免后續(xù)施工、運(yùn)行中出現(xiàn)問題。BIM技術(shù)相較于傳統(tǒng)技術(shù)，其能夠以三維模型形式對(duì)相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀展現(xiàn)，同時(shí)對(duì)各專業(yè)所有的修改都能夠更新，如右圖，為工作人員提供參考與幫助，管線綜合設(shè)計(jì)結(jié)果的合理性得到了顯著的提高，加快了設(shè)計(jì)節(jié)奏的同時(shí)，還有效地提高了正確率，提高設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量[2]。

圖2 三維模型直觀圖

2.3 方便專業(yè)之間的相互提資

在暖通空調(diào)的設(shè)計(jì)工作中，在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算的時(shí)候，需要提取大量的基礎(chǔ)條件信息，例如圍護(hù)結(jié)構(gòu)的尺寸、傳熱系數(shù)、熱惰性等等相關(guān)信息，同時(shí)，有需要給其他專業(yè)提出重要信息，例如本專業(yè)設(shè)備的用電量、位置、用水量、用水壓力、對(duì)建筑空間的具體要求，等等。在以往的設(shè)計(jì)工作中，需要本專業(yè)的設(shè)計(jì)人員對(duì)建筑的信息進(jìn)行讀取，分析，計(jì)算，設(shè)備選擇完成以后，需要將提資信息進(jìn)行整理，匯總，轉(zhuǎn)提給電氣、給排水、建筑等相關(guān)專業(yè)，這些工作需要占據(jù)設(shè)計(jì)人員大量的時(shí)間和精力，對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了很高的要求。而應(yīng)用BIM技術(shù)，可以將上述所有的信息賦予每一個(gè)基礎(chǔ)元素里，利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的儲(chǔ)存功能，對(duì)所有信息進(jìn)行有效的篩分和處理，提取有用的信息。例如負(fù)荷計(jì)算，暖通專業(yè)可以直接讀取圍護(hù)結(jié)構(gòu)的所有相關(guān)數(shù)據(jù)直接進(jìn)行計(jì)算，不需要建筑專業(yè)進(jìn)行再次提供，保證了數(shù)據(jù)的一致性和準(zhǔn)確性。再以風(fēng)機(jī)盤管設(shè)備為例，布置完成以后，無關(guān)專業(yè)可以不提取任何信息，電氣專業(yè)可以直接提取設(shè)備的用電量、電壓、位置、線徑、用電負(fù)荷的種類等等，方便其進(jìn)行設(shè)計(jì)和后期運(yùn)行的分類統(tǒng)計(jì)、計(jì)量；暖通本專業(yè)可以從中提取風(fēng)管設(shè)計(jì)的全部信息，水管設(shè)計(jì)的全部信息，例如風(fēng)、水管的接口尺寸、安裝位置、風(fēng)（水）量的大小、阻力等等，然后直接進(jìn)行下一步的設(shè)計(jì)，也不再需要數(shù)據(jù)的再次提供和錄入，在保證了數(shù)據(jù)的一致性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性的同時(shí)，還大大減輕了設(shè)計(jì)人員的工作量。

2.4 錯(cuò)誤檢查更智能

對(duì)于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)來說，會(huì)簽是一個(gè)非常重要的工作。在各專業(yè)設(shè)計(jì)完成以后，對(duì)所有的相關(guān)條件的提資進(jìn)行落位檢查，同時(shí)，各專業(yè)進(jìn)行疊圖，進(jìn)行跨專業(yè)的綜合檢查，防止錯(cuò)漏碰缺。由于上述的工作都是由人來執(zhí)行，執(zhí)行人的個(gè)人能力和專業(yè)態(tài)度直接決定了設(shè)計(jì)品質(zhì)的好壞，也決定了現(xiàn)場(chǎng)施工過程中的變更和拆改；同時(shí)，由于傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的限制，不能做到各個(gè)部位的全景式體現(xiàn)，即使是再優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員，也難免會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。應(yīng)用BIM技術(shù)，可以計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢索，可以對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行逐個(gè)分析，然后形成詳細(xì)的錯(cuò)誤報(bào)告，設(shè)計(jì)人員只需要對(duì)相應(yīng)的出錯(cuò)點(diǎn)位進(jìn)行分析和調(diào)整。由于計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，這種檢查是全方位的，不會(huì)漏掉任何一個(gè)點(diǎn)位。特別是大型、復(fù)雜的設(shè)計(jì)項(xiàng)目，這種檢查的優(yōu)勢(shì)就更為突出，極大地規(guī)避了因?yàn)樵O(shè)計(jì)不交圈而產(chǎn)生的施工問題，理論上可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)施工的“0變更?！?/p>

3 BIM技術(shù)在設(shè)計(jì)階段中的制約因素

BIM技術(shù)有著較多的優(yōu)勢(shì)以及優(yōu)點(diǎn)，而且經(jīng)過了近幾年的快速發(fā)展，取得了一定的進(jìn)步，但是不可否認(rèn)的是，在實(shí)際的暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中應(yīng)用還存在著較多的制約因素。具體而言，當(dāng)前暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中影響和制約BIM技術(shù)應(yīng)用的主要有三個(gè)方面。首先，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程會(huì)影響B(tài)IM技術(shù)的應(yīng)用，BIM技術(shù)在制圖時(shí)需要在信息模型中輸入大量數(shù)據(jù)，而此類數(shù)據(jù)的收集和整理需要上下游全部行業(yè)的全力配合，同時(shí)也需要大量的時(shí)間來整理，因此會(huì)導(dǎo)致制圖效率與效果降低，影響B(tài)IM技術(shù)應(yīng)用。其次，軟件族庫(kù)仍需完善。與工程上廣泛的應(yīng)用項(xiàng)目相比，當(dāng)前軟件族庫(kù)依然偏少，信息不全，而且信息分類雜亂、不一致，會(huì)導(dǎo)致BIM過程中族的種類不全，或者信息不一致，匹配性差，導(dǎo)致部分高級(jí)功能難以應(yīng)用[3]。

4 BIM技術(shù)的未來展望

以上對(duì)BIM對(duì)設(shè)計(jì)的影響進(jìn)行了一些闡述，但個(gè)人認(rèn)為，BIM絕對(duì)不僅僅是為了解決設(shè)計(jì)問題而存在的，這只是其眾多應(yīng)用的一小部分，其更大的作用更在于下游和未來。設(shè)計(jì)單位提供BIM模型以后，施工方向的各單位可以根據(jù)模型，進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的成本計(jì)算，同時(shí)可以結(jié)合相關(guān)軟件，進(jìn)行施工模擬組織分析，對(duì)施工過程中不同時(shí)間點(diǎn)的作業(yè)面、完成計(jì)劃、物流、人流、現(xiàn)金流等進(jìn)行詳細(xì)的分析和計(jì)劃。運(yùn)維和管理部分可以依托BIM模型，有效的和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備的高效管理等等。

5 結(jié)束語

綜上所述，在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作中應(yīng)用BIM技術(shù)十分關(guān)鍵且重要，有著諸多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與價(jià)值。文章對(duì)暖通空調(diào)設(shè)計(jì)工作中BIM技術(shù)進(jìn)行了相應(yīng)地分析，并對(duì)其應(yīng)用方法與制約因素、未來進(jìn)行了闡述，希望能夠通過分析研究提高暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的質(zhì)量水平，并推動(dòng)BIM技術(shù)在暖通空調(diào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用水平。