BIM技術(shù)在暖通空調(diào)施工中的應(yīng)用對策探討

文／徐艷峰 上海裕健建設(shè)發(fā)展有限公司 上海 201103

引言：

隨著當前建筑工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、功能多樣化的發(fā)展，傳統(tǒng)管理手段與技術(shù)應(yīng)用難以保證暖通空調(diào)施工的順利開展，甚至因諸多問題的存在導(dǎo)致施工頻繁出現(xiàn)變更、返工等問題。而得益于我國工程技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，BIM技術(shù)在暖通空調(diào)施工領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，通過對暖通空調(diào)工程施工全過程的貫穿，依托于數(shù)據(jù)的采集與分析構(gòu)建信息模型，可在促進暖通空調(diào)施工設(shè)計優(yōu)化的同時，為施工作業(yè)的規(guī)范化開展提供指導(dǎo)。正因此，探討暖通空調(diào)施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用，對提升暖通空調(diào)施工水平有著重要影響。

1、暖通空調(diào)工程特點分析

現(xiàn)階段暖通空調(diào)工程已然成為建筑工程項目建設(shè)的必要環(huán)節(jié)之一，立足于系統(tǒng)功能而言，暖通空調(diào)系統(tǒng)可在建筑運行期間做到對空氣品質(zhì)的優(yōu)化控制，并結(jié)合相關(guān)保障技術(shù)來改善建筑室內(nèi)濕熱環(huán)境。盡管在建筑主體結(jié)構(gòu)中暖通空調(diào)系統(tǒng)僅作為輔助性工程，但在民眾日常生活中發(fā)揮著不可替代的作用。相較于其他項目而言，暖通空調(diào)工程特點主要表現(xiàn)為：

1.1 線路復(fù)雜

為保證暖通空調(diào)系統(tǒng)可發(fā)揮出應(yīng)有功能與作用，通常需在建筑主體結(jié)構(gòu)內(nèi)分布大量線路，再加上施工質(zhì)量要求較為嚴格，使得暖通空調(diào)工程施工難度增大。同時，工程設(shè)計階段要求設(shè)計師做到對建筑空間與管線空間的合理把控，并重視通過線路布局的優(yōu)化來提升空間利用率[1]。而以往設(shè)計方法應(yīng)用只能做到以二維圖的形式來呈現(xiàn)出暖通空調(diào)的線路布局與位置關(guān)系，若后續(xù)施工階段受到某些因素影響出現(xiàn)管線碰撞、管道沖突等問題，需通過設(shè)計變更來保證后續(xù)施工的順利進行，并且因二維圖紙表達不全面，極易增大出現(xiàn)工程返工的可能。

1.2 結(jié)合建筑特點設(shè)計

二維圖紙應(yīng)用難以做到對暖通空調(diào)工程細節(jié)的全面體現(xiàn)，對于設(shè)計問題、漏洞無法直觀化展示，尤其是針對線路復(fù)雜的暖通空調(diào)工程而言，需在設(shè)計階段依據(jù)建筑特點的全面分析來設(shè)計方案。若暖通空調(diào)設(shè)計未契合建筑實際類型與特點，極易在施工階段出現(xiàn)工程變更與調(diào)整，不僅影響到暖通空調(diào)施工的成本控制，甚至因反復(fù)變更、調(diào)整而影響到施工進度控制[2]。

1.3 管線設(shè)計高要求

為保暖通空調(diào)系統(tǒng)可在運行階段發(fā)揮出應(yīng)有作用，需要以圖紙方案的合理設(shè)計為前提。若設(shè)計階段相關(guān)人員未做到與其他專業(yè)人員溝通交流，或者是未按照標準要求進行暖通空調(diào)施工方案的合理設(shè)計，極易出現(xiàn)暖通空調(diào)施工不符合預(yù)期要求的現(xiàn)象[3]。例如在實際設(shè)計期間，相關(guān)人員未結(jié)合實際情況進行施工空間的合理利用，或者是在設(shè)計階段僅憑借自身經(jīng)驗認知進行設(shè)計，會增大出現(xiàn)項目返工、停工問題的可能。因此，要想進一步提升暖通空調(diào)施工的合理性，亟需借助BIM技術(shù)來優(yōu)化項目設(shè)計與施工。

2、BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

2.1 直觀可視，全面掌控

大型建筑中暖通空調(diào)設(shè)計多存在結(jié)構(gòu)異形、管路復(fù)雜等特點，借助二維圖紙難以幫助施工人員全面掌握設(shè)計意圖。為此可依托于BIM技術(shù)應(yīng)用，在全面錄入相關(guān)數(shù)據(jù)信息后構(gòu)建三維信息模型，以做到對暖通空調(diào)構(gòu)造、模型、空間關(guān)系的可視化展示。同時，在設(shè)備狀態(tài)信息可視化展示時，可利用不同圖案、顏色進行設(shè)備信息的全方位表達[4]。另外，BIM技術(shù)應(yīng)用還發(fā)揮出維修狀態(tài)、設(shè)備運行情況、合同糾紛等的三維可視化展示，以幫助施工人員明確暖通空調(diào)施工的各細節(jié)要點，以模型的形式直觀展示出暖通空調(diào)的空間關(guān)系，通過對設(shè)計信息的精準性、完整性傳達，為后續(xù)施工提供重要幫助。

2.2 模擬優(yōu)化，協(xié)同聯(lián)動

暖通空調(diào)施工期間，相關(guān)人員可充分借助BIM技術(shù)進行施工方案、工藝技術(shù)、節(jié)點構(gòu)造等的模擬，以幫助人員掌握工程施工可能存在的問題與難點，并制定針對性措施來規(guī)避返工現(xiàn)象出現(xiàn)。以BIM技術(shù)為載體對暖通空調(diào)施工方案進行模擬分析，可做到對各安裝環(huán)節(jié)工序、節(jié)點的直觀體現(xiàn)，通過方案優(yōu)化來提升施工質(zhì)量控制[5]。同時，可在BIM技術(shù)應(yīng)用時融合時間軸，實現(xiàn)以4D施工模擬來判斷施工計劃、方案實施是否符合實際需求，通過計劃優(yōu)化來提升暖通空調(diào)施工的合理性。另外，BIM技術(shù)的應(yīng)用還可為各專業(yè)構(gòu)建協(xié)同、溝通的平臺，設(shè)計人員可利用BIM平臺與其他專業(yè)工程師進行交流，對施工可能存在的沖突問題及時調(diào)整，以避免管道沖突問題的出現(xiàn)影響到施工效率。此外，BIM技術(shù)為業(yè)主、施工單位、設(shè)計單位等的信息共享創(chuàng)設(shè)平臺，以期通過各方有效互動來消除安全、質(zhì)量問題，實現(xiàn)以更快的效率完成暖通空調(diào)工程的高質(zhì)量施工。

2.3 進度控制，成本縮減

結(jié)合對暖通空調(diào)施工進度與成本控制要求的分析，依托于BIM技術(shù)的模擬工程，可實現(xiàn)在施工期間幫助單位進行進度計劃的優(yōu)化，通過數(shù)據(jù)分析、計算進行施工流程簡化，進而將施工周期控制在預(yù)期要求內(nèi)[6]。同時，BIM技術(shù)應(yīng)用還可發(fā)揮出成本控制的作用。如以BIM平臺為載體進行相關(guān)數(shù)據(jù)信息的導(dǎo)入，通過計算分析來確定各施工環(huán)節(jié)所需的材料規(guī)格、數(shù)量、型號等，并以此為指導(dǎo)來優(yōu)化采購方案編制，通過消除資源浪費問題來提升成本控制水平。

3、暖通空調(diào)施工中BIM技術(shù)應(yīng)用對策

3.1 設(shè)計階段應(yīng)用

為保證暖通空調(diào)設(shè)計符合預(yù)期要求，可借助BIM技術(shù)構(gòu)建契合工程實際的三維模型。通常情況下，暖通空調(diào)工程中模型設(shè)計需體現(xiàn)為四個視圖，具體包括用于校對審核的查看視圖，用于暖通空調(diào)專業(yè)設(shè)計的設(shè)計視圖，用于相關(guān)提資處理的提資視圖，用于圖面標注整理的出圖視圖。同時，出于對提資專業(yè)、前期方案配合等因素的考慮，需結(jié)合實際情況進行機房與井道的輔助模型構(gòu)建。

例如在設(shè)計期間依托于Revit軟件，結(jié)合鴻業(yè)插件進行暖通空調(diào)工程建模，可在實現(xiàn)高效率制圖的同時，可通過模型切割的形式來達到剖面圖出圖的目的[7]。若后續(xù)施工出現(xiàn)設(shè)計變更問題，則可視情況進行設(shè)計視圖修改，通過圖紙與模型變革來實現(xiàn)合理調(diào)整。另外，需強調(diào)在設(shè)計期間將BIM技術(shù)貫穿于各個步驟，具體表現(xiàn)為：（1）方案配合。即在設(shè)計階段針對機房管井位置的確定可利用BIM軟件輔助完成，并優(yōu)化消防問題解決，制定契合實際施工需求的方案。（2）深化方案設(shè)計。設(shè)計師以BIM軟件為載體，通過軸網(wǎng)文件構(gòu)建進行方案設(shè)計，形成大于800mm的柱、梁分布和降板視圖，為機電管線路由方案的制定提供參考。

3.2 施工階段

3.2.1 冷熱源與負荷計算

冷熱源計算是否合理與暖通空調(diào)系統(tǒng)功能發(fā)揮之間存在密切關(guān)聯(lián)，所以需充分利用BIM技術(shù)的功能優(yōu)勢來優(yōu)化冷熱源計算[8]。通常情況下，冷熱源設(shè)計算需要以區(qū)域化設(shè)計方案的構(gòu)建為前提，即在明確整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，充分考慮到建筑區(qū)域劃分以及不同區(qū)塊需求的同時進行冷熱源針對性計算。而得益于BIM技術(shù)應(yīng)用，可實現(xiàn)對冷熱源具體應(yīng)用范圍、要素的全面監(jiān)管，并以一致性的形式進行熱源與冷源處理過程控制，依托于BIM模型構(gòu)建，確保其制熱、制冷方式的選擇符合建筑實際運行需求[9]。

此外，為了進一步發(fā)揮農(nóng)田水利工程的灌溉效益，提高水資源利用效率，還應(yīng)該重視對基礎(chǔ)水利設(shè)施的建設(shè)和保護，要進一步劃分責(zé)任，明確責(zé)任方，確保農(nóng)田水利工程運行完好，不存在開裂滲透現(xiàn)象。同時，還應(yīng)該進一步對照大規(guī)模的灌溉區(qū)域，實行統(tǒng)一化的管理，實現(xiàn)農(nóng)戶之間的有效監(jiān)督，避免各自為政，使得先進的節(jié)水灌溉技術(shù)難以在廣大基層地區(qū)推廣應(yīng)用。

另外，暖通空調(diào)工程建設(shè)的主要目的在于冬季控制、夏季降溫，而在暖通空調(diào)系統(tǒng)運行期間，多方面因素的影響下極易導(dǎo)致系統(tǒng)運行負荷增大，并且在冷熱負荷的持續(xù)交替作用下極易造成暖通空調(diào)系統(tǒng)運行失效。為此，可依托于BIM技術(shù)進行暖通空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)管，通過對平衡化監(jiān)管模式的打造來促進系統(tǒng)穩(wěn)定運行。即借助DEST軟件，對運行期間暖通空調(diào)系統(tǒng)的各項信息數(shù)據(jù)進行采集，并通過計算來確定各位置的實際負荷情況。同時，可通過Dest軟件進行系統(tǒng)最高負荷位置的計算與定位，在此基礎(chǔ)上通過方案優(yōu)化來促進暖通空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

3.2.2 碰撞檢查

通常情況下，暖通空調(diào)專業(yè)與機電、土建等專業(yè)之間存在密切關(guān)聯(lián)，若施工期間各專業(yè)間未做到信息有效溝通，或者是在施工時頻繁出現(xiàn)設(shè)計沖突問題，輕則影響到施工效率的控制，重則因沖突碰撞問題的出現(xiàn)影響到建筑工程整體建設(shè)水平?？v觀以往暖通空調(diào)工程施工，其中管線碰撞現(xiàn)象的出現(xiàn)較為頻繁，受到溝通不到位、設(shè)計不合理等方面的影響，導(dǎo)致施工階段時常出現(xiàn)管道與其他專業(yè)管線或者是建筑結(jié)構(gòu)碰撞沖突的現(xiàn)象。對此，可充分利用BIM技術(shù)來消除管線碰撞問題，在實際施工中，相關(guān)人員可以三維模型為載體，進行機電、土建等專業(yè)圖紙數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，依托于Revit軟件自帶功能完成碰撞檢測，實現(xiàn)在施工前挖掘出隱藏的碰撞點，并以檢查報告的形式為后續(xù)工程施工提供支撐[10]。同時，三維模型的構(gòu)建還支持碰撞點位、頻次標注的功能，以此為暖通空調(diào)工程施工優(yōu)化提供指導(dǎo)。為保證碰撞檢查發(fā)揮出應(yīng)有作用，需充分遵循以下流程：結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)構(gòu)建不同專業(yè)三維結(jié)構(gòu)模型→觀察、分析模型是否存在問題、漏洞并及時修改→依托于軟件自帶功能開展碰撞檢測與測試→多次檢測來驗證結(jié)果→生成檢查報告。

3.2.3 3D技術(shù)交底

暖通空調(diào)工程施工水平受到技術(shù)交底開展的直接影響，而縱觀以往技術(shù)交底開展，二維圖紙的應(yīng)用雖然可幫助人員大致了解設(shè)計要求，但人員難以通過圖紙來深度掌握設(shè)計意圖，再加上對各個細節(jié)部位的設(shè)計掌握不到位，極易在后續(xù)施工階段出現(xiàn)錯誤施工行為。為此，可借助BIM技術(shù)來開展3D技術(shù)交底，即在施工前通過數(shù)據(jù)信息全面導(dǎo)入構(gòu)建三維可視化模型，再經(jīng)過渲染處理來為施工人員進行設(shè)計意圖的直觀化展示，幫助相關(guān)人員明確各細節(jié)部位的處理要點，并結(jié)合對相關(guān)工藝技術(shù)的掌握，進一步提升暖通空調(diào)施工的規(guī)范性。

3.2.4 精確算量與資源配置

3.2.5 施工模擬

借助BIM技術(shù)開展施工模擬，可為暖通空調(diào)工程的優(yōu)化施工提供參考，例如在施工前借助Autodesk軟件進行施工試驗?zāi)M，在全面錄入暖通空調(diào)設(shè)計資料與數(shù)據(jù)的前提下，對實際施工過程進行動畫演示，以此判斷暖通空調(diào)施工時可能存在的問題或漏洞。同時，施工模擬功能還能做到以動畫演示的形式來體現(xiàn)設(shè)備安裝過程中、復(fù)雜構(gòu)件預(yù)制過程等，一方面可幫助相關(guān)人員進行施工問題的預(yù)測，及時采取針對性措施加以解決，提升暖通空調(diào)工程施工的順暢性。另一方面可依托于4D、5D模擬試驗的開展，做到對項目施工造價、工期的科學(xué)預(yù)測，結(jié)合預(yù)測結(jié)果來促進工程進度與造價管控計劃的優(yōu)化。

3.2.6 三維動態(tài)漫游

暖通空調(diào)施工階段可以BIM平臺載體，借助三維動態(tài)漫游來優(yōu)化施工，在實際施工過程中，以三維模型構(gòu)建為前提，相關(guān)人員可導(dǎo)出模型視頻用以建筑情況的觀察與分析，或者是導(dǎo)出視頻來達到漫游展示的目的。以Fuzor軟件的應(yīng)用為例，通過對接Revit進行漫游展示，在導(dǎo)入三維模型后人員可在施工階段進行模型的全方位觀察。同時，施工人員可采用點擊查看的方式了解不同構(gòu)件的具體屬性參數(shù)。另外，三維動態(tài)漫游的應(yīng)用，可支持相關(guān)人員對觀看角度、路徑的隨意設(shè)置，且便于人員進行視角高度的隨意操控，為后續(xù)工程施工提供參考。

3.2.7 質(zhì)量與安全管理

為保證暖通空調(diào)工程施工質(zhì)量與安全控制符合預(yù)期標準，可結(jié)合BIM技術(shù)應(yīng)用進行模型構(gòu)建，并通過現(xiàn)場實際情況比對來挖掘危險源，及時采取有效措施來控制安全與質(zhì)量事故的出現(xiàn)。在實際施工中，結(jié)合對相關(guān)數(shù)據(jù)的錄入構(gòu)建預(yù)制加工模型與設(shè)計模型優(yōu)化，并結(jié)合質(zhì)量、安全控制計劃進行施工安全設(shè)施配置模型的構(gòu)建，施工人員可充分利用可視化功能來掌握建筑設(shè)計意圖，并通過模型分析來掌握施工工藝、流程，并提前感知施工現(xiàn)場存在的危險源，依托于規(guī)范化、標準化工藝應(yīng)用來促進暖通空調(diào)工程施工的順利開展。同時，做到對現(xiàn)場施工情況的全面監(jiān)管，并將現(xiàn)場產(chǎn)生數(shù)據(jù)及時更新至安全設(shè)施配置模型，并以建筑模型為載體，以視頻、音頻、圖像的形式將質(zhì)量、安全問題體現(xiàn)于模型對應(yīng)的構(gòu)建或設(shè)備上，以便于相關(guān)人員明確掌握問題成因，并采取針對性措施加以解決。

結(jié)語：

城市化進程持續(xù)推進背景下，建筑暖通空調(diào)工程建設(shè)面臨更為嚴格的標準要求。作為建筑工程不可或缺的分項工程，暖通空調(diào)施工水平與建筑功能體現(xiàn)之間存在密切關(guān)聯(lián)。鑒于此，為保證暖通空調(diào)施工達到預(yù)期標準，需在全面掌握暖通空調(diào)工程特點與性質(zhì)的前提下，正確認知BIM技術(shù)所具備的直觀展示、協(xié)同設(shè)計、模擬優(yōu)化、進度控制、成本縮減等方面的優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上充分借助BIM技術(shù)來提升暖通空調(diào)設(shè)計水平，并結(jié)合對3D技術(shù)交底、精確算量與資源配置、施工模擬等措施開展來提升暖通空調(diào)施工的規(guī)范化、高效性，進而為暖通空調(diào)工程作用與功能的發(fā)揮提供保障。